English version

Formularz logowania

zarejestruj się


Drukuj

D. M. Bieliński, C. Ślusarczyk, J. Jagielski, P. Lipiński

Modyfikacja polietylenu za pomocą wysokoenergetycznej wiązki jonów lub elektronów

– badania struktury, właściwości mikromechanicznych

i przewodności warstwy wierzchniej (j. ang.)
Polimery 2007, nr 5, 329


Streszczenie

Próbki handlowych polietylenów: o dużej gęstości (PE-HD) oraz o bardzo wysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW) poddano modyfikacji powierzchniowej metodą naświetlania wiązką elektronów lub bombardowania wiązką jonów (He+ lub Ar+). Efekt modyfikacji materiału uzyskany za pomocą nanoindentacji kulistej oceniano na podstawie odporności powierzchni na zarysowanie. W odróżnieniu od efektów naświetlania wiązką elektronów, bombardowanie jonowe, zwłaszcza jonami He+, może znacznie zwiększyć twardość (nawet do 3 razy) warstwy wierzchniej polietylenu w porównaniu z wnętrzem materiału. Wyniki uzyskane metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego padającego pod małymi kątami (GIXRD) sugerują, że jest to konsekwencją wzrostu stopnia krystaliczności warstwy wierzchniej polimeru w wyniku modyfikacji. Analiza warstwy wierzchniej metodą reakcji jądrowej (NRA) ujawnia uwalnianie wodoru wywołane bombardowaniem jonowym, które zatrzymuje się na poziomie składu atomowego CH (rys. 4 i 5). Jednakże tego wyniku nie należy traktować jako potwierdzenia polimeryzacji krzyżowej (cross-polymerization) lub sieciowania makrocząsteczek polimeru, ponieważ w jego warstwie wierzchniej stwierdzono obecność zarówno wiązań podwójnych jak i grafitu. Obecność częściowo zgrafityzowanych i/lub lepiej zorganizowanych zmodyfikowanych łańcuchów makrocząsteczek, „zakorzenionych” w podłożu polimerowym, wyjaśnia niski współczynnik tarcia i znakomitą odporność na ścieranie bombardowanych jonami polietylenów. Nawet duże obciążenia, powodujące pękanie twardej warstwy wierzchniej, nie są w stanie doprowadzić do jej delaminacji. Modyfikowanie materiału za pomocą ciężkich jonów Ar+ o energii 150-300keV połączono z elektrycznym domieszkowaniem polietylenu dokonując implantacji warstwy wierzchniej polimeru jonami I+ o energii 150keV. W wyniku modyfikacji oprócz wzrostu twardości, uzyskano dodatkowo znaczne obniżenie oporności powierzchniowej (nawet 20-krotne), zapobiegające gromadzeniu się ładunku elektrostatycznego.


Słowa kluczowe: polietylen, bombardowanie jonowe, warstwa wierzchnia, modyfikacja, stopień krystaliczności, twardość, oporność powierzchniowa


e-mail: dbielin@mail.p.lodz.pl


D. M. Bieliński, C. Ślusarczyk, J. Jagielski, P. Lipiński (310.7 KB)
Modyfikacja polietylenu za pomocą wysokoenergetycznej wiązki jonów lub elektronów - badania struktury, właściwości mikromechanicznych i przewodności warstwy wierzchniej (j. ang.)