ПЛАЗМЕННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ПЛЕНОК ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Полимерные самоклеящиеся материалы находят широкое применение в различных отраслях промышленности (строительстве, медицине, упаковке, автомобилестроении, рекламе, электроники и бытовой сфере). Их популярность обусловлена эксплуатационными характеристиками: устойчивость к внешним воздействиям и простота использования. Представлены результаты исследований поверхностных свойств полипропиленовых (ПП) пленок, модифицированных с использованием низкотемпературной плазмы тлеющего разряда атмосферного давления. Время обработки составляло 3, 5, 10, 15 с, плазму инициировали в средах технического аргона, воздуха и их смесей в пропорциях 70:30, 50:50 и 30:70. Исследование показывает, что плазменная модификация значительно улучшает адгезионные свойства полипропилена, увеличивая их в два раза по сравнению с исходным образцом. Максимальная работа адгезии (135,5 мДж/м²) ПП достигнута при модификации в аргоне 15 с, что вдвое улучшило адгезионные свойства по сравнению с исходным образцом. Увеличение времени обработки более 15 с не влияет на адгезионные свойства и краевой угол смачивания. Для снижения расхода аргона использована смесь аргона с воздухом. Оптимальное соотношение 50:50 обеспечило краевой угол смачивания 42 ± 1° и работу адгезии 127,9 мДж/м² (близкие к показателям чистого аргона). Отмечено повышение шероховатости поверхности модифицированных ПП пленок с 52,6 до 199,4 нм в аргоне, до 133,1 нм в смеси аргон ‒ воздуха (50:50). Повышение шероховатости облегчает нанесение клея и укрепляет адгезионную связь. В исследовании изучали кинетику изменений электретных свойств ПП пленок и их влияние на адгезионные свойства. Полученные в ходе исследования результаты рекомендуются для разработки базовых материалов для самоклеящихся изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Об авторах

Кирилл Андреевич Демин

Институт физического материаловедения

Автор, ответственный за переписку.
Email: kirill.demin.19992@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5102-7789
SPIN-код: 9090-8016
Россия

Степан Сергеевич Агнаев

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Email: stephanagnaev02@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-6155-957X
SPIN-код: 4032-7829

Саян Дмитриевич Дондуков

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Email: dondukov.s@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-5745-9626
SPIN-код: 3868-3460

Андрей Николаевич Хаглеев

Институт физического материаловедения

Email: khagleev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6540-7088
SPIN-код: 4394-0590

Список литературы

  1. Kostov K.G., Nishime T.M.C., Castro A.H.R., Toth A., Hein L.R.O. Surface modification of polymeric materials by cold atmospheric plasma jet. Applied Surface Science. 2014;314:367–375. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.009
  2. Nastuta A.V., Asandulesa M., Doroftei F., Dascalu I.-A., Varganici C.-D., Tiron V., To-pala I. Atmospheric Pressure Plasma Jet Exposure of Polylactic Acid Surfaces for Better Adhesion: Plasma Parameters towards Polymer Properties. Polymers. 2024;16(2):240.
  3. https://doi.org/10.3390/polym16020240
  4. Дёмин K.A., Хаглеев A.Н., Урханова Л.A., Хардаев П.K., Агнаев С.С., Дондуков С.Д. Модифицированные в плазме скользящей дуги гидроизоляционные полимерные пленки. Вестник ВСГУТУ. 2024;1(92):90–96.
  5. https://doi.org/10.53980/24131997_2024_1_90
  6. Mozetič M. Aging of Plasma-Activated Poly-ethylene and Hydrophobic Recovery of Polyethylene Polymers. Polymers. 2023;15(24):4668. https://doi.org/10.3390/polym15244668
  7. Berczeli M., Hatoss B., Kókai E. Surface treatment of polymer matrix nanocomposites for adhesion enhancement by cold plasma. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2022;1246:012028.
  8. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1246/1/012028
  9. Vassallo E., Aloisio M., Pedroni M., Ghezzi F., Cerruti P., Donnini R. Effect of Low-Pressure Plasma Treatment on the Surface Wettability of Poly (butylene succinate) Films. Coatings. 2022;12(2):220. https://doi.org/10.3390/coatings12020220
  10. Хаглеев А.Н., Урханова Л.А., Буянтуев С.Л., Демин К.А., Мокеев М.А., Агнаев С.С. Влияние плазмы скользящей дуги на физико-механические свойства гидроизоляционного полиэтилена. Вестник ВСГУТУ. 2022;4(87):64–70. https://doi.org/10.53980/24131997_2022_4_64
  11. Aydemir C., Altay B.N., Akyol M. Surface analysis of polymer films for wettability and ink adhesion. Color Research and Application. 2021;46(2):489–499. https://doi.org/10.1002/col.22579
  12. Štěpánová V., Šrámková P., Sihelník S., Stu-pavská M., Jurmanová J., Kováčik D. The effect of ambient air plasma generated by coplanar and volume dielectric barrier discharge on the surface characteristics of polyamide foils. Vacuum. 2021;183:109887.
  13. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109887
  14. Григорьев А.Ю., Ефремова А.А., Гарипов Р.М. Изменение свойств поверхности полимерных пленок при кратковременной обработке полем коронного разряда. Промышленное производство и использование эластомеров. 2021;3:44–50.
  15. https://doi.org/10.24412/2071-8268-2021-3-44-50
  16. Kelar J., Shekargoftar M., Krumpolec R., Homola T. Activation of polycarbonate (PC) surfaces by atmospheric pressure plasma in ambient air. Polymer Testing. 2018;67:428–434.
  17. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.03.027
  18. Shekargoftar M., Kelar J., Krumpolec R., Jurmanova J., Homola T. A Comparison of the Effects of Ambient Air Plasma Generated by Volume and by Coplanar DBDs on the Surfaces of PP/Al/PET Laminated Foil. IEEE Transactions Plasma Science. 2018;46(10):3653–3661. https://doi.org/10.1109/TPS.2018.2861085
  19. Vesel A., Zaplotnik R., Primc G., Mozetič M. Evolution of the Surface Wettability of PET Polymer upon Treatment with an Atmospheric Pressure Plasma Jet. Polymers. 2020;12(1):87. https://doi.org/10.3390/polym12010087
  20. Noeske М., Degenhardt J., Strudthoff S., Lommatzsch U. Plasma jet treatment of five polymers at atmospheric pressure: surface modifications and the relevance for adhesion. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2004;24:171–177.
  21. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2003.09.006
  22. Hamdi M., Saleh M.N., Poulis J.A. Improving the adhesion strength of polymers: effect of surface treatments. Journal of Adhesion Science and Technology. 2020;34(17):1853–1870.
  23. https://doi.org/10.1080/01694243.2020.1732750
  24. Qi L., Min W., Gao R., Li Z., Yu M., Sun Z. Optimization of interfacial bonding properties between thermoplastic liners and carbon fiber-reinforced composites by atmospheric-pressure plasma and failure mechanism study. Polymer Composites. 2023;44(4):2361–2378.
  25. https://doi.org/10.1002/pc.27249
  26. Черепанов К.А., Коротков С.Г. Термозащита и энергосбережение на основе использования нанодисперсного связующего. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2015;2(12):88–91.
  27. Кравец Л.И., Дмитриев С.Н., Апель П.Ю. Полипропиленовые трековые мембраны для микро- и ультрафильтрации химически агрессивных сред. I. Травление треков высокоэнергетичных ионов в полипропилене. Мембраны. Дубна: Объединенный институт ядерных исследований, 2000:31.
  28. Химические свойства и модификация по-лимеров / Под ред. Г.С. Колесникова. Москва: Наука, 1964:287.
  29. Ананьев В.В., Перетокин Т.Н., Заиков Г.Е., Со-фьина С.Ю. Модификация адгезионных свойств полимерных пленок обработкой коронным разрядом. Вестник Казанского техно-логического университета. 2014;17(5):116–119.
  30. Василькин Д.П., Волкова В.П. Изменение свойств поверхности пленки полипропилена при обработке в струе плазмы атмосферного давления на основе тлеющего разряда постоянного тока. В кн.: Физика, техника и технология сложных систем. Тезисы докладов конференции. 2020:14–15.
  31. Абдуллина В.Х., Сергеева Е.А., Абдул- лин И.Ш., Тихонова В.П. Гидрофилизация полипропиленовой пленочной нити низкотемпературной плазмой пониженного давления. Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2009;4:129–131.
  32. Kusano Y., Madsen B., Berglund L., Oksman K. Modification of cellulose nanofibre surfaces by He/NH3 plasma at atmospheric pressure. Cellulose. 2019;26(12):7185–7194.
  33. https://doi.org/10.1007/s10570-019-02594-8
  34. Коновалова О.А., Хайдарова А.Р., Ибрагимов Р.Г., Салахов М.Х. Исследование модифицированных пористых мембран методом атомно-силовой микроскопии. Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. 2018;160(1):81–88.
  35. Pandiyaraj K.N., Selvarajan V., Deshmukh R.R., Gao C. Modification of surface properties of polypropylene (PP) film using DC glow discharge air plasma. Applied Surface Science. 2009;255(7):3965–3971. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.10.090

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).