Traitement de surface du polypropylène par plasma microonde argon-oxygène
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This report deals with the study of a polypropylene surface treatment reactor by a microwave discharge in argon/oxygen mixtures at a frequency of 433MHz. The aim of this treatment is to improve the material wettability. The sample is placed out of the discharge so that the surface modifications are only due to the long life neutral active species, singlet and atomic oxygen. First, a bibliographic study allows us to compare the used reactor with devices previously employed tostudy plasma-surface interactions. Afterwards the discharge, species source, and the post-discharge, treatment area, are studied versus the following parameters: pressure (0. 1 to 1 Torr), microwave power (0-60 Watts), plasma diameter (16 and 76 mm), flow range (10-500 sccm) and gas nature (argon, oxygen and argon-oxygen mixtures). Singlet and atomic oxygen densities are measured by V. U. V. Absorption spectroscopy. Surface modifications of polypropylene are then analysed by contact angle measurement (wettability), scanning electron microscopy, infrared absorption (A. T. R. ) and X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA). It is shown that the quick evolution of the material wettability (few minutes) is mostly due to the creation of C-0 and C=O. At last, we try to find correlations between surface modifications and working parameters of the reactor. Thus, all the necessary indications for a reactor building are given.
Abstract FR:
Ce travail présente l’étude d’un réacteur de traitement de surface du polypropylène dans l'écoulement d'une décharge microonde en mélange argon-oxygène à 433MHz. Le but de ce traitement est l'amélioration de la mouillabilité du matériau. L’échantillon étant placé hors du plasma, les modifications de surface ne sont imputables qu'aux espèces neutres réactives à longue durée de vie, oxygène singulet et atomique, créées dans la décharge et transportées par le flux. Tout d'abord, une étude bibliographique permet de comparer le réacteur utilisé aux dispositifs couramment employés pour l'étude des interactions plasma-surface. Puis la décharge, source d'espèces, et la post-décharge, zone de traitement, sont étudié s en fonction des paramètres: pression (0. 1 à 1 Torr), puissance microonde (0 à 60 Watts), diamètre du plasma (16 et 76 mm), flux (10 à 500 sccm) et nature du gaz (argon, oxygène et mélanges argon-oxygène). Les densités d'oxygène singulet et atomique sont mesurées par spectrométrie d'absorption V. U. V. Ensuite, les modifications de surface du polypropylène sont analysées par mesure d'angle de contact (mouillabilité), microscopie électronique à balayage, absorption infrarouge (A. T. R. ) et spectroscopie de photons X (ESCA). L'évolution très rapide de la mouillabilité du matériau (quelques minutes) est liée à la création de C-0 et C=O. Enfin, on essaie de corréler les modifications de surface avec les paramètres de fonctionnement du réacteur et on donne les indications nécessaires à la construction de réacteurs.