Caractérisation de la décharge microonde de CO2 et étude des interactions plasma-polyproylène

• Auteur / Autrice : Mohammed Aouinti
• Direction : Fabienne Poncin-Epaillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Le Mans
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Polymères, Colloïdes, Interfaces (Le Mans)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie des états excités

Plasmas microondes

Plasmas froids

Chimie des surfaces

Polypropylène

Résumé

Le présent travail vise à élaborer des matériaux polymères présentant des propriétés de surface spécifiques. Pour atteindre ce but, notre démarche a consisté dans un premier temps, à la caractérisation de la décharge microonde de C02, ensuite, à l'étude des interactions des espèces présentes sur des films de polypropylène. Nous avons montré que la décharge microonde de C02 est fortement peuplée en CO à l'état excité dans différents états électroniques et vibrationnels, que le taux des espèces (CO, 02 et 0) présentes varie fortement avec la puissance microonde, mais est peu sensible au débit du gaz. Ces espèces réactives, induisent des modifications de la surface du polypropylène se traduisant principalement par une dégradation par abstraction d'hydrogène atomique, une fonctionnarisation sous forme de groupements oxygénés et par une réticulation par formation de doubles liaisons. Concomitamment à ces modifications, nous avons observé que pour certaines conditions de traitement (puissance mieroonde élevée) un changement structural dans l'épaisseur du polypropylène, lié à l'absorption radiative en particulier des VUV dont l'action peut être effective au delà de 100 [mu]m. Ces rayonnements de courte longueur d'onde sont vraisemblablement à l'origine des phénomènes de relaxation thermique conduisant à des réarrangements locaux de chames en profondeur. Ce changement structural est attribué à une transformation totale de la phase smectique et partielle de la phase amorphe, qui se traduit par une élévation du taux de cristallinité et de la taille des cristallites. Une augmentation du degré de texture a été également observée avec une orientation préférentielle des cristallites dans le plan de l'échantillon.

The aim of the present work is focused on the synthesis of polymer materials presenting specific surface properties. Our approach consists to the characterization of CO2 microwave discharge, and then to the study at the interactions between these species and polypropylene film. We have shown that the CO2 microwave discharge is very peopled in different electronics and vibrationals excited states of CO, that the rate of these species (CO, O2 and O) varies strongly with the microwave power, but is less sensitive to the gas flow. These reactive species induce surface modifications of polypropylene as principally degradation through atomic hydrogen abstraction, functionalization through oxygenated groups attachment and crosslinking via double bounds formation. Simultaneously to these surface modifications, we have shown for certain conditions treatments (high microwave power) a structural change in polypropylene thickness, tied to radiative absorption particularly VUV which action can be effective beyond 100 µm. The short wave length radiations are probably the origin of thermal relaxation which produce locals rearrangements of chains in depth. This structural change is assigned to a total transformation of the smectic phase and partial the amorphous phase. This tansformation is expressed by an increase of the crystallinity rate and crystallites size. An increase in texture degree was also observed with preferential orientation of the crystallites in sample plan.