Modyfikacja powierzchni PEEK za pomocą plazmy niskotemperaturowej

• Autorzy: Kluska S. , Jonas S. , Jurzecka-Szymacha M. , Kyzioł K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.1.7

Warianty tytułu

EN

Surface modification of the PEEK by using plasma method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modyfikacja powierzchni metodami plazmowymi jest jedną ze skutecznych i ekonomicznych technik obróbki powierzchni wielu materiałów, w tym materiałów polimerowych. Zaletą modyfikacji powierzchni plazmą jest możliwość selektywnej zmiany właściwości powierzchni, takich jak np. biokompatybilność, podczas gdy pozostałe cechy materiału pozostają niezmienione. Powierzchnia polieteroeteroketonu (PEEK) została modyfikowana przez trawienie jonowe w plazmie niskotemperaturowej w atmosferze Ar, He + N2, N2O przez 900 s. W pracy przeprowadzono analizę struktury chemicznej PEEK, przeprowadzono badania morfologii powierzchni, a także zmierzono chropowatość powierzchni za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM), jak również wykonano pomiary swobodnej energii powierzchniowej. Największy wzrost składowej polarnej energii powierzchniowej obserwowano dla PEEK modyfikowanego w plazmie Ar i He + N2, co koreluje ze znacznym wzrostem stężenia tlenu i azotu potwierdzonym w badaniach XPS. Dla PEEK modyfikowanego w plazmie N2O zaobserwowano zmiany w topografii powierzchni i zwiększenie nierówności, natomiast zmiany w składzie chemicznym powierzchni i swobodnej energii powierzchniowej były nieznaczne.

EN

Surface modification by plasma treatment is an effective and economical surface treatment technique for many materials including polymeric materials. The unique advantage of plasma modification is that the surface properties and biocompatibility can be enhanced selectively while the bulk attributes of the materials remain unchanged. The surface of the polyetheretherketone (PEEK) samples was modified by the radio frequency Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) at 13.56 MHz in the atmosphere of Ar, He + N2, N2O through 900 s. Morphological characterization of the PEEK as well as its surface roughness, chemical structure, and surface free energy were investigated by atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and sessile drop technique, respectively. The highest increase in the polar component of the total surface energy was observed for PEEK modified by Ar and He + N2 plasma, which correlated with significant increase in the concentration of oxygen and nitrogen-containing chemical functionalities as revealed by XPS. For PEEK submitted to N2O plasma treatment significant changes in surface topography and increase in roughness were observed, but changes in surface chemistry and surface free energy were mild.

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja PEEK; obróbka plazmowa; trawienie jonowe powierzchni

EN

PEEK modification; plasma treatment; PECVD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 1
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kluska S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Jonas S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Jurzecka-Szymacha M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Kyzioł K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Allcock H. R.: Introduction to material chemistry. Wiley (2008).
• [2] Foersch R., Mcintyre N. S., Hunter D. H.: Modification of polymer surfaces by two-step plasma sensitized reactions. J. Polym. Sci. Part A, Polym. Chem. 28 (1990) 803÷806.
• [3] Hegemann D., Brunner H., Oehr C.: Plasma treatment of polymers for surface and adhesion improvement. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 208 (2003) 281÷286.
• [4] Awaja F., Gilbert M., Kelly G., Fox B., Pigram P. J.: Adhesion of polymers. Prog. Polym. Sci. 34 (2009) 948÷968.
• [5] Inagaki N.: Plasma surface modification and plasma polymerization. Lancaster, Technomic (1996).
• [6] Zhang S., Awaja F., James N., McKenzieb D. R., Ruysa A. J.: Autohesion of plasma treated semi-crystalline PEEK: Comparative study of argon, nitrogen and oxygen treatments. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 374 (2011) 88÷95.
• [7] Schroeder K., Meyer-Plath A., Keller D., Ohl A.: On the applicability of plasma assisted chemical micropatterning to different polymeric biomaterials. Plasmas and Polymers 7 (2002) 103÷125.
• [8] Stipan G.: Umweltfreundlich Oberflächen modifizieren. Kunststoffe 87 (1997) 642.
• [9] Jha S., Bhowmik S., Bhatnagar N., Bhattacharya N. K., Deka U., Iqbal H. M. S., Benedictus R.: Experimental investigation into the effect of adhesion properties of PEEK modified by atmospheric pressure plasma and low pressure plasma. J. Appl. Polym. Sci. 118 (2010) 173÷179.
• [10] Gomathi N., Sureshkumar A., Neogi S.: RF plasma-treated polymers for biomedical applications. Cerrent Science 94 (2008) 1478÷1486.
• [11] Smolik J., Walkowicz J.: Ellipsometric characteristics of diamond-like a-C:H films obtained by the RF PACVD method. Surface and Coatings Technology 174-175 (2003) 345÷350.
• [12] www.nylonbor.pl/content/blogcategory/4/39/.
• [13] Good J. R.: Contact angle, wetting, and adhesion: a critical review. J. Adhesion Sci. Technol. 6 (1992) 1269.
• [14] Kurtz S. M.: PEEK biomaterials handbook. William Andrew Publishing, USA (2011).