Effects of laser radiation on some properties of the surface layer of polycarbonate

• Autorzy: Żenkiewicz M. , Rytlewski P. , Tracz A. , Mróz W. , Richert J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ promieniowania laserowego na niektóre właściwości warstwy wierzchniej poliwęglanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of excimer laser radiation (193nm) on the oxidation degree, surface geometrical structure, wettability, and surface free energy of the surface layer of polycarbonate was studied. The oxidation degree was monitored by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) while changes in the surface geometrical structure by the atomic force microscopy (AFM). The contact angles of test liquids (water and diiodomethane) were measured with use of a goniometer, the surface free energy was calculated by the Owens-Wendt method. It was found that the nature of the physicochemical changes occurring in the polycarbonate surface layer upon laser irradiation depends mostly on the wavelength of the laser radiation, unit energy of a laser pulse, and number of the laser pulses. It was found that the ArF excimer laser is an effective tool for modification of the polycarbonate surface layer, unlike the XeCl laser the radiation energy of which is too low.

PL

Zbadano wpływ promieniowania lasera ekscymerowego (?=193nm) na stopień utlenienia warstwy wierzchniej (SL) (wartości stosunku O/C) (rys. 1-3), strukturę geometryczną powierzchni (rys. 4-9) oraz zwilżalność i swobodną energię powierzchniową poliwęglanu (PC) (rys. 10-15). Stopień utlenienia oceniano metodą spektroskopii fotoelektronowej (XPS) a strukturę geometryczną powierzchni - metodą mikroskopii sił atomowych (AFM). Wyniki pomiarów (za pomocą goniometru) kąta zwilżania PC wodą i dijodometanem stanowiły podstawę obliczeń swobodnej energii powierzchniowej, przeprowadzonych metodą Owensa-Wendta. Wykazano, że zmiany fizykochemicznych cech warstwy wierzchniej PC zachodzące pod wpływem promieniowania laserowego zależą od długości fali tego promieniowania, jednostkowej energii impulsu laserowego oraz od liczby impulsów. Stwierdzono, że laser ekscymerowy ArF jest skutecznym narzędziem modyfikowania warstwy wierzchniej poliwęglanu, w przeciwieństwie do używanego w serii prób wstępnych lasera XeCl (?=308nm), który ma za małą energię promieniowania do tych zastosowań.

Słowa kluczowe

EN

polycarbonate; surface layer; laser modification; XPS; AFM; contact angle; surface free energy

PL

poliwęglan; warstwa wierzchnia; modyfikowanie laserowe; XPS; AFM; kąt zwilżania; swobodna energia powierzchniowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 9
• Strony: 639--647
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Żenkiewicz M.

autor

Rytlewski P.

autor

Tracz A.

autor

Mróz W.

autor

Richert J.

• Kazimierz Wielki University, Department of Materials Engineering, ul. Chodkiewicza 30, 85-064 Bydgoszcz, Poland,

Bibliografia

• 1. Garbassi R, Morra M., Ochiello E.: "Polymer Surfaces. From Physics to Technology", Wiley & Sons, Chichester 1998, pp. 3-48.
• 2. Żenkiewicz M.: "Adhesion and Surface Modification of Polymer Materials", WNT, Warsaw 2000, pp. 25-70, (in Polish).
• 3. Kray D., Fell A., Hopman S., Mayer K., Willke G. P., Glunz S. W.: Appl Phys. A, 2008, 93, 99.
• 4. Elaboudi I., Lazare S., Belin C, Talaga D., Labrugere C: Appl. Phys. A, 2008, 92, 743.
• 5. Hwang D. J., Misra N., Grigoropoulos C. P., Minor A. M., Mao S. S.: Appl Phys. A, 2008, 91, 219.
• 6. Fardel R., Nagel M., Lippert T., Nuesch R, Wokaun A., Luk'yanchuk B. S.: Appl Phys. A 2008, 90, 661.
• 7. Bachmann R G.: Appl. Surf. Sci. 1990,46, 254.
• 8. Man H. C., Li M., Yue T. M.: Int. J. Adhesion Adhesives 1998,18,151.
• 9. "Adhesion. Current Research and Applications" (Ed. Possart W.): Wiley-VCH, Weinheim 2005, p. 305.
• 10. Ardelean H., Petit S., Laurens P., Marcus P., Arefi--Khonsari R: Appl. Surf. Sci. 2005, 243, 304.
• 11. Zeng J., Netravali A. N.: J. Adhesion Sci, Technol 2006, 20, 387.
• 12. Yip J., Chan K., Sin K. M., Lau K. S.: Appl. Surf. Sci. 2003,205,151.
• 13. Beauvois S., Renaut D., Lazzaroni R., Laude L. D., Bredas J. L.: Appl. Surf. Sci. 1997,109/110, 218.
• 14. Lippert T., Dickinson J. T.: Chem. Rev. 2003,103, 453.
• 15. Oliveira V., Vilar R.: Appl Phys. A 2008, 92, 957.
• 16. Pokorna D., Subrt J., Galikova A., Pola J.: Polym. Degrad. Stab. 2007, 92, 352.
• 17. Khan R, Kwek D., Kronfli E., Ahmad S. R.: Polym. Degrad.Stab. 2007, 92,1640.
• 18. Hitchcock L. M., Kim G-S., Peck G., Rothe E. W.: Quantita Spectr. Radial Transf. 1990, 44, 373.
• 19. Lazare S., Granier V.: J. Appl. Phys. 1988, 63, 2110.
• 20. "High Resolution XPS of Organic Polymers - The Scienta ESCA 300 Database" (Eds. Beamson D., Briggs D.), Wiley & Sons, Chichester 1992, p.152.
• 21. "Practical Surface Analysis" (Eds. Briggs D., Seach M. P.), Wiley & Sons, Chichester 1998, pp.437-483.
• 22. "Surface Analysis. The principal Techniques" (Ed. Vickerman J. C.), Wiley & Sons, Chichester 1997, pp.43-98.
• 23. Georgiou S.: Adv. Polym. Sci. 2004,168,1.