Modification of selected properties of polypropylene membrane using plasma treatment and electron irradiation

• Autorzy: Buczkowski M. , Sartowska B. , Starosta W. , Kunicki J. , Wawszczak D.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja wybranych własności membrany polipropylenowej przy wykorzystaniu obróbki plazmowej i wiązki elektronowe

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Atmospheric pressure plasma barrier discharge and swift electron beam radiation have been used for changing properties of polypropylene microporous CelgardŽ 2500 membrane in order to use its as a separator in high energy electrical batteries. Above plasma discharge has been realized by a low frequency (0.25 kHz) generator at 12 kV pulses in presence of different gases. After plasma treatment the membrane became more hydrophilic. The best results were obtained for nitrogen plasma treatment when the wetting angle decreased by 40 % (in comparison with the result for the initial membrane). Observations made by using scanning electron microscope have shown essential changes of surface layer structure of the membrane in above case. After swift electron beam treatment (at energy 10 MeV) the membrane became more hydrophilic but in a smaller extend in comparison with the plasma treatment. In practice the radiation dose should not be higher than 14 kGy because of decreasing of strength parameters of the membrane. Samples of the Ž 2500 membrane after plasma or radiation treatment were applied as separators in a laboratory electrolytic cell. Promising results concerning determination of dependence area resistance vs. current density in the electrolyte for above samples have been obtained.

PL

Barierowe wyładowanie plazmowe przy ciśnieniu atmosferycznym oraz promieniowanie przyspieszonych elektronów zostały wykorzystane do zmiany własności hydrofobowej, mikroporowatej membrany polipropylenowej CelgardŽ 2500 pod kątem zastosowania jej w wysokoenergetycznych bateriach elektrycznych. Powyższe wyładowanie plazmowe prowadzono przy zastosowaniu niskoczęstotliwościowego (0,25 kHz) generatora dającego impulsy wysokiego napięcia - 12 kV w obecności różnych gazów roboczych. Po obróbce plazmowej membrana CelgardŽ 2500 stawała się bardziej hydrofilowa. Najlepsze wyniki uzyskano przy wyładowaniu w atmosferze azotu, kiedy kąt zwilżania zmniejszył się o ok. 40 % (w stosunku do wartości tego kąta dla membrany wyjściowej). Obserwacje prowadzone z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego wykazały istotne zmiany powierzchniowej struktury takiej membrany. Po obróbce omawianej membrany wiązką elektronów o energii 10 MeV również następowała zmiana jej własności w kierunku hydrofilowości ale w mniejszym stopniu niż w przypadku obróbki plazmowej. W praktyce okazało się, że stosowane dawki nie powinny przekraczać 14 kGy ze względu na obniżanie się parametrów wytrzymałościowych napromieniowanej membrany. Próbki membrany CelgardŽ 2500 obrobione plazmowo czy radiacyjnie zastosowano jako separatory w laboratoryjnej komórce elektrolitycznej. Uzyskano zachęcające wyniki przy badaniu zależności rezystancji powierzchni owej od gęstości płynącego prądu przez elektrolit w przypadku takich próbek.

Słowa kluczowe

PL

własności membrany polipropylenowej; obróbka plazmowa; wiązki elektronowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 508--511
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Buczkowski M.

autor

Sartowska B.

autor

Starosta W.

autor

Kunicki J.

autor

Wawszczak D.

• Institute of Nuclear Chemistry and Technology, Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Cernaková L., Ráhel J, Kovačik D., Cernák M.: "Low-cost manufacturing of battery separators on the base of polypropylene nonwoven fabric". 6th Conf. on Advanced Batteries and Accumulators-ABA, Brno, 2005.
• [2] Arora P., Zhang Z.: Battery separators, Chem. Rev. 104 (2004) 4419-4462.
• [3] Żenkiewicz M.: Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych. WNT, Warszawa 2000 (in Polish).
• [4] Roth R.: Industrial Plasma Engineering , Vol. 2. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia 2001.
• [5] Gericke K.H., Geβner C., Scheffeler P.: Microstructure electrodes as a means of creating uniform discharge at atmospheric pressure, Vacuum. 65 (2002) 291-297.
• [6] Dcorai R., Kushner J.: A model for plasma modification of polypropylene using atmospheric pressure discharge, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 (2003) 666-685.
• [7] Borcia G., Andersen C.A., Brown M.D.: Dielectric barrier discharge for surface treatment: application to selected polymers in film and fibre form, Plasma Sources Sci. Technol. 12 (2003) 335-344.
• [8] Ráhel J., Simor M., Cernák M., Stefečka M., Imahori Y., Kanado M.: Hydrophiliization of polypropylene nonwoven fabric using surface discharge, Surf. and Coatings Technology 169-170 (2003) 604-608.
• [9] Zielecka M.: Method of contact angle measurements as a tool for characterization of wettability of polymers, Polimery 5, Tom XLIX (2004) 327-332.