The Plasma Chemistry of Polymer Surfaces

Beschreibung

More than 99% of all visible matter in the universe occurs as highly ionized gas plasma with high energy content. Electrical low- and atmospheric-pressure plasmas are characterized by continuous source of moderate quantities of energy or enthalpy transferred predominantly as kinetic energy of electrons. Therefore, such energetically unbalanced plasmas have low gas temperature but produce
sufficient energy for inelastic collisions with atoms and molecules in the gas phase, thus producing reactive species and photons, which are able to initiate all types of polymerizations or activate any surface of low reactive polymers. However, the broadly distributed energies in the plasma exceed partially the binding energies in polymers, thus initiating very often unselective reactions and polymer degradation. The intention of this book is to present new plasma processes and new plasma reactions of high selectivity and high yield.
 
This book aims to bridge classical and plasma chemistry, particularly focusing on polymer chemistry in the bulk and on the surface under
plasma exposure. The stability of surface functionalization and the qualitative and quantitative measurement of functional groups at polymer
surface are featured prominently, and chemical pathways for suppressing the undesirable side effects of plasma exposure are proposed
and illustrated with numerous examples. Special attention is paid to the smooth transition from inanimate polymer surfaces to modified bioactive polymer surfaces. A wide range of techniques, plasma types and applications are demonstrated.

Autor*in

Jörg Florian Friedrich

Themen in »The Plasma Chemistry of Polymer Surfaces«

Biomaterialien Biomaterials Biomedical Engineering Biomedizintechnik Chemie Chemistry Dünne Schichten, Oberflächen u. Grenzflächen Materials Science Materialwissenschaften Methods - Synthesis & Techniques Oberflächen- u. Kolloidchemie Oberflächenchemie Organische Chemie / Methoden, Synthesen, Verfahren Physical Chemistry Physikalische Chemie

Stimmen zu »The Plasma Chemistry of Polymer Surfaces«

Die vorliegende Monographie von Jörg Friedrich verbindet konventionelle und Plasmachemie auf dem Gebiet der Polymerchemie. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Oberflächenbehandlung von Polymeren in unterschiedlichen Plasmen.
 
Das Buch beginnt mit einer kurzen Einführung in die Plasmaphysik und gibt dabei die wesentlichen Elementarprozesse und energetischen Verhältnisse an, insbesondere zur Elektronenenergie sowie von Entladungstypen im Niederdruckbereich. Ein Überblick über Funktionalisierung von Polymeroberflächen in Plasmen schließt sich an. Dieses Kapitel diskutiert die Kinetik der Oberflächenfunktionalisierung in O2-, NH3-, CO2-, CF4-, SF6-, NF3- sowie chlorhaltigen Plasmen (beispielsweise CCl4, CF3Cl). Weitere Themen sind das Ätzen von unterschiedlichen Polymeren in verschiedenen Gasen, die Änderung der Oberflächentopologie, die Bildung von Radikalen im Polymer sowie die Vernetzung durch UV-Strahlung des Plasmas.
 
Ein umfangreiches Kapitel widmet sich der Metallisierung von im Plasma behandelten Polymeren. Reinigungsprozesse und Oberflächenfunktionalisierung schaffen die Voraussetzungen dafür, dass die Metallschicht haftet. Der Autor vergleicht die Alterung von Polymeren unter Plasmabehandlung mit den Effekten bei Bewitterung in Luft. Ausführlich behandelt das Buch die Oberflächenmodifikation durch funktionelle Gruppen einer einzigen Sorte. Zur Anwendung von Atmosphärendruck-Plasmen gehören dielektrisch behinderte Entladungen (DBD) sowie Elektrosprayverfahren.
 
Im abschließenden Kapitel geht es um Plasmapolymerisation. Es zeigt die Entwicklung dieser Technik, die dünne, dichte Schichten herstellt, und ihre Anwendungen. Verschiedene Schichtbildungsmechanismen folgen. Beschrieben werden Mechanismen, die durch Ionen bestimmt sind, sowie Radikalmechanismen. Ein Abschnitt befasst sich mit der Struktur der Plasmapolymere. Dabei weist der Autor darauf hin, dass sich unter ausgewählten Entladungsbedingungen Pulver bilden. Durch Polymerisation mit gepulsten Plasmen scheiden sich Schichten ab, bei denen die Ausgangsverbindungen weniger fragmentiert sind.
 
Durch die Darstellung der Ergebnissen von Analysenmethoden wie XPS, ATR-FTIR, TOF-Sims, NMR, Maldi-TOF-MS, SEC, Seira oder Nexafs erhält der Leser einen Einblick in das breite Spektrum der Analytik.
 
Dem Autor gelingt ein umfassender Überblick über die Prozesse, die durch die im Plasma gebildeten Spezies auf Polymeroberflächen ablaufen. Die Monographie ist denjenigen Chemikern, Physikern und Ingenieuren zu empfehlen, die sich mit Plasmafunktionalisierung von Oberflächen befassen, aber auch Doktoranden und Studenten. Zahlreiche Abbildungen veranschaulichen die behandelten Sachverhalte. Ein reichhaltiges Literaturverzeichnis mit über 1000 Zitaten erleichtert die Einarbeitung in dieses Spezialgebiet der Plasmatechnik.
 
Martin Schmidt, Greifswald
(Nachrichten aus der Chemie, Volume 61, Issue 1, pages 65-67, Januar 2013)
()

Details

Link teilen