Введение к работе
Актуальность темы. Взаимодействие радикалов между собой и с молекулами органических соединений в газовой фазэ и на поверхности представляет интерес как для фундаментальных, так и для прикладных исследований. Лазерное фотоинициирование при этом является наиболее удобной формой воздействия на вещэство с целью моделирования таких реакций. Связано это с селективным характером такого воздействия, возможностью строгого фиксирования подводимой энергии, что позволяет выявить различные каналы реакций, одним из результатов которых может быть образование полимера на твердых поверхностях.
С другой стороны, к поискам новых методов получения тонких однородных пленок, обладающих высокой адгезией к твердой поверхности, со специфическими физико-химическими и электрофизическими свойствами привела проблема совершенствования технологии целого ряда производств. Одним из таких методов является поверхностная фотополимеризация, достоинство которой - возможность полностью устранять или свзсти в минимуму воздействие на подложку частиц, обладающих высокой энергией, что в некоторых случаях имеет принципиальное значение.
На пути широкого применения данного метода получения тонких пленок стоит ряд нерешенных проблем. Представляется необходимым выяснить кинетические закономерности, имеющие определяющее влияние на механизм процесса, который, в свою очередь, определяет структуру и свойства полученных покрытий. Таким образом, кинетические исследования позволяют найти оптимальные па-
раиетры процесса. Появление и распространение новых источников УФ-излучения - лазеров предполагает их возможное использование в райках метода поверхностной фотополимеризации. Однако при этом требуется определить те отличительные особенности воздействия на вещество, которые характерны для импульсного когерентного излучения.
Таким образом, исследование кинетики поверхностной фотополимеризации в условиях импульсного лазерного воздействия на вещество представляет теоретический и практический интерес.
Целью работы является:
установление природы активных частиц, ответственных за процессы формирования полимерных структур на поверхности твзрдых тел в условиях импульсного фотоинициирования,
исследование кинетических закономерностей роста полимерных пленок в зависимости от основных параметров процесса (температуры поверхности подложки, давления паров мономера, интенсивности излучения и др.),
установление характерных времен роста пленок при нестационарном (импульсном) инициировании,
выяснение роли адсорбции мономера в кинетике роста пленок,
исследование кинетических особенностей протекания процесса при объемном канале инициирования ( воздействии только на газо вую фазу ).
Научная новизна. Кинетические закономерности роста полимерных пленок впервые исследовались в условиях импульсного лазерного воздействия на вещество, находящееся в газовой фазе. На основании этих исследований, а также впервые проведенных в этих же условиях адсорбционных измерений сделан вывод об определяющем влиянии величины адсорбционного слоя на кинетику процесса. Такие впервые выявлены кинетические аспекты роста пле-
нок в условиях объемного инициирования полимеризации»
С помощью автоматизированной установки на основе микро-ЭВМ впервые получены данные о характерных временах роста полимерных пленок в нестационарных условиях, которые соответствуют временам жизни радикалов в этих планках. Предложена кинетическая модель поверхностной фотополимеризации при импульсном фотоинициировании и получено ее экспериментальное обоснование. Защищаемые положения:
-
Поверхностная фотополимеризация винильных соединений может инициироваться радикалами, образованными как на поверхности, так и в объеме газовой фазы. Процесс протекает за счет раскрытия двойной связи винильной группы при сохранении других функциональных групп.
-
Скорость роста полимерной пленки определяется величиной адсорбционного слоя мономера и интенсивностью излучения.
-
Рост полимерных цепей при воздействии УФ-излучения осу-4ествлябтся на поверхности, а не в объеме.
Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований показана возможность применения УФ-лазаров в качестве источников излучения в рамках метода поверхностной фо-тополимеризации из газовой фазы. Выявлены особенности использования в данных условиях когерентного импульсного излучения по сравнению с непрерывным.
Детальные кинетические исследования процесса в сочетании с анализом структуры и свойств полученных покрытий позволяют иаходить оптимальные параметры ведения поверхностной фотополимеризации - давление паров мономера, интенсивность излучения, температуру подложки и т.д. Выработаны также рекомендации относительно технических особенностей аппарата, предназначенного как для поверхностной фотополимэризации, так и для химического
газового фотоосакдзния (получения покрытий из неорганических веществ ). Эти рекомендации могут быть использованы при создании как лабораторных, так и промышленных установок.
Апробация работы. Результаты работы доложены на ХУЛ конференции молодых исследователей ИТФ СО АН СССР (г.Новосибирск, 1984 г.), ІУ Всесоюзном симпозиуме по лазерной химии (г.Звенигород, 1985 г.), Ш Всесоюзной конференции молодых ученых по физической химии ( г.Москва,1986 г.), конкурсах лучших работ НИФХИ им. Л.Я.Карпова (1986, 1988 г.г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 работ в научных куриалах и сборниках.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Она включает в себя 118 страниц машинописного текста и 31 рисунок.