Modificação da superficie de filmes de PMMA via polimerização por plasma de CHF3
Virginia Mansanares Giacon
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP G346m
[Surface modification of PMMA films by CHF3 plasma polymerization]
Campinas, SP : [s.n.], 2004.
75f. : il.
Orientador: Julio Roberto Bartoli
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Materiais poliméricos são alternativas aos materiais inorgânicos na fabricação de dispositivos ópticos como guias de ondas e fibras ópticas (POF) para transmissão de luz ou sinal. Isso porque, a estrutura molecular dos polímeros pode ser modelada com versatilidade, contribuindo para obter...
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Resumo: Materiais poliméricos são alternativas aos materiais inorgânicos na fabricação de dispositivos ópticos como guias de ondas e fibras ópticas (POF) para transmissão de luz ou sinal. Isso porque, a estrutura molecular dos polímeros pode ser modelada com versatilidade, contribuindo para obter materiais com índices de refração (?) distintos, baixo custo e fácil processamento. Esses dispositivos são constituídos basicamente de um núcleo e uma camada externa, casca ou cladding. Os materiais para casca são usualmente à base de polímeros fluorados. Neste trabalho estudou-se a modificação de superfície de filmes de poli (metacrilato de metila), PMMA, utilizando-se a técnica de Polimerização por Plasma de gás fluorado. Filmes de PMMA com espessuras de 60 µm foram obtidos por spin coating a partir de uma solução de MIBK e Xileno (30% em massa de PMMA). Seguindo dois planejamentos fatoriais, em diferentes condições de pressão (0,5 a 2 torr) e potência (60 a 150 W), os filmes foram expostos ao plasma de CHF3. As superfícies desses filmes foram caracterizadas através de espectroscopia no infravermelho (FTIR/ATR), ângulo de contato de molhamento, microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia XPS e análise gravimétrica. A fluoração da superfície dos filmes de PMMA expostos ao plasma foi confirmada por análises de XPS (razão atômica F/C=1,12) e pelo aumento do ângulo de contato de 700(PMMA original) para 100°. O planejamento fatorial mostrou que a pressão é um fator significante (95% confiança) no seu nível mínimo (0,5 torr) para aumentar o ângulo de contato. Análises via FTIR-ATR mostraram alterações nas intensidades de absorção dos grupos C=O e C-O do PMMA, diminuindo significativamente a razão C=O/C-O após o plasma. Análises de AFM mostraram um tolerável aumento da rugosidade da superfície dos filmes após o tratamento. A espessura da camada fluorada, estimada por gravimetria, foi de aproximadamente 0,11 µm. Essa camada deve apresentar um índice de refração menor que o PMMA, inferido pelo alto teor de flúor na superfície dos filmes, determinado pelas análises XPS
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Abstract: Polymeric materials are alternative to inorganic materials for production of optical devices as waveguides and optical fibers (POF) for light transmission. This because the molecular structure of polymers can be versatile modeled, giving materials with different refractive indices, low...
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Abstract: Polymeric materials are alternative to inorganic materials for production of optical devices as waveguides and optical fibers (POF) for light transmission. This because the molecular structure of polymers can be versatile modeled, giving materials with different refractive indices, low cost and easy processing. These devices are basically consisted by core with an external layer, cladding, of low refractive index (?) allowing light propagation into the core. The cladding materials are usually made of fluorinated polymers. In this work the surface modification of Poly (methylmethacrylate), PMMA, was studied using the plasma polymerization technique. Polymeric films of 60µm thickness were obtained by spin coating using a solution of MIBK and Xylene (30 wt% PMMA). The films were exposed to CHF3 plasma. The processing conditions followed two factorial experimental designs for gas pressure (0.5 - 2 torr) and plasma power (60 - 120 W). The surfaces of the films were characterized using infrared spectroscopy (FTIR/ A TR), contact angle of wetting, atomic force microscopy, XPS spectroscopy and gravimetry. The surface fluorination of PMMA films was confirmed by XPS analysis and also inferred due to the increase on contact angle from 70° (PMMA original) to 100°. The factorial analysis indicated that pressure is a significant factor to increase the contact angle at the lower level 0.5 torr (95% of confidence). FTIR/ATR analysis showed significant alteration on the absorbance intensity of the C=O/C-O groups after plasma. AFM topography analysis showed a tolerable increase on roughness of the surface of plasma exposed films. The thickness of the fluorinated layer was approximately 0.11 µm (estimated by gravimetry). This fluorinated layer should have lower refractive index than the PMMA, due to the high fluorine content on the film surface (F/C ratio), measured by XPS analysis
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Virginia Mansanares Giacon
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