Chapitre III : Traitement de surface de polyimide par décharge à barrière diélectrique
III.8. Effet du traitement sur les spectres FTIR-ATR des films de polyimide
III.8.2. Effet d’un traitement par décharge à barrière diélectrique sur les spectres FTIR- FTIR-ATR des films de polyimide
Sur la figure 3.13 nous avons représenté l’évolution des spectres FTIR-ATR de films de polyimides non traités et traités pendant 60 min avec une tension de 4600V appliquée entre deux électrodes distants de 3 mm.
Figure 3.13 : Spectre générale FTIR-ATR d’un film de polyimide non traité et d’un film
1800 1780 1760 1740 1720 1700 -0,01 0,00 0,01 0,02 0,03
0,04 Polyimide non traité Polyimide traité (a) C=O (1720 cm-1) C=O (1775 cm-1) Absorba n ce (u.a) Langueur d'onde (cm-1) 1200 1100 1000 900 800 700 600 -0,01 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 (b) C-H (800 cm-1) C=O (720 cm-1) Absarba n ce (u.a) Longure d'onde (cm-1) non traité traité
Figure 3.14 : Spectre FTIR-ATR de films de polyimide traités avec une tension de 4600 V ,
d = 3 mm , t = 60 min
(a) : dans la zone 1800 cm-1 à 1700 cm-1 (b) : dans la zone 1200 cm-1 à 680 cm-1
La comparaison du spectre FTIR-ATR d’un film de polyimide non traité avec celui d’un film traité avec les conditions de traitement citées précédemment (V = 4600 V,d = 3 mm,
t = 60 min) montre qu’il y’a une modification de la structure chimique de la surface du film traité. Ces modifications sont clairement observées à travers l’augmentation du groupement carbonyle C=O, l’augmentation des deux pics successifs situés à 1775 cm-1 et 1720 cm-1 (figure 3.14 a).
La détermination de l’influence de l’atmosphère et le régime de la décharge sur les réactions chimiques qui s’établissent entre les espèces actives de la décharge et la surface de l’échantillon est nécessaire pour bien comprendre les résultats obtenus.
Lorsque on applique une haute tension entre les deux électrodes, un champ électrique est établit dans l’espace inter électrodes. Ce champ va accélérer les espèces qui existent dans l’espace inter électrodes telle que les ions, les photons, les espèces non réactives et les atomes excités non réactives ceci conduit à un fort bombardement de la surface des films traités par ces espèces accélérées, favorisant la création des radicaux au niveau de la surface suite à la détérioration des liaisons chimiques (C-H, C-C) de la surface. Ces radicaux vont réagir soit entre eux pour former des doubles liaisons (C=C par exemple), soit avec des radicaux actives chimiquement. Ces derniers peuvent être des atomes ou des molécules existant dans la phase de la décharge ou bien de l’oxygène de l’atmosphère absorbé au niveau de la surface activée de l’échantillon à traité. L’oxygène peut former des groupements fonctionnels tels que C-O, C=O et ainsi une surface oxydée [15]. Ces groupements carbonyles sont responsables de la mouillabilité des films de polyimide que nous avons traité par décharge à barrière diélectrique [7] et de l’augmentation de leur énergie de surface (figure 3.10).
La corrélation entre les résultats que nous avons obtenus par la mesure de l’angle de contact et les résultats que nous avons obtenus par l’analyse FTIR-ATR montre que la décharge à barrière diélectrique dans l’air créé des espèces oxydantes qui réagissent avec la surface de polymère pour produire des groupements polaires comme C–O, C=O, C–O–C et CO3 sur la surface des films traités [16]. Ceci conduit à l’augmentation de l’énergie de surface et par conséquent amène à une amélioration de la mouillabilité de la surface.
III .9.Conclusion
L’étude de l’effet du traitement par une décharge à barrière diélectrique sur les propriétés de surface des films de polyimide faite à travers la mesure de l’angle de contact, nous a permis de montrer que :
l’augmentation de la composante polaire de l’énergie de surface, et ainsi une amélioration de la mouillabilité du film traité.
la comparaison du spectre FTIR-ATR de films de polyimide traité avec celui de films non traités montre qu’il y’a une modification de la structure chimique de la surface des films traités. Ces modifications sont observées à travers l’augmentation de l’intensité des groupements carbonyle C=O.
Références bibliographiques du chapitre III
[1] Z. Ziari «Etude de l’effet d’un traitement par plasma froid sur les propriétés de surface d’un film de polymère» Thèse de doctorat Université de Constantine (2008).
[2] M.Rafik, A.Mas, A.Elharfi, F.Schue, " Modification de membrane PVDF par plasma d’acide acrylique et de nonafluorobutyléthyléne" European Polymer Journal 36 (2000) 1911-1919
[3] Soo Hong Kim, Su Hyeun Cho, N.-E. Lee, Hoon Mo Kim, Yun Woo Nam, Young- Ho Kim "Adhesion properties of Cu/Cr films on polyimide substrate treated by dielectric barrier discharge plasma" Surface and Coatings Technology 193 (2005) 101– 106.
[4] P.Choquet "Les traitements plasmas pour les aciers laminés à froid : état de la technique, objectifs pour le futur». Échange and Coordination Recherche-Industrie-Octobre 2003-Numéro 10.
[5] Uel Little, Fraser Buchanan, Eileen Harkin-Jones, Bill Graham, Brendan Fox,Adrian Boyd, Brian Meenan, Glenn Dickson " Surface modification of poly(ε-caprolactone) (PCL) using a dielectric barrier discharge in atmospheric pressure glow discharge mode" Acta Biomaterialia DOI 10.1016/j.actbio.2009.01.042.
[6] Zhi Fang, Xiangqun Qiu, Yuchang Qiu, Fellow, IEEE, and Edmund Kuffel, Life Fellow, IEEE "Dielectric Barrier Discharge in Atmospheric Air for Glass-Surface Treatment to Enhance Hydrophobicity" IEEE Transactions On plasma Science ,Vol.34,(4) (2006) 1216-1220
[7] Yun Yang, Guan-Jun Zhang, Wen-Bin Zhao and Nan Zheng " Surface Modification of Insulating Polymers by Using APGD and DBD in Air" Proceedings of 2005 lntemational Symposium on Electrical Insulating Materials, June 5-9, 2005, Kitakyushu, Japan.
[8] Changquan Wang , Xuewu Wang and Xiangning He " Study on Parameter Optimization of Polypropylene Surface Modification in Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge" Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics August 18 - 21, 2007, Jinan, China.
[9] N. Dumitrascu, C. Borcia " Adhesion properties of polyamide-6 fibres treated by dielectric barrier discharge" Surface and Coatings Technology 201 (2006) 1117–1123.
[10] G. Borcia, I. Rusu, G. Popa " Surface modification of polymethylmetacrylate films using dielectric barrier discharge" Journal Of Optoelectronics And Advanced Materials Vol. 8,(3) (2006), 1048 - 1052
[11] J.Friedrich,L.Wigant,W.Unger,A.Lippitz,H.Wittrich," Corona ,spark and combined UV and ozon modification of polymer films WeBP23" Surface and Coating Technology 98 (1998), 879-885.
[12] Soo-Jin Park , Hwa-Young Lee," Effect of atmospheric-pressure plasma on adhesion characteristics of polyimide film" Journal of Colloid and Interface Science 285 (2005) 267– 272.
[13] K. Sahre , K.-J. Eichhorn, F. Simon, D. Pleul, A. Janke, G. Gerlach " Characterization of ion-beam modified polyimide layers" Surface and Coatings Technology 139 (2001) 257-264. [14] Yong Kong,Jianqun Shao,Wenchang Wang,Zhidong Chen,Haixia Chu " Surface Modification and Metallization of Polyimide Using Gold Colloids As a Seed Layer" Journal of Applied Polymer Science DOI 10.1002/app.
[15] F. Massines, G. Gouda, N. Gherardi, M. Duran and E. Croquese,"The role of dielectric barrier discharge atmosphere and physics on polypropylene surface treatment" Plasmas and Polymers, Vol. 6,(2001) 35-49
[16] C.-S. Ren , K. Wang, Q.-Y. Nie, D.-Z. Wang, S.-H. Guo," Surface modification of PE by DBD plasma in air" Applied Surface Science 255 (2008) 3421–3425
[17] W.J. Park, S.G. Yoon, W.S. Jung, D.H. Yoon,"Effect of dielectric barrier discharge on surface modification characteristics of polyimide film" Surface and Coatings Technology 201 (2007) 5017–5020