Etudes des processus de fluoration, de polymérisation et de gravure par une décharge type couronne basse pression en milieu CF4, CF4+H2, CF4+O2 : application à la modification des propriétés de surface des substrats PE et PVDF

Study of the fluorination, polymerization and etching processes by a low pressure discharge with a corona configuration of electrodes in CF4, CF4+H2, CF4+O2 atmosphere. Application to the modification of the surface properties of the substrates PE and PVDF

• Auteur / Autrice : Parichehr Sabzevrai Montazer Rahmati
• Direction : Jacques Amouroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouillabilité

Fluoration

Polymérisation sous plasma

Mots clés libres

Analyse du plasma basse pression

Gravure

Traitement image

Angle contact

Résumé

Notre travail a pour but d'étudier les phénomènes de greffage, de polymérisation et de gravure sur des polymères en films (PE et PVDF), par l'emploi des plasmas CF4, CF4+H2, CF4+O2. Le traitement a été effectué dans un réacteur plasma hors équilibre basse pression, type décharge couronne couteau-cylindre afin de simuler un traitement industriel qui permet de modifier les propriétés de surface du polymère. Une analyse simultanée des propriétés du plasma (par spectroscopie d'émission, actinométrie et spectrométrie de masse) et des propriétés du film (par XPS, IR, MEB, SIMS, RBS et énergie de surface) a permis de suivre l'évolution des réactions en phase homogène et hétérogène. Les paramètres investis sont: la composition du gaz, le temps de traitement, la puissance électrique de la décharge, la distance interélectrode, la pression, le rôle des ions et de la nature chimique du substrat. Un dispositif de traitement d'image conçu sur le plan technique et informatique permet des mesures rapides et précises d'angle de contact (0,5 s de vitesse de mesure) pour déterminer l'énergie de surface. La fluoration des films par une décharge CF4, dans laquelle les espèces majoritaires sont f, CF2+, CF3, diminue la mouillabilité de la surface par fixation de groupements CF, CF2, CF3. L'analyse RBS a permis de déterminer la profondeur de pénétration du F dans le PE (400 a). La polymérisation par CF4+H2 est optimale a 2% H2 dans le cas de PE et a 4% H2 dans le cas de PVDF (due à la présence du F dans la matrice). La vitesse de polymérisation et le rapport f/c sont alors maximums et la teneur en F du plasma minimale. L'étude des processus de gravure par le mélange CF4+O2 montre une gravure maximale à 30% CF4, ce qui correspond à une teneur maximale en f dans la décharge. L'étude de la compétition dépôt/gravure a mis en évidence le rôle déterminant du fluor atomique provenant de la décharge et de la surface du substrat (cas de gravure) et du CF2 (cas de polymérisation)