Modifications superficielles de films et fibres de poly(tétrafluoroéthylène) par plasma micro-ondes pour améliorer leur aptitude au mouillage et à l'adhésion avec une résine époxy

par Jean-Philippe Badey

Thèse de doctorat en Sciences. Matériaux macromoléculaires et composites

Sous la direction de Yvette Jugnet et de Éliane Espuche.

Soutenue en 1994

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Yvette Jugnet, Éliane Espuche.

mots clés

• Résines époxydes
• Adhésion (physique)
• Plasmas microondes
• Traitements de surface
• Polytétrafluoréthylène
• Mouillage (chimie des surfaces)

Résumé

Le but de cette etude est d'augmenter l'energie de surface du polytetrafluoroethylene (ptfe) par plasma micro-ondes en post-decharge pour ameliorer son adhesivite. Dans un premier temps, nous avons realise une modelisation sur films de ptfe pour etudier l'influence des parametres de traitement: nature et debit du gaz, duree d'exposition, puissance, distance decharge-echantillon. Nous avons mis en evidence le role preponderant de l'hydrogene dans le processus de defluoration. En effet, seuls les plasmas d'hydrogene et d'ammoniac entrainent des modifications a la surface du ptfe. Les plasmas d'ammoniac sont plus efficaces lorsque le debit de gaz est faible. Une puissance de 200 w et une duree d'exposition de 120 s sont suffisantes pour obtenir une bonne mouillabilite du ptfe. Du point de vue chimique, ces modifications se traduisent par une importante defluoration de la surface, l'incorporation d'azote et d'oxygene, la formation d'insaturations et de reticulations. Apres traitement plasma d'hydrogene, la surface du ptfe est fortement defluoree et hydrogenee. On note egalement la presence d'oxygene, d'insaturations et de reticulations. Ces modifications chimiques se traduisent par une augmentation de l'energie de surface du ptfe. Celle-ci reste tout de meme plus faible qu'apres un plasma d'ammoniac. A partir de ces differents resultats, nous avons propose des mecanismes de modifications du ptfe se produisant lors de ces traitements plasma. Nous avons egalement montre que ces modifications superficielles permettent d'ameliorer l'adherence ptfe/epoxy. Cependant, celle-ci semble limitee par la presence d'une couche de faible cohesion creee lors du traitement. Dans le cas des fibres de ptfe, les traitements par plasma d'ammoniac permettent d'augmenter de facon significative la mouillabilite, ce qui constitue un avantage non negligeable pour la realisation de composites

Titre traduit

Surface modifications of poly(tetrafluoroethylene) films and fibres by remote microwave plasma treatment to improve their aptitude for wetting and adhesion with an epoxy matrix

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