Effect of Processing Variables on the Structure and Properties of Plasma Polymerized Films on Metal Substrates

加工变量对金属基材上等离子体聚合膜结构和性能的影响

基本信息

  • 批准号:
    9407809
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing grant
  • 财政年份:
    1994
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1994-08-01 至 2000-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Proposal Number: CTS-9407809 P.I.: Boerio Institution: University of Cincinnati Plasma polymerization is a process in which active species such as ions and radicals are formed in a low pressure gas or plasma of a "monomer" by collisions between free electrons and monomer molecules when an electric field is applied to the gas. The active species react with themselves or with monomers to form polymer coatings on the surfaces of solids that are exposed to the plasma. Plasma polymerization is an extremely attractive process for pretreatment of investigations of metals since it enables materials synthesis and processing to be combined into one step. Many investigations of plasma polymerization have been reported but most have focused on only one aspect, such as the effect of processing variables on the rate of film formation. In this research, the University of Cincinnati is collaborating with Ford Motor Co. and Goodyear Tire and Rubber Co. to determine relationships between the processing variables that are used to deposit plasma polymerized films on metal substrates, the molecular structure of the films, especially the surface and interfacial structures, and the performance of the films as primers for rubber-to-metal and spectroscopy (XPS), secondary ion mass spectrometry (SIMS), Auger electron spectroscopy (AES), reflection-absorption infrared spectroscopy (RAIR), ellipsometry, surface-enhanced Raman scattering (SERS), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM) will be used to determine the effect of processing variables such as discharge power and frequency, monomer, flow rate, pressure, and substrate surface chemistry on the molecular structure and morphology of the films. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), fracture mechanics tests, and industrial test methods will be used to determine performance characteristics of the films such as the corrosion protection they impart to metal substrates, the interfacial fracture energy of films deposited on metal substrates, and the properties of the films as primers for rubber-to-metal and structural adhesive bonding. Surface analysis will be used to examine the failure surfaces of specimens after fracture mechanics and adhesive bonding tests to determine the failure mechanisms. The results obtained will be used to develop relationships between the processing variables used to deposit the films, their molecular structure, and their properties and will represent a significant enhancement to the knowledge base in the important, rapidly expanding field of thin polymer films. Collaboration with Ford will mostly involve structural adhesive bonding of aluminum and surface analysis. Collaboration with Goodyear will involve rubber-to-metal bonding and surface analysis.
项目摘要提案编号:CTS-9407809 P.I。:Boerio Institution:辛辛那提大学等离子聚合聚合化是一个过程,在该过程中,当自由电子和单体分子之间的碰撞碰撞时,在碰撞的“单体”中,在低压气体或血浆中形成了诸如离子和自由基的活性物种,当时是在电气和单体分子之间进行电气摄入的。 活性物种与自己或单体反应,以在暴露于血浆的固体表面上形成聚合物涂层。 血浆聚合是对金属研究进行预处理的极具吸引力的过程,因为它可以将材料合成和加工合并为一个步骤。 已经报道了许多血浆聚合的研究,但大多数仅关注一个方面,例如加工变量对膜形成速率的影响。 在这项研究中,辛辛那提大学正在与福特汽车公司和固特异轮胎和橡胶公司合作,以确定用于将血浆聚合膜沉积在金属底物上的加工变量之间的关系,薄膜的分子结构,尤其是薄膜的分子结构,尤其是表面和界面结构的表演,以及摄影师的第二次表演(以及摄影作品),以及摄影师的表演(摄入量),以及摄影师(摄影师)(盒子的表现)(盒子量)光谱法(SIMS),促进钻电子光谱法(AES),反射吸收红外光谱(RAIR),椭圆测量法,表面增强的拉曼散射(SERS),扫描电子显微镜(SEM),SEM)和原子力显微镜(AFM)将用于处理诸如驱动力和范围的范围,以确定流程的效果,并取得范围的范围,并将范围用于处理。膜的分子结构和形态上的表面化学。 电化学阻抗光谱(EIS),断裂力学测试和工业测试方法将用于确定薄膜的性能特征,例如它们赋予金属底物的腐蚀保护,膜的界面裂缝能量,在金属底物上沉积的膜的界面断裂能,以及膜的特性,以及针对纤维化至上和结构式的胶片的胶片性能。 表面分析将用于检查断裂力学和粘合键测试后样品的破坏表面以确定失败机制。 获得的结果将用于发展用于沉积膜的加工变量,它们的分子结构及其特性之间的关系,并将代表重要的,快速扩展的薄聚合物膜领域的知识基础。 与福特的合作将主要涉及铝的结构粘合键和表面分析。 与固特异的合作将涉及橡胶到金属粘结和表面分析。

项目成果

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