Efeito do tratamento a plasma do politetrafluoroetileno (PTFE) nas suas propriedades eletrostáticas e superficiais

Abstract

Nestre trabalho, Polietrafluroetileno (PTFE) foi tratado por três técnicas: (1) exposição a plasma com gases não polimerizáveis (Ar, He, H2, O2, e N2), num reator a plasma com arranjo capacitivo dos eletrodos, excitado por radiofrequencia (rf);(2) ablação em eletrodo de cobre excitado por rf, com subsequente implantação iônica e deposição por imersão em plasma (IIDIP); e (3) rf-magnetron sputterring associado com IIDIP. Investigaram-se os efeitos dos tratamento nas propriedades superficiais e elétricas do substrato. O objetivo foi reduzir a capacidade do PTFE à acumulação de cargas elétricas. As alterações de molhabilidade e energia de superfície foram obtidas por medida do ângulo de contato. A espessura e a rugosidade foram medidas por perfilometria e microscopia de força atômica (AFM). A estrutura e composição química da superfície foram analisadas por espectroscopia no infravermelho por tranformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS). A resistividade elétrica superficial foi medida através de eletrômetro pelo método dos dois pontos. As caracterizações demonstraram que a técnica (1) foi capaz de alterar as características superficiais do substrato em muitos aspectos, mas não foi suficiente para reduzir sua resistividade elétrica superficial. Para a técnica (2) os resultados de XPS revelaram a presença de cobre na superfície do substrato, mas em quantidade insuficiente para causar os efeitos de percolação desejados. Na técnica (3) partículas de cobre foram incorporadas nos substratos, formando filmes com espessura de até 4000 A e reduzindo a resistividade elétrica superficial em até oito ordens de grandeza. PTFE tratados por rf-magnetron sputtering com um cátodo de cobre perdeu sua habilidade de reter cargas eletrostáticas

In this work, polytetrafluroethylene (PTFE) was treated using three techniques: (1) plasma treatment with non-polymerizable gases (Ar, He, H2, O2 and N2), in a plasma reactor fitted with capacitive electrodes and excited by rf power; (2) ablation of a copper electrode excited by rf, with subsequent plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID); (3) rf-magnetron sputerring associated with PIIID. The effects of treatments on the electrical and surface properties of the substrates were investigated. The objective was to reduce the capacity of PTFE to accumulate surface electrical charges. Changes in wettability and surface energy were obtained by measuring the contact angle. Thicknesses and roughnesses were examined using profilometry and atomic force microscopy (AFM). The chemical structure of the surface was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Surface electrical resistivity was measured with an electrometer by applying the two-point method. The characterizations revealed that method (1) was able to alter the characteristics of the substrates in many respects, but not to significantly modify their surface electrical resistivity. After treatment by method (2), XPS results revealed the presence of copper on the substrate surface, but in insufficient quantify to cause the desired percolation effect. In method (3) copper particles were incorporated into the substrates to form films with thicknes of up to 4,000 A and the electrical surface resistivity was reduced by eight orders of magnitude. PTFE treated by rf-magnetron sputerring with a copper cathode los its ability to retain electrostatic charges