In this work thermal stability of selected plasma polymeric coating is investigated. Plasma polymeric film is prepared by HMDSO and oxygen gas as precursor reactants, in a plasma reactor developed and designed at Fraunhofer Institute Bremen. The physical and chemical properties were evaluated by characterizing surface energy, density, elastic modulus and optical constants. Due to organic content of the HMDSO precursor gas, the obtained coating has very good hydrophobic property in combination with good mechanical properties. This unique behavior can be utilized to deposit Easy to clean surfaces. To utilize these coatings for industrial applications, thermal degradation behavior of the coating is studied. The coatings were prepared at three different gas ratios (104/41, 92/53, 77/68) at different plasma power (1000W, 1600W, 2200W, 2800W, 3400W). The coatings properties evaluated at room temperature and then after tempering for comparison. Coatings are sorted out based of least thermal degradation effect and studied further by means of XPS, IRRAS and micro elemental analysis technique to develop chemical structural model to get deeper understanding of effect of plasma power and gas composition. It was observed that the coatings formed at lower plasma power with highest HMDSO concentration show the highest thermal stability. The difference in thermal stability is observed due to different carbon composition, hydrogen to carbon ratio in the coating structure and due to the crosslinking network of the coating. Results obtained due to different thermal treatment test reveals in the direction that coating structure with less cross-linked network shows maximum stability.

In questo lavoro viene studiata la stabilità termica del rivestimento polimerico plasmatico selezionato. Il film polimerico al plasma viene preparato da HMDSO e ossigeno gassoso come reagenti precursori, sviluppato e progettato presso l'Istituto Fraunhofer di Brema. Le proprietà fisiche e chimiche sono state valutate mediante energia di superficie, densità, modulo elastico e costanti ottiche. A causa del contenuto organico del gas precursore HMDSO, il rivestimento ottenuto ha proprietà idrofobe molto buone in combinazione con buone proprietà meccaniche. Questo comportamento unico può essere utilizzato per depositare superfici facili da pulire. Viene studiato il comportamento di degradazione termica del rivestimento. Sono stati discussi i diversi rapporti del gas plasma (104/41, 92/53, 77/68) a diversa potenza del plasma (1000 W, 1600 W, 2200 W, 2800 W, 3400 W). I materiali analizzati a temperatura ambiente e poi dopo il rinvenimento per il confronto. I rivestimenti sono ordinati in base alla tecnica di analisi XPS, IRRAS e micro elementale per sviluppare un modello strutturale chimico. La concentrazione HMDSO mostra la massima stabilità termica. La differenza di stabilità termica è dovuta alla diversa composizione di carbonio, al rapporto tra idrogeno e carbonio nella struttura di rivestimento e alla rete di reticolazione del rivestimento. La rete reticolato mostra la massima stabilità.

Thermal degradation analysis of easy-to-clean plasma polymeric coatings

VISHWAKARMA, VIVEK KUMAR
2017/2018

Abstract

In this work thermal stability of selected plasma polymeric coating is investigated. Plasma polymeric film is prepared by HMDSO and oxygen gas as precursor reactants, in a plasma reactor developed and designed at Fraunhofer Institute Bremen. The physical and chemical properties were evaluated by characterizing surface energy, density, elastic modulus and optical constants. Due to organic content of the HMDSO precursor gas, the obtained coating has very good hydrophobic property in combination with good mechanical properties. This unique behavior can be utilized to deposit Easy to clean surfaces. To utilize these coatings for industrial applications, thermal degradation behavior of the coating is studied. The coatings were prepared at three different gas ratios (104/41, 92/53, 77/68) at different plasma power (1000W, 1600W, 2200W, 2800W, 3400W). The coatings properties evaluated at room temperature and then after tempering for comparison. Coatings are sorted out based of least thermal degradation effect and studied further by means of XPS, IRRAS and micro elemental analysis technique to develop chemical structural model to get deeper understanding of effect of plasma power and gas composition. It was observed that the coatings formed at lower plasma power with highest HMDSO concentration show the highest thermal stability. The difference in thermal stability is observed due to different carbon composition, hydrogen to carbon ratio in the coating structure and due to the crosslinking network of the coating. Results obtained due to different thermal treatment test reveals in the direction that coating structure with less cross-linked network shows maximum stability.
VISSING, KLAUS
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
3-ott-2018
2017/2018
In questo lavoro viene studiata la stabilità termica del rivestimento polimerico plasmatico selezionato. Il film polimerico al plasma viene preparato da HMDSO e ossigeno gassoso come reagenti precursori, sviluppato e progettato presso l'Istituto Fraunhofer di Brema. Le proprietà fisiche e chimiche sono state valutate mediante energia di superficie, densità, modulo elastico e costanti ottiche. A causa del contenuto organico del gas precursore HMDSO, il rivestimento ottenuto ha proprietà idrofobe molto buone in combinazione con buone proprietà meccaniche. Questo comportamento unico può essere utilizzato per depositare superfici facili da pulire. Viene studiato il comportamento di degradazione termica del rivestimento. Sono stati discussi i diversi rapporti del gas plasma (104/41, 92/53, 77/68) a diversa potenza del plasma (1000 W, 1600 W, 2200 W, 2800 W, 3400 W). I materiali analizzati a temperatura ambiente e poi dopo il rinvenimento per il confronto. I rivestimenti sono ordinati in base alla tecnica di analisi XPS, IRRAS e micro elementale per sviluppare un modello strutturale chimico. La concentrazione HMDSO mostra la massima stabilità termica. La differenza di stabilità termica è dovuta alla diversa composizione di carbonio, al rapporto tra idrogeno e carbonio nella struttura di rivestimento e alla rete di reticolazione del rivestimento. La rete reticolato mostra la massima stabilità.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/142803