CC BY
88
Скрипаченко К. К., Кошуро В. А., Шумилин А. И., Пичхидзе С. Я.
Саратовский Государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.,
г. Саратов, РФ
МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ФТОРПОЛИМЕРОВ НАНЕСЕНИЕМ НАНОСЛОЕВ АЛЮМИНИЯ МАГНЕТРОННЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ
Аннотация: Разработана технология модификации поверхности и соединения фторсодержащих полимеров.
Ключевые слова: ПТФЭ, резина, магнетронное распыление, клапан сердца
SURFACE MODIFICATION FLUOROPOLYMERS Damage NANOLAYERS ALUMINIUM magnetron
sputtering
Skripachenko K. K., Koshuro V. A., Shumilin A. I., Pichhidze S. Ya.
The Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Abstract: Developed the technology of surface modification and connections of fluorine polymers.
Key words: PTFE, rubber, magnetron sputtering, heart valve.
На сегодняшний день для большинства пациентов с пороком сердца протезирование остается единственно возможным хирургическим приемом вследствие грубого изменения функций клапана. В настоящее время искусственные протезы практически идеальны, обладая низким градиентом, почти центральным кровотоком и оптимальным режимом работы. В ряде случаев протезирование клапана сердца невозможно в силу неудовлетворительного состояния сердечных сосудов. В связи с этим актуально устанавливать протез клапана сердца (ПКС), совмещенный с искусственным сердечным сосудом. В качестве материалов ПКС и соприкасающихся сосудов возможно использование фторполимеров.
Целью работы являлась разработка технологии соединения фторсодежащих полимеров, обычно используемых в конструкции ПКС и сердечных сосудов.
Фторполимеры (ФП), в частности политетрафторэтилен (ПТФЭ), вследствие особенностей химического строения инертны, имеют высокую термостабильность, обладают низкой адгезией к большинству материалов. Для повышения адгезионных характеристик ПТФЭ используются химические и физические методы обработки поверхности ПТФЭ [1].
Предлагается для повышения адгезионных характеристик, в результате физической модификации поверхности ФП использовать магнетронное распыление (МР) металла (алюминия). Алюминий на образцы резины и ПТФЭ наносился с помощью магнетронно-распылительной системы (МРС) на основе вакуумного универсального поста ВУП-4 при давлении аргона 10-12 Па, разности потенциалов между катодом и анодом 150-200 В. Скорость роста пленки металла составляла 1-2 нм/с.
Соединение образцов из ПТФЭ и фторсодержащей резины осуществлялось путем совулканизации при 165-170 0С в течение 5-6 минут. Согласно оценке адгезионной прочности соединений контрольных образцов из фторсодержащей резины 420-264В/5 и ПТФЭ с нанесенным на поверхность слоем алюминием, выполненной методом межслоевого расслаивания [2] на универсальной испытательной машине ИР 5082-100. Адгезионная прочность соединения ФП увеличивается при использовании поверхностно модифицированных алюминием ПТФЭ и резины, предположительно за счет дефторирования и дегидрофторирования поверхности ПТФЭ и резины, табл.1.
При изучении ИК - спектров образцов с модифицированной алюминием поверхностью ФП выявлены полосы поглощения при 713, 881 и 1181 см-1, соответствующие аморфному фториду алюминия. Рентгенофазовый анализ фиксирует наличие пиков, характерных для кристаллической фазы фторида алюминия [3].
Таблица 1. Прочность при расслоении соединения «резина - ПТФЭ»
Резина 420-264В/5 Прочность при расслоении, Н/см
ПТФЭ
Немодифицированная поверхность Поверхность, модифицированная алюминием
Немодифицированная поверхность менее 1 2, 5
Поверхность, модифицированная алюминием 2,3 4, 1
Анализ химического состава поверхности резины показывает, что обработка ее поверхности путем МР алюминия толщиной до 10 нм приводит к образованию АШ3, при толщине покрытия более 25...30 нм содержание алюминия возрастает, а АШ3 уменьшается.
Согласно проведенным исследованиям, адгезионная прочность соединений ФП, полученных путем сополимеризации, повышается за счет модификации поверхности соединяемых основ при распылении алюминия. Модификация ФП происходит за счет дефторирования и дегидрофторирования поверхностных слоев ФП в процессе магнетронного распыления алюминия.
Список литературы
1. Нудельман З. Н. Фторкаучуки: основы, переработка, применение / З. Н. Нудельман // М.: ПИФ-РИАС. 2006. -384 с.
2. ГОСТ 6768-75. Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении. М.: ИПК стандартов. - 6с.
3. Шумилин А. И. Адгезионная прочность при расслоении фторсодержащей резины и политетрафторэтилена / А. И. Шумилин, В. С. Гринёв, Е. Е. Фёдоров, В. А. Таганова, С. В. Телегин, С. Я. Пичхидзе // Пластические массы. 2014 (в печати).
