|
[ На предыдущую главу]
3. Оптимизация параметров процесса травления
Получение полипропиленовых трековых мембран с улучшенными свойствами достигается лишь в том случае, если стадии химического травления при повышенной и пониженной температурах выполняются в указанной последовательности. Изменение порядка стадий не приводит к желаемому результату, так как проведение травления при повышенной температуре на второй стадии вызывает не уменьшение, а увеличение толщины деструктированного слоя, что влечет за собой ухудшение качества мембран. Вместе с этим, травление при повышенной температуре является необходимой стадией, позволяющей проводить процесс с высокой скоростью и эффективностью. Оптимизация параметров процесса травления для каждой из стадий приводит к следующим результатам. Травление при повышенной температуре следует проводить при температуре от 60 до 100°
С. Данный интервал температуры характеризуется наибольшей избирательностью травления треков ( рис. 5). При температуре ниже 60 и выше 100°
С избирательность травления резко снижается, что приводит, как показывает эксперимент, к ухудшению структурных характеристик мембран -
поры приобретают конусообразную форму.
Оценка скорости и избирательности травления треков для исследованных травящих растворов шестивалентного хрома ( табл. 4) позволяет установить следующие закономерности. Уменьшение концентрации серной кислоты и использование хромового ангидрида, позволяя повысить концентрацию шестивалентного хрома в растворе, ведет к увеличению избирательности травления треков. Водный раствор хромового ангидрида с концентрацией реагента 1000 г/л обладает наибольшей избирательностью травления. Достигнутое значение Vt /Vb = 285 в случае ионов ксенона (табл. 4, № 3) обеспечивает формирование цилиндрических каналов диаметром 0,3 мкм, о чем свидетельствует совпадение эффективного диаметра пор и диаметра пор на поверхности мембраны (табл. 2, № 3). Применение травителя данного состава позволяет также использовать для облучения пучки ионов с меньшей атомной массой. Так, избирательность травления треков ионов криптона равна 165 (табл. 4, № 4), что может служить основой для промышленного изготовления ПП ТМ с цилиндрической формой пор диаметром 0,5 мкм и выше.
Исследование влияния содержания хромового ангидрида в травящем растворе на процесс травления треков показывает: зависимость избирательности травления от концентрации реагента характеризуется широким максимумом в области 800–1000 г/л (рис. 6), при использовании для травления треков в ПП водных растворов хромового ангидрида с концентрацией выше 1000 г/л происходит снижение избирательности травления, что обусловлено повышением скорости травления неповрежденного полимера. Экспериментальное определение скоростей травления, оцениваемых из графиков зависимости толщины пленки от времени травления, подтверждает этот вывод. Так, скорость травления полипропилена при температуре 80°
С для водного раствора CrO3 с концентрацией 1000 г/л равна 1,50∙10–2 мкм/мин, для раствора CrO3 с концентрацией 1100 г/л на 30% выше -
1,95∙10–2 мкм/мин. Тем не менее, наличие индукционного периода, в течение которого травления поверхностного слоя ПП-пленки не происходит (рис. 7), позволяет применять в технологическом процессе растворы хромового ангидрида с концентрацией до 1100 г/л. Повышение скорости травления треков при этом приводит к значительному возрастанию избирательности травления. Оценка избирательности травления в этом случае дает следующие результаты: для ионов ксенона Vt /Vr = 600, для ионов криптона -
350 (в расчетах использованы средние значения радиальных скоростей, определение которых было проведено из данных электронной микроскопии).
В большинстве случаев травление на первой стадии достаточно вести в течение 2–15 мин. Выбор данного интервала обусловлен следующим. При меньшем времени травления образования сквозных каналов не происходит; большее значение использовать нецелесообразно, так как травление при повышенной температуре в этом случае может привести к образованию окисленного поверхностного слоя значительной толщины. На второй стадии травление необходимо проводить при возможно более низкой температуре. Проведение повторного травления при температуре ниже 10°
С, однако, нерационально, так как при этом значительно увеличивается время травления и весь процесс становится малоэффективным. При температуре выше 40°
С степень термоокислительной деструкции резко возрастает, что приводит к увеличению толщины поверхностного нарушенного слоя. Время травления на второй стадии определяется конечным значением диаметра пор мембраны. Очевидно, травление на данной стадии должно проводиться с достаточной скоростью, так как при малой скорости травления будет преобладать процесс окисления. Использование для травления раствора хромового ангидрида с концентрацией 1100 г/л, по сравнению с раствором концентрацией 1000 г/л, позволяя повысить скорость травления пор, приводит к сокращению времени травления. Травление в этом случае, в зависимости от температуры, достаточно вести от 5 до 60 мин.
[ На следующую главу] [На Содержание]
Copyright ©
|
