[发明专利]一种聚马来酸酐薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及利用固体马来酸酐单体原料升华与等离子体化学气相沉积协同制备一种性能和厚度可控的聚马来酸酐薄膜。 

背景技术

聚马来酸酐因主链上含有大量羧酸酐取代基，结构特殊，性能优异，是一种用途广泛的功能高分子化合物。利用马来酸酐单体自聚或与其它单体共聚可以制备结构、性能各异的聚马来酸酐薄膜。通过聚马来酸酐镀膜，可在材料表面引入极性官能团。然而传统的聚马来酸酐薄膜制备方法步骤繁琐、成本高、环保性能差。等离子体聚合法是沉积高分子膜的一种新技术。目前，应用等离子体聚合法制备聚马来酸酐薄膜主要有两种方式，等离子体引发马来酸酐聚合和马来酸酐等离子体聚合。前者是采用氩或氧等离子体活化底物和基片，引发马来酸酐单体聚合成膜。后者是对马来酸酐单体直接放电产生马来酸酐等离子体聚合成膜。相关研究表明等离子体引发马来酸酐聚合产物酸酐基团可以很好保存下来，但聚合产率很低；马来酸酐等离子体聚合过程中大量酸酐基团被破坏掉，很难控制酸酐基团的保留量。此外，这两种方法皆需向等离子体腔体内引入气态马来酸酐单体，（其中气态马来酸酐可以通过马来酸酐固体升华和马来酸酐溶液汽化而获得），腔体外气体的获得及气体引入一方面需要消耗额外的能量，另一方面也使实验设备复杂化，实验操作困难化。同时，所得薄膜厚度也难以控制。因此，利用等离子体聚合技术来开发一种简单、经济、环保、酸酐基团保留率、厚度可控的聚马来酸酐薄膜的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决上述的技术问题而提出一种在等离子体腔体内直接升华固体马来酸酐的同时，对其进行辉光放电制备聚马来酸酐薄膜的制备方法，从而使得酸酐基团保留率、厚度可控，且简化实验设备，使实验操作简单化。

本发明的技术原理

从原理上讲本发明是利用等离子体增强化学气相沉积炉自带的加热系统使马来酸酐固体在腔体内直接升华，同时放电等离子化聚合以制备结构、性能可控的聚马来酸酐薄膜。

本发明的技术方案

本发明在等离子体沉积炉中加热升华固体马来酸酐单体，采用低温等离子体技术，利用辉光放电把气态马来酸酐单体等离子化，使其产生活性自由基，这些活性自由基之间或自由基与单体之间发生加成聚合反应形成聚合物薄膜。固体马来酸酐在等离子体反应腔体直接升华放电聚合，避免了在等离子体沉积炉加设马来酸酐气化装置及其气化单体的输运管线，省能源，无公害，满足节能和环保的需要且对反应设备要求低，实验操作简单化；此外，升化和聚合协同进行可以使聚合物的产量大幅度提高。为获得结构、性能可控的聚马来酸酐薄膜可以按以下操作进行，将马来酸酐和镀膜基片置于等离子体沉积炉内，抽本底真空至2.0×10^-3 Pa后，加热至一定温度，调节腔室压力，与一定的功率下，放电一定时间后即可在载玻片上镀上一层均匀的薄膜。在该制备体系中，可以通过控制加热温度和速度、放电压力、功率、时间、温度等工艺参数来控制聚合膜的结构和性质。

一种聚马来酸酐薄膜的制备方法，具体主要包括下列步骤：

(1)、用称量瓶称取粉末状的马来酸酐单体原料，将此称量瓶固定于培养皿的中心，再将载玻片固定于此培养皿中，使其均匀分散在称量瓶的四周；

(2)、将步骤(1)所得体系置于等离子体沉积炉中，抽本底真空至2.0×10^-3 Pa后，

升温60～150℃，调节腔室压力0～50Pa，于5～30w的功率下，放电5～30min,即可在载玻片上镀上一层均匀聚马来酸酐薄膜产品。

所述的等离子体沉积炉中自带的加热设备，可以使固体马来酸酐单体原料直接升华，并等离子化聚合沉积成薄膜。

本发明的上述制备方法所得的聚马来酸酐薄膜结构均匀，表面酸酐基团含量可控制在5.59×10^-8～2.11×10^-7mol/cm²范围内；薄膜厚度可控制在110～661nm范围内。

本发明的技术效果