[发明专利]一种高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层的制备方法，包括如下步骤：步骤一、以硅橡胶作为基材，对其表面进行氧气等离子刻蚀，实现表面羟基化；步骤二、将表面羟基化硅橡胶置于反应沉积装置中，控制反应沉积装置内的湿度恒定在目标湿度范围；步骤三、在反应沉积装置中注入一定量硅烷单体，室温下反应4h，得到高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层。本发明提供了一种简单有效的高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层的制备方法，本发明制备得到的一种高密度聚硅氧烷纳米管簇，在含羟基官能团表面生长致密。基于该纳米簇获得的功能表面，可获得良好的疏水性能。

技术领域

本发明涉及一种高密度纳米管簇高分子涂层表面的制备方法，具体涉及一种高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层的制备方法。

背景技术

高分子涂层可显著改善材料的表面性能，如亲疏水性，抗氧化，光电性能，摩擦系数等。基于各类涂料及气相沉积、喷涂等涂层制备方法及工艺，可获得性能各异的高分子涂层。相较于分子涂层，表面纳米/微米结构涂层制备技术，具有更强的结构可设计性，利于开发具有特殊性能及性能更为优异的高分子功能涂层。当前，通过化学气相沉积生长聚硅氧烷纳米管线，已经可以实现表面亲疏水、光学及热稳定性的有效调节，在基础研究以及工程应用上均得到了广泛采用。不同于化学气相沉积制备碳纳米管，需要高温等苛刻条件，聚硅氧烷纳米管线可通过化学气相沉积在室/低温常压下进行制备。表面硅烷化微观生长机制的深入研究显示，温度(如存在获得最优生长层的临界温度)、湿度(不同湿度环境显著影响生长层的微观形貌)以及单体种类(不同官能度的硅烷单体得到不同形式的生长产物)等对聚硅氧烷包覆层的形态存在显著影响，进而影响表面的亲疏水等性能。不同的生长条件可得到显著不同的表面接枝产物，从分子刷到纳米管线，从水平生长的纳米管线到垂直生长的纳米管线，尺寸、形状可调。

纳米/微米化结构的规整及均匀程度将对涂层功能的稳定性带来显著影响，规整及均匀的表面涂层的便利及规模化制备也是其工业应用的基本前提。当前，聚硅氧烷材质纳米管涂层已开发多年，其制备方法，材料体系已经研究的十分广泛。稳定的获得高密度的聚硅氧烷纳米管簇涂层将有利于进一步推动该类高分子涂层的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于化学气相沉积技术及自制气相沉积装置的高密度聚硅氧烷纳米管簇的制备方法。

本发明是这样实现的：

一种高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、以硅橡胶作为基材，对其表面进行氧气等离子刻蚀，实现表面羟基化；

步骤二、将表面羟基化硅橡胶置于反应沉积装置中，控制反应沉积装置内的湿度恒定在目标湿度范围；

步骤三、在反应沉积装置中注入一定量硅烷单体，室温下反应4h，得到高密度聚硅氧烷纳米管簇表面涂层。

更进一步的方案是：

步骤一中，对硅橡胶表面进行氧气等离子刻蚀，具体条件为：

控制硅橡胶表面氧气流速为8cc，激发频率13.56MHz，功率100w。

更进一步的方案是：

步骤二中，控制反应沉积装置内的湿度恒定在目标湿度范围，具体方法为：

在反应沉积装置上，通过混合仓连接有干燥氮气进气瓶和湿润氮气进气瓶，干燥氮气进气瓶和湿润氮气进气瓶的出气口经过混合仓后与反应沉积装置连接，同时，在混合仓内设置有湿度检测器，通过调节干燥氮气进气瓶和湿润氮气进气瓶的出气量，控制湿度检测器检测到的混合仓内湿度稳定在目标湿度范围之后，将混合仓内气体送入反应沉积装置，并持续出气一段时间，使得反应沉积装置内的湿度也稳定在目标湿度范围内，随后关闭反应沉积装置的出气阀门和进气阀门，保持湿度稳定。

更进一步的方案是：