[发明专利]大分子物质为单体源的等离子体聚合

说明书

本发明涉及有机聚合工艺，特别是用大分子物质为单体源的等离子体聚合。等离子体聚合是制备有机功能薄膜材料的一种方法，目前以烃、有机硅、有机氟类小分子单体为原料的等离子体聚合已经得到广泛的实际应用，这些技术在专利DE-AS2537416，DE-DS2263480，DE-DS2659143，DD216736，R.H.Hopkins的文章（APPt.Opt.14（1975）2631），M.Shen的报告（ADAO75008（1978），F.G.YAMAGISHI的文章（ThinSolid.Films.84（1981）427），GuneriAKOVALI的文章（J.Appl.Polym.Sci.32（1986）4027）中有反映。但是这些单体还存在问题，主要是种类有限，可作为等离子体聚合单体的烃类，有机氟、有机硅不多，这些气体容易爆聚或爆炸，运输及使用都不安全，而且价格昂贵，成本高，使等离子体聚合的应用受到了限制。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种以大分子物质为单体源的等离子体聚合，为等离子体聚合的新方法。它与现有技术不同，主要发明内容为：

1.用平均分子量大于200的固体或液体有机物（包括高聚物），如其平均分子量有机氟和有机硅大于200，烃类和其它大于150的有机物作为等离子体聚合的单体源，将这些物质在真空加热和/或超声波的作用下汽化，并进入等离子体反应区。

2.上述汽化产物在低级烷烃：如甲烷、乙烷、丙烷的等离子作用下发生聚合反应。不仅联接单体源汽化产物而聚合，而且由于本身的聚合速度低，本发明所得的聚合产物主要反映单体源物质的结构特征。

配合使用或不使用惰性气体均可，为改善产物的化学结构，必要时可使用NH₃，O₂等气体作用为附加工作气。

本发明在各种分子量的固、液态烃类，有机硅类和有机氟类物质为单体时成功地进行了等离子体聚合，一般的工艺条件为单体源温度20～400℃，射频电源功率20～200W，单体流量0.2～21/min反应器内压力20～500Pa。

和现有的等离子体聚合方法比较，本发明大分子物质为单体源的等离子体聚合技术具有下列优点：

1.扩大了等离子体聚合的原料范围，运用这种方法，无论是气体、液体还是固体，无论是小分子物质还是高分子量聚合物，各种有机物均可以成为等离子体聚合的单体原料，从而更容易合成出所需性能的新型材料。

2.用本发明得到的产物和用同类小分子单体所得产物比较，前者在结构、性能上有许多独特之处，性能更为优越。

3.大分子固、液态物质在运输使用中都比气体安全、方便，价格格也更便宜。本发明有利于等离子体聚合在工业中的进一步推广运用。

本发明给出了以固体石蜡（平均分子量400）为单体源，以甲烷为工作气的等离子体聚合。典型的实验条件为温度100℃，射频电源功率17OW，甲烷流量lL/min，反应器内压力178Pa。该聚合产物膜对可见光透明外，在2.5～25μm波长的红外光区中仅在3.4μm有明显吸收峰，其余透射率大于98%（膜厚0.4μm）;憎水性强，接触角为94.9°±0.5°，不溶于一般有机溶剂，耐酸碱腐蚀，热失重起始温度279.5℃，中点温度321℃（静止空气气氛）。可以做为卤化碱金属单晶红外窗口的抗湿保护膜和金、铝等金属可见，红外光反射镜的光泽保护膜。

现有的等离子体聚合法制备红外单晶抗湿保护膜技术的特点是以乙烷为单体，有时配以惰性气体为载气。其中GuneriAKOVALI的报道的在NaCl单晶表面淀积的乙烷等离子体聚合物膜的抗湿保护能力为：相对湿度RH＝50～60%时，100小时破坏。

本发明的实例在NaCl单晶上的抗湿保护能力为：相对湿度RH＝50～70%时，15天（360小时）后经显微观察和红外光谱证实没被破坏;直接往镀膜后的NaCl单晶上滴水，一般2小时后膜破坏，最好达4小时（膜厚0.4μm）。

现有的等离子体聚合方法制备金属反射镜光泽保护膜的技术特点是用小分子有机硅或有机氟类做单体进行聚合，其产物在红外区域有强吸收峰，故只能在可见光使用，其中DD216736达到的保护水平为：至少耐260℃高温，0.2%苛性钠溶液试验3小时无任何破坏迹象。