[发明专利]碳氟化物组合物

说明书

不湿涂料有许多用途，包括医用代用品、外科器具、飞机防冻、脱模组件、炊具、家用电器、挤压机涂层、化学加工组件、垫片、密封材料、隔膜、包装材料、衬料、阀座等不希望湿润的地方。

过去五十年来，人们都熟悉含氟烃聚合物、例如聚四氟乙烯（PTFE），（如杜邦的TEFLON）、聚四氟丙烯和聚偏氟乙烯。人们都知道这些含氟烃聚合物能提供不湿涂料并找到上述的许多用途。

1934年Ruff和Bretschneider在Z.Annor.Allg.Chem.1（217）中曾报导了另一种碳氟化物，即氟化石墨。氟化石墨是由石墨碳在约600℃直接氟化产生的。该产物为块状白色非芳族固体。当加工温度降低时，所得产物为灰/黑材料。氟化石墨的组成范围是CF    0.58-1.2。

尽管本技术熟知的含氟材料有许多用途，然而在某些性质方面，如湿润性还希望得到改进。也希望提供具有改进了的耐温、耐化学、低摩擦、高耐热等性能的不湿材料。

本发明的第一个目的是提供具有低氟/碳比并改进了的湿润性的新型碳氟化物固体组合物。

本发明的第二个目的是在基质上提供由湿润性优于聚四氟乙烯的碳氟化物组合物组成的薄膜和涂层。

本发明的第三个目的是提供一种耐热耐化学品的大块不可湿润的碳氟化物组合物。

另一方面本发明的第四个目的是提供一种沉积不可湿润的、耐高温和耐化学品的碳氟化物薄膜和高粘合力的涂层的方法。

本发明的第五个目的是提供制备具有低氟/碳比的碳氟化物组合物的化学蒸汽沉积方法。

其它目的从后文的详细公开及权利要求书中可明显看出。

采用本发明提供的制备碳氟化物组合物的方法达到了上述各种目的，该方法包括使含有氟和碳的挥发性化合物增能（最好在惰性气氛中），以便使该化合物裂解成碎片，并使这些增能的碎片凝聚在某一基质上，此时这些碎片在该基质上能重新排列成能量较低、更稳定的形式。碎片的凝聚能产生具有低氟/碳比的固体碳氟化物组合物的薄膜、高粘合力涂层和大块材料。

本发明的方法可提供热稳定的碳氟化物薄膜高粘合力涂层和大块材料，其办法是使由含有氟和碳的化合物组成的蒸汽裂解成碎片，接着使这些碎片凝聚在基质上，最好维持低于碎片的温度，但通常维持温度高得足以使碎片具有足够的活动性和能量以便发生重排。

含有氟和碳的化合物蒸汽最好包括那些在惯用化学蒸汽沉积设备中，较好在低于200℃温度下，能汽化的任何脂族、环脂族或芳族碳氟烃。这些化合物包括在常温下为气态的那些碳氟烃，如四氟乙烯，和液体的，如六氟代苯。所用的化合物最好不含除氟和碳以外的原子。

优选的反应物是六氟代苯，与四氟乙烯相比其分子量比较高。可以期望六氟代苯比四氟乙烯能提供较大的碎片来凝聚在基质上。在本发明的方法中，含氟烃原料中可允许有少量的氢，同时碳氟氯烃原料（如Freon系列中的那些）中也可允许有少量卤素，但是所生成的碳氟化物薄膜的结构和性能会改变。

含有氟和碳的化合物可以通过直接加热汽化，或者该蒸汽可以被夹带于一种惰性气体中，如氩气、氮气、氦气等。对于常温下为液体的化合物可以将一种载气鼓泡通过加热了的大量该化合物来完成这一过程。

含有氟和碳的化合物进入反应容器的蒸汽流速可以广泛变化，蒸汽送入反应容器的速率决定了所产生的碳氟化物固体组合物的生长速率。理想的流速将取决于所使用的设备和原料以及所要求的沉积速率。对于六氟代苯，当要求的沉积速率为10微米/小时时，在惯用的CVD设备中约50    SCCM的流速和约5磅/平方英寸的压力被认为是合适的。

使含有氟和碳的化合物的蒸汽增能以便使其裂解成碎片。这可采用下列三种方法来完成：（1）使汽化的化合物通过一温度适当的热金属丝上方或热炉;或（2）将该化合物暴露于强度足够的微波（RF）辐射中，或者（3）将该化合物暴露于能引发光解的频率的光线下。本发明不受这些产生所需碎片的方法所限制。

当采用热金属丝来使蒸汽增能时，较好的温度落在200-3000℃的范围，最好在1500-2500℃范围，当使用热炉（烘炉）时，上述范围内的温度也是优选的。使蒸汽增能所需的微波强度随蒸汽流速和所用原料不同而改变。利用可变输出功率的微波（RF）发射器，精通本技术的人们能够很容易确定所需的微波辐射强度。光解蒸汽所需的光的频率也随所用原料不同而改变。精通本技术的人们根据所用的原料能够确定所需的频率。