[发明专利]一种调制结构的有机硅纳米防护涂层的制备方法

摘要

一种调制结构的有机硅纳米防护涂层的制备方法，属于等离子体技术领域，该方法中，将反应腔室抽真空度，并通入惰性气体，使基材产生运动，交替进行有机硅涂层制备和有机氟碳涂层制备，形成有机硅‑氟碳的调制多层致密结构，有机硅单体蒸汽成分为：至少一种含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体和至少一种多官能度不饱和烃及烃类衍生物的混合物，本发明形成有机硅‑氟碳的调制多层致密结构，可降低涂层的应力，提高涂层的韧性；同时由于有机硅‑氟碳之间存在横向界面，腐蚀介质对涂层进行腐蚀过程中，遇到横向界面，则腐蚀会往横向发展，而不容易形成贯穿涂层的纵向腐蚀，避免腐蚀介质透过涂层而腐蚀被保护的材料与器件。

主权项

1.一种调制结构的有机硅纳米防护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)前处理：将基材置于纳米涂层制备设备的反应腔室内，对反应腔室连续抽真空，将反应腔室内的真空度抽到10～200毫托，并通入惰性气体He、Ar或He和Ar混合气体，开启运动机构，使基材在反应腔室内产生运动；(2)调制结构的有机硅纳米涂层的制备：进行以下步骤Ⅰ或步骤Ⅱ至少一次，在基材表面制备调制结构的有机硅纳米涂层：步骤Ⅰ：通入单体A蒸汽到反应腔室内，至真空度为30～300毫托，开启等离子体放电，进行化学气相沉积，停止通入单体A蒸汽，通入单体B蒸汽，继续等离子体放电，进行化学气相沉积，停止通入单体B蒸汽；步骤Ⅱ：通入单体B蒸汽到反应腔室内，至真空度为30～300毫托，开启等离子体放电，进行化学气相沉积，停止通入单体B蒸汽，通入单体A蒸汽，继续等离子体放电，进行化学气相沉积，停止通入单体A蒸汽；所述单体A蒸汽成分为：至少一种单官能度不饱和氟碳树脂和至少一种多官能度不饱和烃及烃类衍生物的混合物，所述单体蒸汽中多官能度不饱和烃及烃类衍生物所占的质量分数为15～65％；其中，所述单官能度不饱和氟碳树脂包括：3‑(全氟‑5‑甲基己基)‑2‑羟基丙基甲基丙烯酸酯、2‑(全氟癸基)乙基甲基丙烯酸酯、2‑(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、2‑(全氟十二烷基)乙基丙烯酸酯、2‑全氟辛基丙烯酸乙酯、1H,1H,2H,2H‑全氟辛醇丙烯酸酯、2‑(全氟丁基)乙基丙烯酸酯、(2H‑全氟丙基)‑2‑丙烯酸酯、(全氟环己基)甲基丙烯酸酯、3,3,3‑三氟‑1‑丙炔、1‑乙炔基‑3,5‑二氟苯或4‑乙炔基三氟甲苯；所述单体B蒸汽成分为：至少一种含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体和至少一种多官能度不饱和烃及烃类衍生物的混合物，所述单体蒸汽中多官能度不饱和烃及烃类衍生物所占的质量分数为15～65％；其中,所述含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体包括：含双键结构的有机硅单体：烯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、3‑丁烯基三甲基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、1,2,2‑三氟乙烯基三苯基硅烷；含Si‑Cl键的有机硅单体：三苯基氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、三氟丙基三氯硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、二甲基苯基氯硅烷、三丁基氯硅烷、苄基二甲基氯硅烷；含Si‑O‑C结构的有机硅单体：四甲氧基硅烷、三甲氧基氢硅氧烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2‑甲氧基乙氧基)硅烷、三乙基乙烯基硅烷、六乙基环三硅氧烷、3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、苯基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基硅烷、3‑氯丙基三甲氧基硅烷；含Si‑N‑Si或Si‑O‑Si结构的有机硅单体：六甲基二硅烷基胺、六甲基环三硅烷氨基、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅醚；含环状结构的有机硅单体：六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、三苯基羟基硅烷、二苯基二羟基硅烷、铬酸双(三苯甲基硅烷基)酯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、2,2,4,4‑四甲基‑6,6,8,8‑四苯基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、3‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述多官能度不饱和烃及烃类衍生物包括：1,3‑丁二烯、异戊二烯、1,4‑戊二烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6‑己二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二乙烯基醚或二丙烯酸新戊二醇酯；所述通入单体A和B的流量均为10～1000μL/min；所述调制结构的有机硅纳米涂层中：每个周期的涂层由一层纳米级有机硅涂层和纳米级有机氟碳涂层组成，涂层总厚度为20nm‑10μm；涂层的硬度为HB‑4H；(3)后处理:停止等离子体放电，持续抽真空，保持反应腔室真空度为10～200毫托，1～5min后通入大气至一个大气压，停止基材的运动，然后取出基材即可；或者，停止等离子体放电，向反应腔室内充入空气或惰性气体至压力2000‑5000毫托，然后抽真空至10‑200毫托，进行上述充气和抽真空步骤至少一次，通入空气至一个大气压，停止基材的运动，然后取出基材即可。