[其他]大分子物質為單體源的等離子體聚合

在審

• 申請號: 101987000002738
• 申請日: 1987-04-15
• 公開（公告）號: CN1004905B
• 公開（公告）日: 1989-07-26
• 發明（設計）人: 李榮志;朱鶴孫
• 申請（專利權）人: 北京工業學院
• 代理公司: 北京工業學院專利代理事務所
• 代理人: 顧映芬

大分子凝集態物質為單體源的等離子體聚合是用等離子體化學方法制備各種功能薄膜材料的新途徑。本發明和其他等離子體聚合不同的特征是采用平均分子量大于２００的液、固態有機物作為單體源，以低級烷烴為工作氣進行聚合。本發明給出了以固體石蠟（平均分子量４００）為單體源，甲烷為工作氣的等離子體聚合的實例，其產物薄膜具有紅外、可見、紫外光透射率高，憎水性強，耐高溫，耐腐蝕的特點，可作為鹵化堿金屬紅外單晶和金、鋁等紅外、可見光反射鏡的增透保護膜。

本發明涉及有機聚合工藝，特別是用大分子物質為單體源的等離子體聚合。等離子體聚合是制備有機功能薄膜材料的一種方法，目前以烴、有機硅、有機氟類小分子單體為原料的等離子體聚合已經得到廣泛的實際應用，這些技術在專利DE-AS2537416，DE-DS2263480，DE-DS2659143，DD216736，R.H.Hopkins的文章（APPt.Opt.14（1975）2631），M.Shen的報告（ADAO75008（1978），F.G.YAMAGISHI的文章（Thin Solid.Films.84（1981）427），Guneri AKOVALI的文章（J.Appl.Polym.Sci.32（1986）4027）中有反映。但是這些單體還存在問題，主要是種類有限，可作為等離子體聚合單體的烴類，有機氟、有機硅不多，這些氣體容易爆聚或爆炸，運輸及使用都不安全，而且價格昂貴，成本高，使等離子體聚合的應用受到了限制。

本發明的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種以大分子物質為單體源的等離子體聚合，為等離子體聚合的新方法。它與現有技術不同，主要發明內容為：

1.用平均分子量大于200的固體或液體有機物（包括高聚物），如其平均分子量有機氟和有機硅大于200，烴類和其它大于150的有機物作為等離子體聚合的單體源，將這些物質在真空加熱和/或超聲波的作用下汽化，并進入等離子體反應區。

2.上述汽化產物在低級烷烴：如甲烷、乙烷、丙烷的等離子作用下發生聚合反應。不僅聯接單體源汽化產物而聚合，而且由于本身的聚合速度低，本發明所得的聚合產物主要反映單體源物質的結構特征。

配合使用或不使用惰性氣體均可，為改善產物的化學結構，必要時可使用NH₃，O₂等氣體作用為附加工作氣。

本發明在各種分子量的固、液態烴類，有機硅類和有機氟類物質為單體時成功地進行了等離子體聚合，一般的工藝條件為單體源溫度20～400℃，射頻電源功率20～200W，單體流量0.2～21/min反應器內壓力20～500Pa。

和現有的等離子體聚合方法比較，本發明大分子物質為單體源的等離子體聚合技術具有下列優點：

1.擴大了等離子體聚合的原料范圍，運用這種方法，無論是氣體、液體還是固體，無論是小分子物質還是高分子量聚合物，各種有機物均可以成為等離子體聚合的單體原料，從而更容易合成出所需性能的新型材料。

2.用本發明得到的產物和用同類小分子單體所得產物比較，前者在結構、性能上有許多獨特之處，性能更為優越。

3.大分子固、液態物質在運輸使用中都比氣體安全、方便，價格格也更便宜。本發明有利于等離子體聚合在工業中的進一步推廣運用。

本發明給出了以固體石蠟（平均分子量400）為單體源，以甲烷為工作氣的等離子體聚合。典型的實驗條件為溫度100℃，射頻電源功率17OW，甲烷流量lL/min，反應器內壓力178Pa。該聚合產物膜對可見光透明外，在2.5～25μm波長的紅外光區中僅在3.4μm有明顯吸收峰，其余透射率大于98%（膜厚0.4μm）;憎水性強，接觸角為94.9°±0.5°，不溶于一般有機溶劑，耐酸堿腐蝕，熱失重起始溫度279.5℃，中點溫度321℃（靜止空氣氣氛）。可以做為鹵化堿金屬單晶紅外窗口的抗濕保護膜和金、鋁等金屬可見，紅外光反射鏡的光澤保護膜。

現有的等離子體聚合法制備紅外單晶抗濕保護膜技術的特點是以乙烷為單體，有時配以惰性氣體為載氣。其中Guneri AKOVALI的報道的在NaCl單晶表面淀積的乙烷等離子體聚合物膜的抗濕保護能力為：相對濕度RH＝50～60%時，100小時破壞。