[發明專利]一種聚馬來酸酐薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201010517374.2
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN101935821A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 王霞;李曉燕;廖圣云;竇仁美
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C23C14/12
• 分類號: C23C14/12;C23C14/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及利用固體馬來酸酐單體原料升華與等離子體化學氣相沉積協同制備一種性能和厚度可控的聚馬來酸酐薄膜。?

背景技術

聚馬來酸酐因主鏈上含有大量羧酸酐取代基，結構特殊，性能優異，是一種用途廣泛的功能高分子化合物。利用馬來酸酐單體自聚或與其它單體共聚可以制備結構、性能各異的聚馬來酸酐薄膜。通過聚馬來酸酐鍍膜，可在材料表面引入極性官能團。然而傳統的聚馬來酸酐薄膜制備方法步驟繁瑣、成本高、環保性能差。等離子體聚合法是沉積高分子膜的一種新技術。目前，應用等離子體聚合法制備聚馬來酸酐薄膜主要有兩種方式，等離子體引發馬來酸酐聚合和馬來酸酐等離子體聚合。前者是采用氬或氧等離子體活化底物和基片，引發馬來酸酐單體聚合成膜。后者是對馬來酸酐單體直接放電產生馬來酸酐等離子體聚合成膜。相關研究表明等離子體引發馬來酸酐聚合產物酸酐基團可以很好保存下來，但聚合產率很低；馬來酸酐等離子體聚合過程中大量酸酐基團被破壞掉，很難控制酸酐基團的保留量。此外，這兩種方法皆需向等離子體腔體內引入氣態馬來酸酐單體，（其中氣態馬來酸酐可以通過馬來酸酐固體升華和馬來酸酐溶液汽化而獲得），腔體外氣體的獲得及氣體引入一方面需要消耗額外的能量，另一方面也使實驗設備復雜化，實驗操作困難化。同時，所得薄膜厚度也難以控制。因此，利用等離子體聚合技術來開發一種簡單、經濟、環保、酸酐基團保留率、厚度可控的聚馬來酸酐薄膜的制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決上述的技術問題而提出一種在等離子體腔體內直接升華固體馬來酸酐的同時，對其進行輝光放電制備聚馬來酸酐薄膜的制備方法，從而使得酸酐基團保留率、厚度可控，且簡化實驗設備，使實驗操作簡單化。

本發明的技術原理

從原理上講本發明是利用等離子體增強化學氣相沉積爐自帶的加熱系統使馬來酸酐固體在腔體內直接升華，同時放電等離子化聚合以制備結構、性能可控的聚馬來酸酐薄膜。

本發明的技術方案

本發明在等離子體沉積爐中加熱升華固體馬來酸酐單體，采用低溫等離子體技術，利用輝光放電把氣態馬來酸酐單體等離子化，使其產生活性自由基，這些活性自由基之間或自由基與單體之間發生加成聚合反應形成聚合物薄膜。固體馬來酸酐在等離子體反應腔體直接升華放電聚合，避免了在等離子體沉積爐加設馬來酸酐氣化裝置及其氣化單體的輸運管線，省能源，無公害，滿足節能和環保的需要且對反應設備要求低，實驗操作簡單化；此外，升化和聚合協同進行可以使聚合物的產量大幅度提高。為獲得結構、性能可控的聚馬來酸酐薄膜可以按以下操作進行，將馬來酸酐和鍍膜基片置于等離子體沉積爐內，抽本底真空至2.0×10^-3?Pa后，加熱至一定溫度，調節腔室壓力，與一定的功率下，放電一定時間后即可在載玻片上鍍上一層均勻的薄膜。在該制備體系中，可以通過控制加熱溫度和速度、放電壓力、功率、時間、溫度等工藝參數來控制聚合膜的結構和性質。

一種聚馬來酸酐薄膜的制備方法，具體主要包括下列步驟：

(1)、用稱量瓶稱取粉末狀的馬來酸酐單體原料，將此稱量瓶固定于培養皿的中心，再將載玻片固定于此培養皿中，使其均勻分散在稱量瓶的四周；

(2)、將步驟(1)所得體系置于等離子體沉積爐中，抽本底真空至2.0×10^-3?Pa后，

升溫60～150℃，調節腔室壓力0～50Pa，于5～30w的功率下，放電5～30min,即可在載玻片上鍍上一層均勻聚馬來酸酐薄膜產品。

所述的等離子體沉積爐中自帶的加熱設備，可以使固體馬來酸酐單體原料直接升華，并等離子化聚合沉積成薄膜。

本發明的上述制備方法所得的聚馬來酸酐薄膜結構均勻，表面酸酐基團含量可控制在5.59×10^-8～2.11×10^-7mol/cm²范圍內；薄膜厚度可控制在110～661nm范圍內。

本發明的技術效果