[發明專利]一種含硅共聚物納米涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811245258.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109402611B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 宗堅
• 申請（專利權）人: 江蘇菲沃泰納米科技有限公司
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513;C23C16/517;C09D133/16;C09D127/12;C09D149/00;C09D5/08
• 代理公司: 北京邦創至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 吳強

本發明提供了一種含硅共聚物納米涂層及其制備方法，通過將基材暴露于共聚單體蒸汽氛圍中，利用等離子體放電在基材表面引發共聚發生化學氣相沉積反應而形成含硅共聚物納米涂層；所述共聚單體蒸汽為汽化的共聚單體1中的一種或多種物質，和共聚單體2中的一種或多種；或者兩種共聚單體的混合物。采用本申請方法制備的涂層，耐高低溫性能優異，且即使在高低溫急遽轉變的環境中，仍能保持性能良好。

技術領域

本發明涉及等離子體化學氣相沉積技術領域，具體涉及到一種含硅共聚物納米涂層及其制備方法。

背景技術

眾所周知，有機硅樹脂由于主鏈為無機Si-O鍵，它的鍵能比C-C鍵高，具有高溫穩定性；Si-O-Si鍵角大，Si-O鍵長較長，其玻璃化轉變溫度很低，具有很好的耐低溫性能。但其機械性能較差和耐油性能較差使有機硅樹脂在實際應用中受到限制。專利CN101316882A《用于航空器客艙窗戶的耐用透明涂層》利用硅氧烷作為軟涂層改善用于航空器窗戶應用的丙烯酸類基材的耐用性。CN107587119A《一種復合結構高絕緣硬質納米防護涂層的制備方法》篩選出低偶極矩和高化學惰性的有機硅單體，通過多官能度單體調控涂層的自由體積和致密性，使得涂層具有耐磨性和絕緣性，其復合結構高絕緣涂層制備方法中先通入將低偶極矩和不飽和烴及烴類衍生物，完成沉積步驟后再通入有機硅單體進行沉積。低偶極矩(如氟碳樹脂單體)一般分子結構排列對稱，整個分子呈非極性特點，具有非常低的表面能，有很好的疏水性能。但同時這類材料的摩擦系數很低，使得復合層與層之間在外力作用下易于滑動和變形，耐磨性、剛性和硬度較差。

如何將有機硅樹脂和低表面能樹脂優點結合，形成既有較高機械性能、耐油性能，又有較好耐低溫性能、耐磨性和絕緣性的納米涂層，是目前納米涂層領域研究的熱點方向之一。

發明內容

本發明是為了克服以上缺點，提供一種將具有低表面能樹脂的單體和有機硅單體共聚制備納米涂層的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種含硅共聚物納米涂層，其特征在于，將基材暴露于共聚單體蒸汽氛圍中，通過等離子體放電在基材表面引發共聚發生化學氣相沉積反應而形成保護涂層；

所述共聚單體蒸汽為汽化的下述共聚單體1中的一種或多種物質，和下述共聚單體2中的一種或多種，或者共聚單體2的混合物；

所述共聚單體1具有如下式(I)、(II)或(III)所示結構：

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷是與不飽和碳鍵連接的基團，可獨立地選自氫、烷基、芳基、鹵素或鹵代烷基。X是氫，或者是疏水烷基鏈的取代基，可為鹵素。

所述共聚單體2具有如下的式(IV)所示結構：

或者，共聚單體2為硅氧烷和/或其衍生物。

R⁸、R⁹、R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³是與不飽和碳碳雙鍵、Si原子相連的基團，可獨立地選自氫、烷基、芳基、鹵素、鹵代烷基、鹵代芳基、烷氧基或乙烯基。m、n為0-20的整數，k為0-8的整數。

共聚單體1中各結構式均含有不飽和鍵，所述不飽和鍵為碳碳雙鍵或碳碳三鍵，其既可用于自身聚合反應，也可與共聚單體2中的不飽和鍵反應形成交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。在等離子體作用下，硅氧烷的Si-O鍵可以被打開與共聚單體1的不飽和鍵進行化學鍵合，形成C-Si鍵或者C-O鍵。