[發(fā)明專利]聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010083830.0
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN111172512A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永欣;蘇云飛;管文;王立平;薛群基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C23C16/26
• 分類號(hào): C23C16/26;C23C16/02;C23C16/50;C23C16/455;C08J7/12;C08J7/06;C08L61/16
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜及其制備方法與應(yīng)用。所述聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜包括形成于聚醚醚酮基體表面的在厚度方向上依次層疊的等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層和非晶碳基薄膜表層。所述制備方法包括：采用等離子體誘導(dǎo)方法，在聚醚醚酮基體表面生長(zhǎng)等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層；以及，在所述等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層表面類外延生長(zhǎng)形成非晶碳基薄膜表層，獲得聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜。本發(fā)明的非晶碳基薄膜具有良好的膜基結(jié)合強(qiáng)度及良好的力學(xué)性能和摩擦適應(yīng)性，能使聚醚醚酮塑料基體在苛刻工況環(huán)境下具體高結(jié)合力、良好減摩抗磨性能，能夠有效解決聚醚醚酮表面非晶碳基薄膜材料優(yōu)異防護(hù)得以充分發(fā)揮的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非晶碳基薄膜，特別涉及一種聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜及其制備方法，可用于空間真空、大氣及海洋環(huán)境下服役的醚醚酮塑料基體表面，屬于聚醚醚酮基體表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚醚醚酮(PEEK)作為一種半結(jié)晶型的熱塑性工程塑料，具有極出色的物理、力學(xué)性能，因而在航空航天、汽車制造、電子電氣、能源及醫(yī)療器械等領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料，在輕量化以及提高性能方面優(yōu)勢(shì)突出，成為當(dāng)今最熱門的高性能工程塑料之一。然而，面對(duì)日益增長(zhǎng)的工業(yè)應(yīng)用需求，復(fù)雜苛刻環(huán)境對(duì)聚醚醚酮的綜合性能也提出越來越高的要求。表面功能化可在不改變基體材料特性基礎(chǔ)上顯著提升其表面服役性能，是提升聚醚醚酮綜合性能極具潛力的方式。其中，類金剛石碳基薄膜可同時(shí)具備較高的硬度、良好的減摩抗磨性能和優(yōu)異的化學(xué)惰性，已被普遍認(rèn)為是提升材料苛刻工況條件下摩擦學(xué)性能的最佳技術(shù)途徑之一。

然而，非晶碳膜通常具有較高的內(nèi)應(yīng)力，這不僅是決定薄膜穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素，也是制約膜基結(jié)合力和薄膜可鍍厚度的主要原因。為了在不同基體材料表面獲得可靠結(jié)合強(qiáng)度的非晶碳薄膜，最有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是構(gòu)建梯度膜，并通過多層膜、復(fù)合膜或摻雜膜等結(jié)構(gòu)相互協(xié)同，使得非晶碳基薄膜材料優(yōu)異表面功能特性得以充分發(fā)揮。但是，由于聚醚醚酮是典型的高分子聚合物材料，盡管其相對(duì)較高的硬度可以為高硬度非晶碳薄膜提供適當(dāng)?shù)闹危捎诓捎脗鹘y(tǒng)預(yù)沉積不同材料構(gòu)筑梯度復(fù)合薄膜方法始終會(huì)在基體和非晶碳薄膜之間形成有機(jī)與無機(jī)的界面層，致使非晶碳基薄膜難以在聚醚醚酮表面獲得可靠結(jié)合，導(dǎo)致聚醚醚酮表面非晶碳基薄膜在摩擦磨損過程中通常會(huì)出現(xiàn)大面積剝落，難以對(duì)聚醚醚酮基體呈現(xiàn)出足夠的摩擦學(xué)性能提升效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜及其制備方法，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

本發(fā)明的另一目的還在于提供所述聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜，其包括形成于聚醚醚酮基體表面的在厚度方向上依次層疊的等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層和非晶碳基薄膜表層。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜的制備方法，其包括：

采用等離子體誘導(dǎo)方法，在聚醚醚酮基體表面生長(zhǎng)等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層；

以及，在所述等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層表面類外延生長(zhǎng)形成非晶碳基薄膜表層，獲得聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜。

在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述制備方法包括：

采用惰性等離子體對(duì)聚醚醚酮基體表面進(jìn)行一次處理；

以烴類等離子體對(duì)一次處理后的聚醚醚酮基體進(jìn)行二次處理，從而在所述聚醚醚酮基體表面形成等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層，同時(shí)也在所述等離子體誘導(dǎo)原位轉(zhuǎn)變層表面類外延生長(zhǎng)形成非晶碳基薄膜表層。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述聚醚醚酮表面防護(hù)用非晶碳基薄膜在聚醚醚酮基體材料表面防護(hù)領(lǐng)域中的用途。