表面涂层制造技术

在基材表面上形成防液涂层的方法，其中在等离子体沉积过程中在保持单体在原位一段时间的条件下将所述表面暴露于单体以使得在所述表面上形成聚合物层，其中所述条件包括至少一次变化压力的循环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在基材表面上形成防液涂层的方法，其中在等离子体沉积过程中在保持单体在原位一段时间的条件下将所述表面暴露于单体以使得在所述表面上形成聚合物层，其中所述条件包括至少一次变化压力的循环。【专利说明】表面涂层本专利技术涉及表面的涂覆，特别涉及防油和防水表面的制备，以及由此获得的涂覆物品。已知通过许多方法施加防水和防油涂层。这类涂层通常包含碳氟化合物链，其中防油性和防水性的程度是能装入可用空间的碳氟化合物基团或部分的数量和长度的函数。等离子体沉积技术已被相当广泛地用于向一系列表面上沉积聚合物涂层。与传统的湿化学法相比，该技术被认为是产生很少废物的干净的、干法技术。使用该方法，在低压条件下使小的有机分子经受电离电场从而从小有机分子产生等离子体。当在基材的存在下进行该过程时，等离子体中的单体的离子、自由基和受激分子在气相中聚合并与基材上的生长聚合物膜反应。传统聚合物合成倾向于产生包含具有与单体种类非常相似的重复单元的结构，而使用等离子体产生的聚合物网络可能非常复杂。美国专利6，551，950公开了使用等离子体聚合以使用长链烃和碳氟化合物形成防油或防水表面。 申请人:发现通过增加单体在处理室中的停留时间，可提高涂层的质量及其沉积效率。停留时间是颗粒在特 定系统中花费的时间的平均量。停留时间可由以下方程式定义 τ = C/Q其中τ为停留时间，C为处理室的容量且Q为气体在所述室中的压力下通过系统的流速。从上面的方程式能够看出，对于任何给定的气体流速，增大室尺寸导致更长的停留时间。同样，气体流速越慢，停留时间越长。因此，慢的流速和大的室将导致长停留时间。分子在处理室中停留越长，它经历沉积过程(例如聚合)并附着至表面的可能性越大。本专利技术的第一方面提供了在基材表面上形成防液涂层的方法，所述方法包括在等离子体沉积过程中在保持单体在原位一段时间的条件下将所述表面暴露于单体以使得在所述表面上形成聚合物层，其中所述条件包括至少一次变化压力的循环。使用可变压力循环增加了停留时间，在此期间单体分子在处理室中普遍存在。这是因为该循环将压力保持在最佳范围内。所述室保持在最佳压力范围内以最大化聚合是可取的。与在静压下涂覆相比，使用可变压力循环提高了涂层的均匀性，减少了处理时间并且使用了较少单体来制备给定厚度的涂层。处理室可装备有阀门，如排气门，其在单体引入过程中关闭。可将排气门调整为打开、关闭或部分打开。所述至少一次循环可包括将单体连续引入处理室(例如通过注射)并使压力上升。在每次循环的结束时，可将废气从处理室中排出。在每次循环的开始时可将处理室至少部分排空；这能使它达到对于形成聚合物涂层来说最佳的低压。在每次循环的结束排出气体时，可将废气(如水蒸气)排出而不影响在循环开始时获得的低压。虽然在整个过程中使室的排气门关闭确保了能容易地达到最佳压力，但单体输入和从处理产物中脱气的结合导致室内压力积累直至它超过最佳水平。相比之下，如果排气门在过程的持续期间保持打开，则能有效去除脱气产物；这允许将压力降低至最佳水平。然而，大量的输入单体仅流过室而不经历聚合。使用可变压力循环使得从室中排出不期望的脱气产物但在排气后关闭门以使室恢复至最佳压力范围的底部。在循环中的特定点关闭门对保持单体在原位(增加它的停留时间)以能发生聚合至关重要。所述至少一次变化压力循环可包括基于时间的循环。例如，可在每次循环中预定量的时间之后将处理室至少部分排空。时间循环特别有益，因为它允许单体在原位停留以增加停留时间，这有助于改善涂覆过程。 所述至少一次变化压力循环可包括基于压力的循环。例如，如果压力落入最佳范围之外，则可将处理室至少部分排空。处理室可包含压力传感器以测定室内的压力。来自压力传感器的反馈可用于调整处理室的排气门。例如，如果压力下降至最佳范围以下则可关闭排气门并且如果压力上升到最佳范围以上则可打开排气门。基于压力的系统适用于低脱气产品如助听器和移动电话，因为它在期望的压力范围内产生长循环。对于较高脱气产品如鞋，基于压力的循环可能太短。然而，能设计允许循环有良好长度的基于时间的循环，为单体提供良好的停留时间，同时仍处于最佳压力附近。可保持可变压力低于最大压力。例如,最大压力可等于或低于150毫托。合适地，最大压力可等于或低于125毫托。每次循环可为45至75秒。每次循环可为约60秒。所述方法可包括将表面暴露于两次或更多次变化压力的循环并且特别地多达四次循环。所述两次或更多次循环可包括5至12次循环。或者，所述两次或更多次循环可包括8或9次循环。在一个实施方案中，沉积过程为气体过程。沉积过程可为等离子体过程，例如等离子体聚合过程。在沉积过程为等离子体聚合过程的情况下，可使用脉冲等离子体来施加涂层。防液涂层可包括防油或防水涂层。聚合物层可为均匀的。然而，还可能有利的是形成不均匀的聚合物层，例如在将涂层用于生物阵列时。防液涂层适用于许多基材上的表面，例如织物、金属、玻璃、陶瓷、纸或聚合物基材。物品如服装(包括鞋类)、实验室耗材(包括吸管头)、过滤膜、电子装置(包括移动电话、音频设备、便携式电脑和助听器)、微流体装置和光伏模块(例如太阳能板)都能使用本专利技术的方法来适当地处理。等离子体聚合物通常是通过在低压条件下使涂层形成前体经历电离电场产生的。当由于电场对前体的作用而产生的受激物类(自由基、离子、受激分子等)在气相中聚合并与基材表面反应以形成生长的聚合物膜时发生沉积。用于本文描述的方法的合适的等离子体包括非平衡等离子体，如通过射频(RF)、微波或直流电(DC)产生的那些。如本领域已知的，它们可在大气压或亚大气压下操作。然而，特别地，通过射频(RF)产生它们。各种形式的设备可用于产生气体等离子体。通常这些包括其中可产生等离子体的容器或等离子体室。这类设备的具体实例例如在W02005/089961和W002/28548中进行描述，但也有许多其它常规等离子体产生设备。通常，将待处理的物品连同呈气态的待沉积的材料放置在等离子体室内，在室内点燃辉光放电并施加合适的电压，其可为脉冲的。在等离子体内使用的气体可包括单独的单体化合物的蒸气，也可将它与载气混合，特别地，所述载气为惰性气体，如氦气或氩气。特别地，氦气是优选的载气，因为这能最小化单体的断裂。当以混合物形式使用时，根据本领域常见的步骤适当地测定单体蒸气与载气的相对量。加入的单体的量一定程度上取决于使用的特定单体的性质、正在处理的基材的性质、等离子体室的尺寸等。通常，在常规室的情况下，以50-600 mg/min的量递送单体，例如以100-150 mg/min的速率。以恒定速率适当地提供载气如氦气，例如以5-90，例如15-30 sccm的速率。在一些情况下，单体与载气的比例为100:1至1:100，例如为10:1至1:100，且特别地为约1:1至1:10。选择精确比例以确保获得过程所需的流速。在一些情况下，可以在室内开动初始连续功率等离子体(preliminarycontinuous power plasma)例如0.5-10分钟,例如约4分钟。这可充当表面预处理步骤，确保单体容易地将其本身附着至表面，以便当聚合发生时，涂层在表面上“生长”。可在将单体引入至室内之前，仅在惰性气体的存在下进行所述预处理步骤。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
在基材表面上形成防液涂层的方法，所述方法包括在等离子体沉积过程中在保持单体在原位一段时间的条件下将所述表面暴露于单体以使得在所述表面上形成聚合物层，其中所述条件包括至少一次变化压力的循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR库尔逊，P德布拉奎埃雷，D埃文斯，W李，
申请(专利权)人：P二I有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB