本公开涉及通过封装的玻璃(SiO2)对弹性体的表面改性。本公开提供了一种复合物，该复合物包括包含甲基基团的弹性体衬底。该复合物还可包括玻璃层，该玻璃层包含SiO2，该玻璃层形成于弹性体衬底上方。本公开提供了一种制造该复合物的方法。该方法可包括将富含臭氧的气体扩散到弹性体衬底的包含甲基基团的衬底中。该方法还可包括使该弹性体衬底暴露于紫外线辐射一段时间。该方法还可包括将该弹性体衬底的表面部分转化为在该弹性体衬底上方形成的玻璃层。玻璃层。玻璃层。
【技术实现步骤摘要】
通过封装的玻璃(SiO2)对弹性体的表面改性
[0001]优先权
[0002]本公开根据35U.S.C.
§
119(e)，要求于2019年9月26日提交的名称为“SURFACE MODIFICATION OF ELASTOMERS VIA ENCAPSULATED GLASS(SiO2)”的美国临时专利申请62/906,448的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
[0003]本公开涉及在包含甲基基团的弹性体上形成高性能表面。
技术介绍
[0004]弹性体诸如有机硅是柔软的，并且具有良好的耐磨性和耐污性。该弹性体还具有平滑表面。然而，在弹性体经历磨损循环之后，该弹性体可能变得粘性或发粘，并且可能易于聚集粉尘或吸引粉尘。希望开发一种涂层以使弹性体的表面没那么粘性或发粘并且具有平滑的触感。
技术实现思路
[0005]在一个方面，提供了一种复合物，其包括包含甲基基团的弹性体衬底。该复合物还可包括玻璃层，该玻璃层包含SiO2，该玻璃层形成于弹性体衬底上方。
[0006]在另一方面，提供了一种制造复合物的方法。该方法可包括将富含臭氧的气体扩散到弹性体衬底的包含甲基基团的衬底中。该方法还可包括使该弹性体衬底暴露于紫外线辐射一段时间。该方法还可包括将该弹性体衬底的表面部分转化为在该弹性体衬底上方形成的玻璃层。
[0007]在以下描述中部分地阐述了另外的实施方案和特征，并且本领域技术人员在审阅说明书之后将明白或者通过所公开的主题的实践来学习这些实施方案和特征。可通过参考构成本公开的一部分的说明书和附图的其余部分来实现本公开的特点和优点的进一步理解。
附图说明
[0008]参考以下附图和数据图更将全面地理解本说明书，这些附图和数据图呈现为本公开的各种实施方案，并且不应当被理解为对本公开范围的完整详述，其中：
[0009]图1示出了根据本公开的实施方案的在紫外(UV)光下在富含臭氧的环境中将硅橡胶转化为SiO2表面层；
[0010]图2示出了根据本公开的实施方案的包括在有机硅衬底上方的玻璃层的复合物；
[0011]图3A示出了根据本公开的实施方案的包括在图2的玻璃层上方的聚合物涂层的复合物；
[0012]图3B示出了根据本公开的实施方案的包括在聚合物涂层上方的玻璃层的复合物；
[0013]图4是示出根据本公开的实施方案的在弹性体的衬底上方形成玻璃层的步骤的流
程图；
[0014]图5A是根据本公开的实施方案的包括1.5μm厚的玻璃涂层的复合物的横截面的扫描电镜(SEM)图像；
[0015]图5B是根据本公开的实施方案的包括2.6μm厚的玻璃涂层的复合物的横截面的SEM图像；
[0016]图5C是根据本公开的实施方案的包括5.5μm厚的玻璃涂层的复合物的横截面的SEM图像；
[0017]图5D是根据本公开的实施方案的包括3.75μm厚的玻璃涂层的复合物的横截面的SEM图像；
[0018]图6是根据本公开的实施方案的包括具有微裂纹的玻璃涂层的复合物的表面的SEM图像；
[0019]图7示出了根据本公开的实施方案的Si-Ox和Si-CHx与对有机硅的紫外线处理的关系；
[0020]图8示出了根据本公开的实施方案的在各种工作距离下SiO2厚度与紫外线暴露时间的关系；
[0021]图9示出了根据本公开的实施方案的有机硅的纳米硬度、摩擦系数(COF)、SiO2厚度和O2含量与紫外线暴露时间的相关性；
[0022]图10示出了根据本公开的实施方案的有机硅的平均有效模量与压头位移的关系；
[0023]图11示出了根据本公开的实施方案的直到初始油检测之前的时间与有机硅的紫外线暴露时间的关系；
[0024]图12A示出了根据本公开的实施方案的样本1的Log(COF)与Log(氧化层的厚度)的关系；
[0025]图12B示出了根据本公开的实施方案的样本2的Log(COF)与Log(氧化层的厚度)的关系；
[0026]图12C示出了根据本公开的实施方案的样本3的Log(COF)与Log(氧化层的厚度)的关系；
[0027]图13示出了根据本公开的实施方案的样本2的COF与紫外线暴露时间的关系；
[0028]图14示出了根据本公开的实施方案的动态COF与开/关循环的关系；
[0029]图15示出了根据本公开的实施方案的动态COF与循环次数的关系；
[0030]图16示出了根据本公开的实施方案的COF与循环次数的关系；
[0031]图17示出了根据本公开的实施方案的COF与循环次数的关系；
[0032]图18示出了根据本公开的实施方案的静态COF与循环次数的关系；
[0033]图19示出了根据本公开的实施方案的动态COF与循环次数的关系；
[0034]图20示出了根据本公开的实施方案的图12A至图12C的样本1至3的水接触角；以及
[0035]图21示出了根据本公开的实施方案的由图2或图3的复合物形成的可穿戴带体。
具体实施方式
[0036]通过结合如下所述的附图，参考以下详细描述可以理解本公开。应当指出的是，出于说明清楚的目的，各种附图中的某些元件可以不按比例绘制。
[0037]本公开涉及将高性能表面形成到包含甲基基团的弹性体上，诸如有机硅或基于有机硅的弹性体等等。本公开提供了一种复合物，该复合物包括在弹性体上方的薄玻璃(例如，SiO2)涂层。在一些实施方案中，复合物可任选地包括在玻璃涂层上方的薄聚合物涂层。在一些变型中，聚合物涂层是基于有机硅的聚合物涂层，其能够拉伸高达200％并且是弹性的。
[0038]玻璃涂层
[0039]图1示出了根据本公开的实施方案的在紫外线光下在富含臭氧的环境中将硅橡胶或弹性体转化为SiO2表面层。如图所示，紫外线光102将臭氧解离成氧气。臭氧解离的机制是紫外线能量通过向臭氧添加该UV能量，将臭氧催化成氧气，来破坏臭氧分子中的一个氧键。
[0040]SiO2表面层可通过在特定能量的紫外线光102下在富含臭氧的环境中将弹性体(例如，有机硅)的表面转化为SiO2而形成，该特定能量的紫外线光102可使甲基基团解离，然后可用氧气置换甲基基团，并因此可形成高性能玻璃(例如，SiO2)涂层。
[0041]SiO2层是致密且柔性的，并且可改善触觉、表面硬度、耐磨性、耐污性、以及减少弹性体的油扩散。
[0042]聚二甲基硅氧烷(PDMS)，也称为二甲基聚硅氧烷或聚二甲基硅氧烷，通常被称之为有机硅。甲基基团是有机化合物的常见结构单元之一，并且包括键合到碳原子的三个氢原子，该碳原子连接到分子的其余部分。如图1所示，甲基烃基(CH3)转化为SiO2。
[0043]有机硅弹性体是已硫化的基于有机硅的聚合物。有机硅是包含硅、碳、氢和氧的聚合物。有机硅通常是柔软的，并且具有良好的耐磨性和耐污性。实心有机硅片材或实心模塑有机本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合物，所述复合物包括：包含甲基基团的弹性体衬底；和包含SiO2的玻璃层，所述玻璃层形成于所述弹性体衬底上方。2.根据权利要求1所述的复合物，还包括形成于所述玻璃层上方的聚合物涂层。3.根据权利要求2所述的复合物，其中所述聚合物涂层包含基于有机硅的聚合物。4.根据权利要求1所述的复合物，所述弹性体衬底是基于有机硅的聚合物。5.根据权利要求1所述的复合物，其中所述玻璃层具有1μm至7μm的厚度。6.根据权利要求1所述的复合物，其中所述复合物的摩擦系数(COF)低于不具有所述玻璃层的所述弹性体衬底的COF。7.根据权利要求1所述的复合物，其中所述复合物的模量高于不具有所述玻璃层的所述弹性体衬底的模量。8.根据权利要求1所述的复合物，其中所述复合物的油扩散慢于不具有所述玻璃层的所述弹性体衬底的油扩散。9.一种由根据权利要求1所述的复合物形成的可穿戴设备。10.一种制造复合物的方法，所述方法包括：将富含臭氧的气体扩散到包含甲基基团的弹性体衬底中；使所述弹性体衬底暴露于紫外线辐射一段时间；以及将所述弹性体衬底的表面部分转化为在所述弹性体衬底上方形成的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。