【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学防护涂层领域，具体涉及一种有机硅纳米疏水膜层及其制备方法。
技术介绍
1、疏水性一般要求材料表面水接触角大于90°，目前广泛使用的疏水材料分为硅氧烷类和含氟类两类材料，其中含氟类材料因其优异的疏水疏油性能得到了广泛的应用。在光滑的表面，含氟类材料可制备最高水接触角约为120°的疏水膜层，然而含氟材料具有耐摩擦性差，价格昂贵，耐高温且不易降解，具有致癌性、生殖毒性、发育毒性、神经毒性等多种毒性的缺点，因此其应用受到了限制。欧盟pops法规要求禁止使用全氟辛酸(pfoa)和全氟辛烷磺酸(pfos)及其衍生物，美国包装法案tpch要求全氟烷基和多氟烷基物质(pfas)不得检出。因此硅氧烷类材料是取代含氟类材料的首选材料，人们越来越重视硅烷类疏水材料的研究。
2、利用等离子体活化反应有机单体气体在基材表面进行沉积，这种方法适用于各种基材，且沉积的聚合物防护涂层均匀，涂层制备温度低，涂层厚度薄、应力小，对基材表面几乎没有损伤和基材性能几乎没有影响，已有相关研究将硅氧烷类单体气体采用等离子体沉积的形式在基材表明形成疏水防护膜层，但是采用现有常用的等离子工艺进行涂层时，以硅氧烷类单体气体进行沉积涂层时容易在基材表面不同位置的涂层厚度差异较大，进而会影响涂层的整体防护性能。
技术实现思路
1、本专利技术的具体实施方式提供一种有机硅纳米疏水膜层及其制备方法，具体方案如下：
2、所述有机硅纳米疏水膜层的制备方法，包括以下步骤：
3、将基材置于等离子
4、气态的硅氧烷类单体由所述单体进气口通入所述等离子体反应腔室内，开启所述双电极向所述等离子体反应腔室内等离子体放电，所述硅氧烷类单体在所述基材表面等离子体化学气相沉积形成所述有机硅纳米疏水膜层；
5、所述硅氧烷类单体包括下式(1)或(2)所示结构至少一种，
6、
7、式(1)或(2)中，r1、r2、r3、r5和r6分别独立的选自于氢原子、卤素、c1-c12的取代或非取代烃基、c1-c12的取代或非取代烃氧基、或c1-c12的取代或非取代烃基硅氧基，所述r1、r2和r3中至少一个不为氢原子，所述r5或r6中至少一个不为氢原子，r4为c1-c12的取代或非取代烃基、或c1-c12的取代或非取代烃基硅基，n为1～100的整数，m为3～10的整数。
8、可选的，所述中心电极包括至少一圆筒电极，所述腔壁电极包括至少一块的电极板。
9、可选的，所述中心电极与所述腔壁电极与同一电源电连接。
10、可选的，所述等离子体放电为脉冲放电，脉冲占空比为0.1％～80％，脉冲频率为10～500hz，放电功率为10～400w，放电时间为200～36000s。
11、可选的，所述有机硅纳米疏水膜层的制备方法还包括：在所述单体进气口与基材之间设置纱网，所述气态的硅氧烷类单体经过纱网后在所述基材表面等离子体化学气相沉积形成所述有机硅纳米疏水膜层。
12、可选的，所述纱网的网格大小为10～100目。
13、可选的，所述硅氧烷类单体的流速为10～2000μl/min。
14、可选的，所述等离子体反应腔室内设置支架，所述支架上设置支撑件，所述基材置于所述支撑件上，由所述支架绕所述支架的中心轴旋转和所述支撑件绕所述支撑件的中心轴旋转带动所述基材在反应腔室内旋转运动。
15、可选的，所述支架旋转的转速为1～10转/min，所述支撑件旋转的转速为1～10转/min。
16、可选的，所述有机硅纳米疏水膜层的水接触角不小于105°。
17、可选的，所述有机硅纳米疏水膜层的制备方法还包括：在所述化学气相沉积前，抽真空至10～200毫托，并通入气体he、ar、o2中的一种或几种的混合气体，开启等离子体放电对所述基材进行预处理。
18、可选的，所述r1、r2、r3、r5和r6分别独立的选自于甲基或乙基，r4为甲基、乙基或三甲基硅基，所述n为2～10的整数。
19、可选的，所述硅氧烷单体包括硅氧烷单体一和硅氧烷单体二，其中所述硅氧烷单体一具有一个不饱和双键，所述硅氧烷单体二具有至少两个不饱和双键。
20、可选的，所述硅氧烷单体一具有下式(3)所示结构，
21、
22、式(3)中，r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17和r18分别独立的选自于氢原子或c1-c4的烃基，r10、r11和r12中至少一个不为氢原子，r13、r14和r15中至少一个不为氢原子，r16、r17和r18中至少一个不为氢原子，p为1～10的整数。
23、可选的，所述r7、r8和r9分别独立的选自于氢原子或甲基，所述r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17和r18分别独立的选自于甲基或乙基。
24、可选的，所述硅氧烷单体一为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷。
25、可选的，所述硅氧烷单体二具有式(2)所示结构，所述r5为c1-c4的烯烃基，所述r6为c1-c4的烷烃基。
26、可选的，所述硅氧烷单体二为1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷。
27、本专利技术的具体实施方式还提供一种有机硅纳米疏水膜层，所述有机硅纳米疏水膜层由以上所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法制备获得。
28、本专利技术的具体实施方式还提供一种器件，所述器件的至少部分表面具以上所述的有机硅纳米疏水膜层。
29、本专利技术具体实施方式的有机硅纳米疏水膜层及其制备方法，所述有机硅纳米疏水膜层由硅氧烷类单体等离子体聚合沉积形成，制备过程中，通过在等离子体反应腔室内设有适于放电的中心电极和腔壁电极，开启中心电极与腔壁电极向等离子体反应腔放电，使整个等离子体反应腔室内处于均匀分布的电场，气态硅氧烷类单体被激活为等离子体并均匀的沉积于基材表面，有效克服气态硅氧烷类单体直接进入等离子腔室沉积引起的基材表面不同位置的涂层厚度差异较大的问题，同时提升了所制备的有机硅纳米疏水膜层的耐磨性能和成膜速度，同时提高了膜层质量和镀膜效率。
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1.一种有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述中心电极包括至少一圆筒电极，所述腔壁电极包括至少一块的电极板。
3.根据权利要求2所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述中心电极与所述腔壁电极与同一电源电连接。
4.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述等离子体放电为脉冲放电，脉冲占空比为0.1％～80％，脉冲频率为10～500Hz，放电功率为10～400W，放电时间为200～36000s。
5.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述纱网的网格大小为10～100目。
7.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷类单体的流速为10～2000μL/min。
8.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述等离子体反应腔室
9.根据权利要求8所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述支架旋转的转速为1～10转/min，所述支撑件旋转的转速为1～10转/min。
10.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述有机硅纳米疏水膜层的水接触角不小于105°。
11.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，还包括：在所述化学气相沉积前，抽真空至10～200毫托，并通入气体He、Ar、O2中的一种或几种的混合气体，开启等离子体放电对所述基材进行预处理。
12.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述R1、R2、R3、R5和R6分别独立的选自于甲基或乙基，R4为甲基、乙基或三甲基硅基，所述n为2～10的整数。
13.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷类单体包括硅氧烷单体一和硅氧烷单体二，其中所述硅氧烷单体一具有一个不饱和双键，所述硅氧烷单体二具有至少两个不饱和双键。
14.根据权利要求13所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷单体一具有下式(3)所示结构，
15.根据权利要求14所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述R7、R8和R9分别独立的选自于氢原子或甲基，所述R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18分别独立的选自于甲基或乙基。
16.根据权利要求15所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷单体一为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷。
17.根据权利要求13所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷单体二具有式(2)所示结构，所述R5为C1-C4的烯烃基，所述R6为C1-C4的烷烃基。
18.根据权利要求17所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷单体二为1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷。
19.一种有机硅纳米疏水膜层，其特征在于，所述有机硅纳米疏水膜层由权利要求1-18中任意一项所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法制备获得。
20.一种器件，其特征在于，所述器件的至少部分表面具有权利要求19所述的有机硅纳米疏水膜层。
...【技术特征摘要】
1.一种有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述中心电极包括至少一圆筒电极，所述腔壁电极包括至少一块的电极板。
3.根据权利要求2所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述中心电极与所述腔壁电极与同一电源电连接。
4.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述等离子体放电为脉冲放电，脉冲占空比为0.1％～80％，脉冲频率为10～500hz，放电功率为10～400w，放电时间为200～36000s。
5.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述纱网的网格大小为10～100目。
7.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述硅氧烷类单体的流速为10～2000μl/min。
8.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述等离子体反应腔室内设置支架，所述支架上设置支撑件，所述基材置于所述支撑件上，由所述支架绕所述支架的中心轴旋转和所述支撑件绕所述支撑件的中心轴旋转带动所述基材在所述等离子体反应腔室内旋转运动。
9.根据权利要求8所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述支架旋转的转速为1～10转/min，所述支撑件旋转的转速为1～10转/min。
10.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，所述有机硅纳米疏水膜层的水接触角不小于105°。
11.根据权利要求1所述的有机硅纳米疏水膜层的制备方法，其特征在于，还包括：在所述化学气相沉积前，抽真空至10～200毫托，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗坚，
申请(专利权)人：江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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