用于在常压等离子体中疏水和超疏水处理的表面涂覆方法技术

本发明专利技术涉及一种使用常压等离子体在工件表面涂覆碳氟化合物或烃的方法。更特别的，本发明专利技术涉及一种使用在常压产生的等离子体在工件表面涂覆烃或碳氟化合物从而使得该工件可以具有疏水性或超疏水性表面的方法。根据本发明专利技术采用碳氟化合物将工件表面涂覆成疏水的或超疏水的的方法包括步骤，通过将一种反应气体供入一个形成在第一电极和第二电极之间的放电空间，产生第一常压辉光等离子体，该反应气体包括氢气、碳氟化合物气体和惰性气体，第一和第二电极被连接到一个常压等离子体发生器的ＲＦ电源；将该工件靠近流过该放电空间的反应气体下游的第一电极，由此，在该放电空间产生的等离子体被传递到第一电极和该工件之间的空间，以在其中产生第二常压辉光等离子体，借此，一种碳氟化合物涂层可被形成在该工件的表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用常压等离子体在工件表面上涂覆碳氟化合物或烃的 方法。更具体地，本专利技术涉及一种使用在常压下所产生的等离子体在工件表面 上涂覆烃或碳氟化合物，使得该工件能够具有疏水性或超疏水性表面的方法。技术背景疏水性是指一种表示水与物体之间相互作用的化学性能，即概念上不具有 对水的亲和力。图13所表示的是水与物体表面之间的接触角。越高的接触角表示越高的 疏水趋势。例如，180度的接触角意味着该物体表面被处理成为超疏水性。在 这种情况下，水在该物体表面上保持为完美球形。通常，疏水性材料容易在自然界中找到。芋头叶或荷叶是典型的疏水性材 料。Wenzel's和Cassie's已经发现，叶子表面上的疏水性归因于其表面上的多 微孔结构。图14所述的是具有疏水性的植物叶子及其多微孔结构。化学或物理方法可以用来将物体的表面处理成为疏水的或超疏水的。图15所示的是通过物理方法改性的物体的表面结构的例子。为了提供超 疏水性，在该物体的光滑表面上使用碳纳米管形成多孔结构。如果水滴落在所 述碳纳米管的表面上，则它将保持为接近球形的形式。化学方法包括在物体的表面上应用含氟涂层等，例如，在制造煎锅时。也 就是说，物体表面的化学组成被转变成使该表面为疏水或超疏水的。特别是， 在其它的化学材料中，氟烷聚合物显示出强的疏水趋势。美国专利4,869,922、 6,649,222和5，733，610公开了将物体表面处理成疏水 性或超疏水性的化学方法。美国专利4,869,922公开了 一种使用真空等离子体在物体表面上涂覆多氟 烃以显示出疏水性的表面处理方法。在该专利中，在1托的压力下将氢气与单 体C-F气体的混合物注入到放电空间中。此外，施加40 80W的27.12MHz的RF (射频)功率5~20分钟，以在20 x 20 x lmm的铝样品的表面上涂覆多氟 烃，由此该样品的表面可以被改性成疏水的。美国专利6,649,222公开了 一种使用调制的辉光放电等离子体将样品的表 面处理成超疏水性的方法。在300 400毫托的压力下，施加50-75W的13.56 MHz调制频率20~90分钟，单体C-F气体被用来处理具有2-20cm2面积的非 金属样品如PE、 PP、硅、玻璃和PET的表面。美国专利5，733，610公开了一种在常压下提供疏水性的表面处理方法。在 常压下使用3000 Hz的频率处理有机样品和硅晶片样品的表面。使用真空系统将表面处理成疏水性或超疏水性的传统方法只能在封闭系 统中进行。因此，该传统方法不能实现连续或自动的方法，其中，样品被移动 且同时被处理，因此，存在一个问题，该技术不能被用于大规模工业生产。进一步地，用于真空系统的昂贵真空设备及其相应的维护导致成本的增加。另外，由于聚合物在高温下会改变它们的性质，所以它们应该在较低的温 度下和在几秒钟的时间内被处理。因此，存在另一个问题，难以控制用于精细 处理的加工条件。此外，存在进一步的问题，在常压下将目标表面处理成疏水性的方法应该 采用 一批抑制电弧产生的系统。
技术实现思路
技术问题本专利技术已经设想解决在将物体表面处理成疏水性或超疏水性的传统方法 中的上述问题。本专利技术的一个目的在于提供一种在常压下不使用真空系统将物 体表面处理成疏水性或超疏水性的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种在常压下不使用洗浴系统(bath system)处J里物体表面的方法。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种用碳氟化合物将工件的表面涂覆成疏水 性或超疏水性的方法，该方法包括步骤通过将一种反应气体供应到形成于第 一电极和第二电极之间的放电空间，产生第一常压辉光等离子体，所述反应气体包含氢气、碳氟化合物气体和惰性气体，所述第一电极和所述第二电极被连接到常压等离子体发生器的RF电源；以及将该工件靠近流过该放电空间的反应气体的下游的第一电^i，所以，在该放电空间中所产生的等离子体被传送到 第一电极和所述工件之间的空间，以在其中产生第二常压辉光等离子体，由此， 在该工件的表面上形成碳氟化合物涂层。优选地，碳氟化合物气体选自以下气体组成的组CF3、 CF4、 C2F6、 0^8及其混合物，在反应气体中所含的碳氟化 合物气体和氳气的体积比(碳氟化合物/氢)在0.1 10的范围内。优选地，反包括氦气，且氦气的体积为惰性气体总体积的至少60%。更优选地，采用在 100 KHz~60 MHz频率下运行的RF电源以产生等离子体，所述工件靠近第一 电才及至l~10mm的范围内。在本专利技术的表面涂覆方法中，等离子体发生器的第 一电极采取具有预定长 度的棒的形状；第二电极与第一电极沿着第一电极的纵向间隔预定距离，由此 在电极之间形成放电空间；等离子体发生器进一步包括用通道形成的气体供应 单元，通过所述通道，所述反应气体可以被供应到所述放电空间中；所述通道 包括沿第一电极的纵向形成的緩冲空间、沿第一电极纵向形成且具有朝着放电 空间开放的一侧的混合空间、和用于使所述緩冲空间和所述混合空间的内壁彼 此相通的孔。在这种情况中，所述等离子体发生器可以进一步包括与第一电极 相连的电容器。可选择地，在本专利技术的表面涂覆方法中，等离子体发生器的第一电极采取 具有预定长度的棒的形状；第二电极与第 一电极沿着第一电极的纵向间隔预定 距离，以在电极之间形成放电空间；等离子体发生器进一步包括用通道形成的 气体供应单元以及与第一电极相连的电容器，通过所述通道，所述反应气体可 以被供应到所述放电空间。根据本专利技术的另 一方面，提供用碳氟化合物将工件表面涂覆成疏水性或超 疏水性的方法，该方法包括步骤通过将反应气体供应到形成于第一电极和第 二电极之间的放电空间，产生第一常压辉光等离子体，所述反应气体包含烃气 体、碳氟化合物气体和惰性气体，所述第一电极和所述第二电极与被连接到常 压等离子体发生器的rf电源；以及将工件靠近流过所述放电空间的反应气体的下游的第一电极，所以在该放电空间中所产生的等离子体被传送到第一电极 和所述工件之间的空间，以在其中产生第二常压辉光等离子体，由此，在该工 件的表面上形成碳氟化合物涂层。在这种情况中，优选地，烃气体选自以下气体组成的组C2H2、 CH4、 C2H4、 C2H6、 C3H8及其混合物，碳氟化合物气体选 自以下气体组成的组CF3、 CF4、 C2F6、 C4F8及其混合物。进一步地，优选反 应气体中所含的碳氟化合物气体和烃气的体积比(碳氟化合物/烃)在0.1 10的范围内，反应气体中所含的惰性气体的体积为该反应气体的总体积的至少 90%。优选地，惰性气体包括氦气，且氦气的体积为惰性气体的总体积的至少 60%。采用在100 KHz 60 MHz频率运行的RF电源以产生等离子体。优选地， 工件靠近第一电极至在l 10mm范围内。根据本专利技术的另 一方面，提供一种用碳氟化合物将工件表面涂覆成疏水性 或超疏水性的方法，该方法包括步骤通过提供包含氢气、碳氟化合物气体和 惰性气体的反应气体给常压等离子体发生器，产生常压辉光等离子体；以及将 工件的表面暴露于所产生的常压辉光等离子体中，从而在该工件表面上形成碳 氟化合物涂层。优选地，碳氟化合物气体选自以下气体组成的组CF3、 CF4、 C2F6、 C4F8及其混合物，反应气体中所含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用碳氟化合物涂覆工件的表面的方法，包括步骤：　　　　通过将反应气体供应到形成于第一电极和第二电极之间的放电空间，产生第一常压辉光等离子体，所述反应气体包含氢气、碳氟化合物气体和惰性气体，第一电极和第二电极与常压等离子体发生器的ＲＦ电源相连；以及　　　　将工件靠近在流过所述放电空间的反应气体的下游的第一电极，使得在所述放电空间中产生的等离子体被传送到第一电极和所述工件之间的空间，以在其中产生第二常压辉光等离子体，由此，在所述工件的表面上形成碳氟化合物涂层。

【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：康邦权，
申请(专利权)人：康邦权，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]