通过多能量离子处理聚合物部件的表面的方法技术

处理实心聚合物部件的至少一个表面的方法，其中将多能量离子X+和X2+同时植入，其中X是选自氦（He）、氮（N）、氧（O）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）的原子符号，并且其中比率RX（RX=X+/X2+）小于或等于100，例如小于20，X+和X2+以原子百分比表示。这导致以这种方式处理的部件的表面电阻率的非常显著的降低。出现抗静电性能或者静电荷耗散性能。例如，离子X+和X2+由ECR源提供。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供通过多电荷和多能量离子处理聚合物部件的方法，所述离子属于氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)构成的名单。做为例子，本专利技术应用于电子学领域，其中寻求例如消除静电荷沉积，所述静电荷沉积可引起置于聚合物基材上的电子元件的破坏，或者用于机动车辆领域，特别是为了抑制灰尘在机动车辆设备面板上的沉积。
技术介绍
大部分市售聚合物不传导电流。它们的表面电阻率在IO15至1017Ω/ □之间。然而，由于多种原因，可能需要导电性，这些原因包括-抗静电效应例如，为了避免灰尘沉积、塑料袋粘附。持续几周或几个月的表面电阻率降低会是足够的。-静电荷的耗散这通过耗散材料和导体实现，它们防止放电并将高速移动导致的电荷耗散掉。-电磁屏蔽需要具有很低的体积电阻率(<lohm. cm)的材料。必须符合标准以限制来自所制造的产品的电磁辐射。可以通过多种途径获得导电性-非永久性的添加剂，例如脂肪胺酯或季胺。纳入到聚合物基体中的这些物质迁移至表面并与空气中的湿气反应。它们通过在表面形成潮湿膜而将表面电阻率降低至约1014Ω / 口。-永久性降低表面电阻率和体积电阻率的填料。特别是，它们为碳黑、碳纤维、石墨、不锈钢纤维、铝屑、碳纳米管。当仅仅需要表面抗静电或静电荷耗散电性能时，这些填料过度提高聚合物制造成本。-本身导电的聚合物。它们既昂贵又对使用条件敏感。热和湿气快速地使它们的电性能劣化。附着是聚合物的显著现象，它表现为少量纸、灰尘的附着。该附着源于非常高的表面电阻率诱导的静电力以及位于聚合物表面的分子的极性所产生的范德华力的贡献。除了粘着问题，聚合物部件经常需要在或大或小的侵蚀性的化学介质中、在环境湿度中、在环境氧气中、在非常低或者相反非常高的温度等等条件下工作，这可通过氧化导致它们的电绝缘性的提高。某些聚合物用防护UV、氧化的化学试剂填充。这些化学试剂向外侧的排出具有加速表面氧化的作用，这又强化了聚合物的绝缘性。
技术实现思路
本专利技术旨在降低上述缺点，特别是显著降低实心聚合物部件的表面电阻率，同时保持其本体弹性性能并防止使用对健康有害的化学试剂。因而，本专利技术提供用氦离子处理实心聚合物部件的至少一个表面的方法，其特征在于将多能量离子X+和X2+同时植入，其中比率RX小于或等于100，例如小于20，其中RX=X+/X2+，其中X属于氦(He)、氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)构成的名单，X+和X2+以原子百分比表示。做为例子，专利技术人已能够证明，与其中仅仅植入He+或He2+离子的已知处理相比，He+和He2+离子的同时存在能够非常显著地改善聚合物的表面抗静电性能。他们已能够证明，对于小于或等于100、例如小于或等于20的RHe，获得显著改善。应当指出，本专利技术可降低实心聚合物部件的表面电阻率和/或消除灰尘附着，甚至通过去除高度极化的化学基团例如0H、C00H而降低表面极化。这些官能团可诱导范德华力，它具有将环境中的化学分子结合至聚合物表面的作用。本专利技术还可提高聚合物的化学稳定性，例如通过形成渗透屏障。这可以减慢环境氧在聚合物中的传播，和/或延缓聚合物中所含的化学防护剂的向外扩散，和/或抑制聚合物中所含的毒性试剂向外的析出。有利地，本专利技术可以用于省略化学试剂或填料的添加并将它们用物理方法代替，所述物理方法适用于任何类型的聚合物并且在材料和能量的消耗方面成本较低。在本专利技术范围内，术语“实心”指的是通过材料块的机械或物理变形，例如通过挤出、模塑或者适合将聚合物块变形的任何其它技术，所生产的聚合物部件。这样的变形使得可以获得多种形状的实心部件，例如三维部件，基本上二维的部件例如板或异型条，基本上一维的部件例如线。在可以有利地通过本专利技术的方法处理的聚合物产品中，可以提及例如电子元件的聚合物载体，其用于避免可破坏电子元件的静电击穿，或者机动车辆设备面板，其用于避免灰尘沉积。此外，实心聚合物部件可以是另一材料制成的部件的一部分，例如它可以安装至另一材料制成的部件。做为例子，在聚合物中，可以提及有利地根据本专利技术处理的下列材料-聚碳酸酯(PC)-聚乙烯(PE)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-聚甲基丙烯酸酯(PMMA)-聚丙烯(PP)-聚酰胺(PA)。根据一种实施方案，该多能量、多电荷离子通过电子回旋加速器共振离子源(ECR源)同时产生。由于本专利技术的方法，可以处理大得多的深度，这代表了高的化学稳定性，表现为表面电学性能(抗静电、静电荷耗散)的非常长时间的保持。已证明处理时间就工业要求而言不长。此外，该方法是低能量、低成本的，并且可以在没有任何环境影响的情况下用于工业领域中。聚合物部件的处理通过同时植入多能量、多电荷离子进行。这些离子特别是使用单一提取电压提取电子回旋加速器共振离子源(ECR源)的等离子室中形成的单电荷离子和多电荷离子而获得的。通过所述源产生的每种离子具有与其电荷状态成比例的能量。由此得出具有最高的电荷状态因而具有最高的能量的离子以最大的深度植入聚合物部件中。用ECR源的植入是快速且廉价的，因为它不需要离子源的高提取电压。实际上，为了提高离子的植入能量，在经济上优选的是提高其电荷状态而不是提高其提取电压。应当指出，常规的源，例如尤其是通过等离子体浸没或细丝植入器植入离子的源，不能获得适于同时植入多能量离子X+和X2+的离子束，其中比率RX小于或等于100。相反，使用这样的源，它通常大于或等于1000。专利技术人已能够证明，该方法可以用于在不改变聚合物部件的本体弹性性能的情况下对聚合物部件进行表面处理。根据本专利技术的一种实施方案，该源是电子回旋加速器共振源，它产生在小于50°C的温度下植入部件中的多能量离子，并且植入束的离子的植入以受到源的提取电压控制的深度同时进行。不希望受限于特别的科学理论，可以认为在本专利技术的方法中，当离子通过时，它们激发了聚合物的电子，导致共价键断裂，该共价键立即重组以通过称为交联的机理得到主要由碳原子构成的高密度的共价化学键。较轻的元素例如氢和氧在脱气过程中从聚合物排出。向富碳共价键的该稠化作用具有如下效应提高表面电导率，并减少甚至去除做为范德华力来源的表面极性基团，该范德华力是附着的来源。离子越轻，交联过程越有效。因而氦是优选的有利抛射体,因为-它与共价键的电子的速度相比非常快，因而它在激发这些电子方面非常有效，所述电子因而没有时间改变它们的轨道，-它穿透微米级的大深度，-它没有危险性，-作为稀有气体，它不影响聚合物的化学组成。可以考虑容易使用的、没有任何健康风险的其它类型的离子，例如氮(N)、氧(O)、氖(Ne)、lS(A;r)、氪(Kr)、氣(Xe)。根据本专利技术方法的不同的优选实施方案，它们可以彼此结合。一种优选的实施方案在于例如将下列所述组合-比率RHe大于或等于1，其中RHe=He+/He2+，其中He+和He2+以原子百分比表示；-可植入多能量离子He+和He2+的源的提取电压在10至400kV之间，例如大于或等于20kV和/或小于或等于IOOkV ；-多能量离子He+和He2+的剂量在5X IO14至IO18离子/cm2之间，例如大于或等于IO15离子/cm2和/或小于或等于5 X IO17离子/cm2,甚至大于或等于5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：D·比萨尔多，F·盖尔纳莱克，
申请(专利权)人：奎尔技术工程公司，
类型：
国别省市：