[发明专利]一种有机硅硬质纳米防护涂层的制备方法

摘要

一种有机硅硬质纳米防护涂层的制备方法，属于等离子体技术领域，该方法中，将反应腔室抽真空度，并通入惰性气体，使基材产生运动，通入单体蒸汽，进行化学气相沉积，在基材表面化学气相沉积制备有机硅纳米涂层；单体蒸汽成分为：至少一种含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体和至少一种多官能度不饱和烃及烃类衍生物的混合物，停止通入单体蒸汽，通入氧气和/或水蒸气，对有机硅纳米涂层表面进行硬质处理。本发明将传统的碳氢氧有机化合物单体替换为有机硅单体，每个硅原子至少提供1‑4个活性位点，具有较高的活性，在单体中引入部分氧气，可将有机硅氧化为纳米二氧化硅，由于弥散强化效应，可大大提高涂层硬度。

主权项

1.一种有机硅硬质纳米防护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)前处理：将基材置于纳米涂层制备设备的反应腔室内，对反应腔室连续抽真空，将反应腔室内的真空度抽到10～200毫托，并通入惰性气体He、Ar或He和Ar混合气体，开启运动机构，使基材在反应腔室内产生运动；(2)有机硅涂层制备：通入单体蒸汽到反应腔室内，至真空度为30～300毫托，开启等离子体放电，进行化学气相沉积，在基材表面化学气相沉积制备有机硅纳米涂层；所述单体蒸汽成分包括：至少一种含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体，和至少一种多官能度不饱和烃及烃类衍生物的混合物；所述单体蒸汽中多官能度不饱和烃及烃类衍生物所占的质量分数为15～65％；所述通入单体的流量为10～1000μL/min；其中,所述含双键、Si‑Cl、Si‑O‑C、Si‑N‑Si、Si‑O‑Si结构或环状结构的有机硅单体包括：含双键结构的有机硅单体：烯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、3‑丁烯基三甲基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、1,2,2‑三氟乙烯基三苯基硅烷；含Si‑Cl键的有机硅单体：三苯基氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、三氟丙基三氯硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、二甲基苯基氯硅烷、三丁基氯硅烷、苄基二甲基氯硅烷；含Si‑O‑C结构的有机硅单体：四甲氧基硅烷、三甲氧基氢硅氧烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2‑甲氧基乙氧基)硅烷、三乙基乙烯基硅烷、六乙基环三硅氧烷、3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、苯基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、二甲氧基硅烷、3‑氯丙基三甲氧基硅烷；含Si‑N‑Si或Si‑O‑Si结构的有机硅单体：六甲基二硅烷基胺、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅醚；含环状结构的有机硅单体：六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、三苯基羟基硅烷、二苯基二羟基硅烷、铬酸双(三苯甲基硅烷基)酯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、2,2,4,4‑四甲基‑6,6,8,8‑四苯基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、3‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述多官能度不饱和烃及烃类衍生物包括：1,3‑丁二烯、异戊二烯、1,4‑戊二烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6‑己二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二乙烯基醚或二丙烯酸新戊二醇酯；(3)表面硬质处理：停止通入所述单体蒸汽，通入氧气和/或水蒸气，流量为10～100μL/min，等离子体放电，放电功率为50‑100W，持续放电时间为60s‑180s，对有机硅纳米涂层表面进行硬质处理；(4)后处理：停止通入所述氧气和/或水蒸气，同时停止等离子体放电，持续抽真空，保持反应腔室真空度为10～200毫托，1～5min后通入大气至一个大气压，停止基材的运动，然后取出基材即可；或者，停止通入所述氧气和/或水蒸气，同时停止等离子体放电，向反应腔室内充入空气或惰性气体至压力2000‑5000毫托，然后抽真空至10‑200毫托，进行上述充气和抽真空步骤至少一次，通入空气至一个大气压，停止基材的运动，然后取出基材即可。