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摘　要 : 用真空沉积技术制备了聚氯代对二甲苯 ( Parylene C) 涂膜 , 考核了聚氯代对二甲苯涂膜与特种材料的附着力及涂膜的拉伸性能、耐化学介质性能、表面抗静电性能 , 并对具有复杂形状的工件表面进行均匀涂覆作了探索研究。结果表明聚氯代对二甲苯涂膜具有优异的综合性能 , 可以在复杂形状工件表面形成均匀涂膜 , 对被涂覆材料起到很好的保护作用。     关键词 : 真空沉积 ; 聚氯代对二甲苯 ; 性能 ; 保护作用     0 　引　言     据有关文献报道 , 分子级沉积保护涂层是一种由真空沉积形成的独特的热塑性高分子化合物 , 其涂层厚度可以按 5 μ m /min 的沉积速度从 1 μ m 到几百微米进行精确控制。分子级沉积过程是在 25 ℃ 左右、 0 . 133 3 Pa 左右的压力条件下进行的。在这种条件下 , 气相分子在沉积腔内的平均自由程在 0 . 1 cm 左右 , 因此 , 与喷镀技术不同 , 沉积不受视线的阻碍 , 在被封装物体的所有表面都可以涂覆 , 从而形成致密、均匀的保护涂膜 [ 1 - 3 ] 。     聚对二甲苯 ( Parylene) 系列涂膜的形成过程如图 1 所示 , 包括三个不同的步骤 [ 4 - 5 ] : 图 1 聚对二甲苯系列涂膜的沉积过程     第一步是在约 150 ℃ , 130 Pa 下将固态的二聚物蒸发 ; 第二步是在约 680 ℃ , 60 Pa 下两个侧链碳碳键裂解 , 从而生成稳定的活性单体———对二甲苯撑 ; 最后 , 单体进入室温下约 10 Pa 的沉积腔体内 , 在这里瞬间吸附在被涂覆物上并进行聚合。用分子级沉积技术可以形成致密、无气孔的匀质涂层 , 使其能够在恶劣的环境 , 如沙漠及外空环境下保护被涂覆件。分子级沉积保护涂层还具有优良的耐酸碱性、耐溶剂性 ( 不溶于常用有机溶剂 ) 、良好的热稳定性能 ( 达 275 ℃ ) 和耐低温性能 ( - 200 ℃ ) 。     本文用分子沉积技术制备了聚氯代对二甲苯涂膜 , 研究了其与一种特种材料压制试件的附着力 , 并对聚氯代对二甲苯涂膜的拉伸性能、耐化学介质性能、表面抗静电性能及在复杂形状制品上的应用等进行了研究 , 对聚氯代对二甲苯涂膜的各项性能有了深入认识 , 为其工程应用提供了技术支撑。     1 　试验部分     1. 1 　附着力测试     将用特种材料压制的Φ 20 mm × 20 mm 圆柱试件的表面用干纱布进行简单的擦拭 , 以除去表面的粉尘 , 在其表面涂覆一定厚度的聚氯代对二甲苯涂膜 , 并将圆柱面上的涂膜剥离 , 然后用胶粘剂将涂膜与铝试件进行粘接 , 固化后用拉伸法测试涂膜与试件表面的附着力。      1. 2 　耐化学介质性      1. 2. 1 耐酸碱盐性能测试     分别在 50 mm × 20 mm × 2 mm 铝试件和碳钢试件上涂覆厚度为 25 ～ 30 μ m 的氯代聚对二甲苯涂膜 , 分别将其放在质量浓度为 10% 的 H 2 SO 4 、 NaOH 、 NaCl 溶液中浸泡 48 h, 按 GB /T1763 — 1979 考核涂膜的耐酸、碱、盐性能。     1. 2. 2 耐溶剂性能测试     在室温下将厚度为 15 ～ 35 μ m 的聚氯代对二甲苯涂膜浸泡在各种溶液中 , 90 min 后用光学法测量其厚度变化百分率。     1. 3 　拉伸强度测试     在真空涂覆设备的沉积室内 , 制备聚氯代对二甲苯涂膜 , 然后按国标 GB /T 13022 — 1991 塑料薄膜拉伸性能试验方法制备试样并测试聚氯代对二甲苯涂膜的拉伸强度。     1. 4 　抗静电性能测试     用毛毡、棉布、的确良和丝绸等材料分别在 0. 25 mm 的聚氯代对二甲苯涂膜试件表面进行摩擦 , 然后通过电容电路测试试件表面的静电压。     2 　结果与讨论     2. 1 　聚氯代对二甲苯涂膜的力学性能     2. 1. 1 附着力     聚氯代对二甲苯涂膜与特种材料压制试件表面的附着力测试结果如表 1 所示。 表 1 聚氯代对二甲苯涂膜与试件表面的附着力  　从表 1 的数据看出 : 在用特种材料压制的试件表面涂覆     聚氯代对二甲苯涂膜后 , 其附着力已满足使用要求 , 且涂膜厚度的变化对其附着力无明显影响。     2. 1. 2 拉伸性能     聚氯代对二甲苯涂膜在不同环境条件下贮存后的拉伸性能测试结果如表 2 所示。 表 2 聚氯代对二甲苯涂膜的拉伸性能     从表 2 的数据看出 : 聚氯代对二甲苯涂膜经不同温度处理后拉伸强度无明显变化 , 其拉伸强度远大于用特种材料压制的试件的拉伸强度 ( 约 6MPa) , 在试件表面涂覆聚氯代对二甲苯涂膜后可以改善特种材料的表面力学性能 , 对其起到保护作用。     2. 2 　聚氯代对二甲苯涂膜的耐介质性能     2. 2. 1 耐酸碱盐性能     涂覆有厚度为 25 ～ 30 μ m 的聚氯代对二甲苯涂膜铝试件和碳钢试件在 H 2 SO 4 、 NaOH 、 NaCl 溶液中的腐蚀情况如表 3 所示。 表 3 聚氯代对二甲苯涂膜在不同溶液中的耐腐蚀性能     从表 3 可以看出 : 涂覆有聚氯代对二甲苯涂膜的试件在 10% 的酸、碱、盐溶液中浸泡 48 h 后 , 涂膜和铝及碳钢试件均无明显变化 , 说明涂膜具有很好的耐酸、碱、盐性 , 对被涂覆对象具有很好的保护作用。     在室温下将厚度为 15 ～ 35 μ m 聚氯代对二甲苯涂膜浸泡在酸碱溶液中 , 90 min 后用光学法测量其厚度变化 , 结果如表 4 所示。 表 4 聚氯代对二甲苯涂膜在不同溶液中浸泡 90 m in 后的厚度变化     从表 4 的数据可以看出 : 室温下聚氯代对二甲苯涂膜在盐酸和 NaOH 溶液中浸泡 90 min 后厚度无变化 , 说明其与这两种溶液均无明显反应 , 而在硫酸溶液中厚度有轻微的减小 , 但质量浓度变化对其影响较小。这可能是硫酸与聚氯代对二甲苯涂膜上的氯代基反应的结果。     2. 2. 2 聚氯代对二甲苯涂膜的耐溶剂性能     在室温下将厚度为 15 ～ 35 μ m 聚氯代对二甲苯涂膜浸泡在有机溶剂中 , 90 min 后用光学法测量其厚度变化 , 结果如表 5 所示。     从表 5 的数据可以看出 : 室温下聚氯代对二甲苯涂膜在不同有机溶剂中浸泡后的厚度均有不同程度的减小 , 且在含苯环的溶剂中的厚度减小量明显增大 , 这可能是根据相似相溶原理 , 导致聚氯代对二甲苯涂膜在溶剂中有所溶解的原因。 表 5 聚氯代对二甲苯涂膜在不同溶剂中浸泡 90 m in 后的厚度变化     2 ． 3 聚氯代对二甲苯涂膜的抗静电性能     聚氯代对二甲苯涂膜与毛毡、棉布、的确良和丝绸摩擦后 的表面静电压 U 如表 6 所示。 表 6 几种材料和聚氯代对二甲苯涂膜的摩擦静电压  　从表 6 可以看出 : 聚氯代对二甲苯涂膜与几种材料摩擦后 , 在涂膜表面产生的静电压均在 1 000 V 以下 , 而某特种材料的静电火花感度 U 50 = 5 . 27 kV, 未超出其安全要求值 , 因此 , 在特种材料表面涂覆聚氯代对二甲苯涂膜后不会影响其安全性。     2. 4 　真空沉积过程中沉积室的温度影响     通过技术调研后发现 : 在整个涂覆系统中 , 裂解室与真空沉积室通过一个小口径的不锈钢管相连 , 没有明显的热传递发生。沉积室的温度与沉积室的压力有关 , 当压力较大时 , 由裂解室进入沉积室的气体量较多 , 单位时间内带入的热量较多 , 使沉积室的反应加快 , 通过沉积室悬挂温度计测定在沉积过程中温度的变化情况 , 测定结果如表 7 所示。 表 7 沉积不同涂膜时沉积室温度  　从表 7 的数据可以看出 : 用该沉积设备进行真空涂覆不会在试件表面产生热积累 , 因此也不会打破敏感材料试件的热平衡状态。同时真空沉积腔体为不锈钢材料 , 具有良好的接地保护 , 在涂覆过程中也不会产生静电积累。因此 , 用该设备在敏感材料试件表面进行真空涂覆是安全的。     2. 5 　复杂形状工件的涂覆均匀性研究     涂膜的均匀性也是考察涂覆工艺可行性的一个重要指标 , 常规喷涂方式很难同时在复杂形状工件的内外表面进行均匀涂覆 , 本试验在球壳状工件内外表面同时进行真空沉积涂覆 , 涂覆结果如图 2 所示。 图 2 球壳形状工件表面不同部位面的涂膜厚度     从图 2 的结果可以看出 : 工件内外表面不同部位的涂膜厚度差在 4 μ m 以内 , 同一表面各部位的均匀性相当好 , 而涂覆厚度的增加对均匀性几乎没有影响 , 能够满足在复杂形面工件表面进行均匀涂覆的要求。     3 　结　语     研究结果表明 : 在用特种材料压制的试件表面上涂覆聚氯代对二甲苯涂膜 , 厚度对其附着力无明显影响 , 附着力达到了 1 .75MPa, 可满足使用要求。聚氯代对二甲苯涂膜经不同温度处理后拉伸强度无明显变化 , 其拉伸强度远大于用特种材料压制的试件的拉伸强度 , 同时聚氯代对二甲苯涂膜具有很好的耐酸、碱、盐性能和较好的耐溶剂性能 , 在工件表面涂覆聚氯代对二甲苯涂膜后可以改善工件的表面力学性能 , 起到保护作用。     真空沉积涂覆在最大沉积速率条件下 , 其沉积腔内的温度为 31 ℃ , 不会在试件表面产生热积累 , 也不会破坏敏感材料自身的热平衡 , 在沉积过程中也不会在被涂覆试件表面产生静电积累 , 因此用真空沉积技术对敏感材料进行聚氯代对二甲苯涂膜涂覆是安全的。聚氯代对二甲苯涂膜与几种材料摩擦后 , 在涂膜表面产生的静电压均在 1 000 V 以下 , 未超出该材料的安全要求值 , 因此 , 在敏感材料表面涂覆聚氯代对二甲苯涂膜后不会影响其安全性。     与常规喷涂方式比较 , 真空沉积涂覆具有很好的涂覆均匀性 , 可以在具有复杂形状的工件表面达到均匀涂覆的目的。    资料来源: hc360慧聪网中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”