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耐高温抗紫外薄膜——Parylene F |1785-64-4|

2018年11月08日 点击:

20世纪60年代,美国联合碳化物公司推出了Parylene系列高分子敷型涂层材料,由于优异的阻隔性能,Parylene材料在防潮、防霉、防盐雾的三防涂层领域得到了广泛的应用。根据分子结构的不同,Parylene材料分为Parylene N、C、D、HT和F几种类型。本文将对系列中具有耐高温和抗紫外性能的Parylene F进行主要介绍。

Parylene F的结构特征

        在Parylene家族中,Parylene N、C和D均为氯代的聚合物,氟代Parylene是该系列聚合物的新一代衍生物,包括苯环取代——Parylene F和亚甲基取代——Parylene HT两类。随着人们对防水材料要求的提高,传统的Parylene N、C、D在耐高温、抗紫外方面已经远远满足不了市场的要求,而氟原子的引入能够较好地改善薄膜的电学性能、热稳定性和抗紫外性能。派瑞林HT由于其生产工艺的限制,制备效率很低,而Parylene F则相对来说更具有商业价值,因此,越来越受到人们的关注。

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Parylene F的成膜原理

        与其它Parylene原料类似,Parylene F薄膜的制备需在专用的真空涂覆设备上进行,设备主要由升华炉、裂解炉、沉积腔室、冷阱和真空系统几部分组成。成膜过程也包括如下3个步骤:

(1)固体环二体在一定温度下升华为气态环二体;
(2)在较高温度下气态环二体裂解为活性单体自由基;
(3)单体自由基进入沉积腔室后,在基体表面沉积聚合形成均匀无针孔并与物体形状一致的Parylene F薄膜。

Parylene F薄膜的制备工艺

        赵宗峰等[1]采用PDS2010涂层炉,以石英玻璃板为基体,通过真空化学气相沉积方法制备了Parylene F薄膜。在制备过程中,基体温度、基体表面状态、升华温度、裂解温度、沉积室压力等因素对膜性能和质量都有一定影响:沉积室本底压力高杂质气体含量高,自由基容易失去活性,形成短链聚合物的堆积;升华温度过高会增加气体进入沉积腔室的压力差,使得薄膜沉积速率过快成膜质量差;裂解温度也会影响薄膜质量,过高会造成环二体原料的过裂解,过低则会导致环二体裂解不完全。

        最终通过实验得出,最高升华温度为170℃,裂解温度为690℃,沉积腔室本底真空10mT,沉积压力为32mT。所得Parylene F涂层连续、均匀、致密,具有高的介电强度和低的介电常数且热稳定性好,可以作为各种复杂形状电子器件的保护膜使用。而且真空化学气相沉积过程无须使用溶剂,不会产生很大的环境污染。

        Parylene F在耐高温、抗紫外等方面具有较强的优势,很好地弥补了传统Parylene材料的缺陷。此外,Parylene F也具有传统Parylene材料的防水和电绝缘等优良性能,可以应用到医疗器械、汽车、马达开关、可穿戴设备以及具有高附加值的LED上,是一种应用前景非常广泛的材料。

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