專利名稱：自清潔薄膜材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有薄膜的材料，另外還涉及該材料的制備方法。
背景技術：
等離子體沉積的氟碳聚合物薄膜具有極好的疏水性，極低的介電常數(shù)(1.8-2.1)和生物相融性。這種氟碳薄膜在作為環(huán)境友好自清潔保護膜，大規(guī)模集成電路，以及生物相融性材料等方面將具有重要應用。近十年來，利用等離子體方法制備氟碳薄膜，已掀起全球性的熱潮，目前世界上有數(shù)十個研究小組在進行這方面的研究工作。我國在這方面的研究還相對缺乏，目前我們只發(fā)現(xiàn)一些研究者使用磁控濺射方法沉積具有類金剛石薄膜結構的FC薄膜，擬在制備具有較高硬度的保護性薄膜，但是未見有大面積沉積的報道，使用傳統(tǒng)的等離子體沉積因真空成本高，在玻璃、紙張上大面積沉積氟碳薄膜困難。至今為止，在玻璃、紙張等絕緣材料上大面積沉積氟碳薄膜，以及利用介質阻檔放電沉積該種薄膜尚未見有報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種自清潔薄膜材料，大面積沉積薄膜，性能優(yōu)越，另外還提供其制法，方法簡單易操作，可實現(xiàn)工業(yè)化生產。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是自清潔薄膜材料，絕緣材料表面沉積氟碳薄膜。
所述絕緣材料為為玻璃、紙張或聚脂。
所述氟碳薄膜厚度為50-200nm。
本發(fā)明自清潔薄膜材料的制備方法是，采用高壓電源接通高壓電極，提供交流近正弦波高壓，電壓峰值20-35kV，頻率500Hz-5kHz，絕緣材料兩側封密室同時壓力均衡地抽真空后，關閉排氣閥門，使用惰性氣體作為放電氣體，放電處理絕緣材料表面5-10分鐘，然后使用氟碳氣體作為沉積氣體，放電5-20分鐘，在絕緣材料表面和地電極之間的間隙(1-3mm)上產生等離子體，在絕緣材料表面沉積50-200nm厚的氟碳薄膜，然后側移對絕緣材料不同表面位置進行多次沉積至表面完全沉積氟碳薄膜。
所述沉積氟碳薄膜接觸角為100-110℃。
所述絕緣材料表面薄膜單次沉積區(qū)域面積直徑為100-800mm。
所述原料氟碳氣體為CF4、C2F6、C3F8或C4F8氣體。
所述惰性氣體為氦氣或氬氣。
所述沉積裝置，絕緣材料為隔斷的兩個對稱的真空室上均裝有排氣口，真空室內分別裝有高壓電極和地電極，絕緣材料置于高壓電極和地電極之間，且與高壓電板面接觸，與地電極之間留有間隙，紙張可置于地電極上或玻璃上，裝有高壓電極的真空室上的排氣口上裝有截止閥，裝有地電極的真空室上開有入氣孔。
本發(fā)明所提供的產品，具有較高的疏水性，可以達到自清潔不染灰塵，特別是帶有氟碳薄膜的紙張，其性能較普通紙張具有更強的疏水性，更強的耐腐蝕性，適用于一些需要長期保存、耐水及耐腐蝕的應用場所，具有更深遠的使用價值。另外本發(fā)明制備方法獨特，結合所使用的設備，將介質阻擋放電的高壓電極與地電極分別置于絕緣材料兩側的小型真空室內，采用將真空室同時排氣的方法，使絕緣材料兩側壓力達到平衡，避免由于絕緣材料兩側壓力不均衡造成絕緣材料破裂，從而實現(xiàn)了使用大面積絕緣材料作為沉積基底。排氣后，在低氣壓下放電時，須使用截止閥將高壓電極一側的真空室使用截止閥門進行排氣截止，避免高壓電極在管道中產生輝光放電，否則介質阻擋放電將無法產生。在沉積前，使用惰性氣體阻擋輝光放電清洗絕緣材料表面，提高絕緣材料基底與薄膜之間的附著力。使用氟碳氣體如C4F8等作為沉積氣體，利用低氣壓下輝光介質阻擋放電，在絕緣材料或紙張上沉積大面積均勻的具有聚會結構的氟碳薄膜。利用介質阻擋放電等離子體沉積薄膜，具有其獨特的優(yōu)勢如放電方式簡單，設備成本低；放電室氣體間隙小(通常幾毫米)，氣體體積小，流量低；能耗低等，可實現(xiàn)大批量工業(yè)化生產，以使其應用更加廣泛。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。
圖2為本發(fā)明加工設備結構示意圖。
圖3為本發(fā)明紙張疏水性效果實驗圖，(a)為空白紙張親水性圖，(b)為沉積有氟碳薄膜的紙張疏水性圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不限于實施例。
實施例1制備如圖1所示的自清潔薄膜紙張，采用圖2所示的氟碳薄膜的沉積裝置，絕緣材料玻璃1為隔斷的兩個對稱的真空室6上均裝有排氣口8，真空室內分別裝有高壓電極2和地電極3，紙張7置于高壓電極和地電極之間，紙張與地電極面接觸或者紙張放在玻璃上，紙張與高壓電極之間留有間隙，裝有高壓電極的真空室上的排氣口上裝有截止閥10，裝有地電極的真空室上開有入氣孔9。
在紙張上沉積氟碳薄膜時，高壓電壓由導線4接通高壓電極提供交流近正弦波高壓，電壓峰峰值須達到20kV以上，頻率1KHz，玻璃兩側由兩個對稱的真空室的排氣口同時與一個機械泵連接，排氣時須將兩個真空室同時排氣，以避免玻璃兩側由于壓力不均衡而碎裂。放電前，須將截止閥門關閉，防止高壓電極在排氣口中產生等離子體。在沉積前，使用氬氣作為放電氣體，由入氣口通入，放電處理紙張表面約10分鐘，以便提高基底表面與薄膜的附著力。然后使用C4F8等氣體作為沉積氣體，放電10分鐘，在玻璃和地電極之間的2mm間隙上產生等離子體5，可實現(xiàn)在紙張表面沉積約150nm厚的氟碳薄膜，所沉積氟碳薄膜接觸角為100-110℃。紙張表面薄膜沉積區(qū)域最大面積其直徑可達500mm，然后通過將紙張基底側移，采用多次沉積的方法，可將沉積面積進一步增大，實現(xiàn)大面積沉積，紙張一面沉積后翻過來再沉積別一面，即得到表面沉積150nm的氟碳薄膜自清潔紙張。所得紙張不僅書寫流暢如正常紙張一樣，更重要的是具有較好的疏水性，與未沉積氟碳薄膜的空白紙張相比，效果特別顯著，詳見附圖3，(b)水滴到帶有薄膜的紙張上久久保持水珠橢圓形，而(a)空白紙張上的水滴立即滲入紙張內并擴大濕潤面積。
實施例2采用實施例1所述的設備在玻璃表面進行氟碳薄膜沉積，高壓電壓由導線4接通高壓電極提供交流近正弦波高壓，電壓峰峰值須達到30kV以上，頻率2KHz，玻璃1兩側由兩個對稱的真空室的排氣口同時與一個機械泵連接，排氣時須將兩個真空室同時排氣，以避免玻璃兩側由于壓力不均衡而碎裂。放電前，須將截止閥門10關閉，防止高壓電極在排氣口中產生等離子體。在沉積前，使用氦氣作為放電氣體，由入氣口9通入，放電處理玻璃表面約10分鐘，以便提高基底表面與薄膜的附著力。然后使用C3F6等氣體作為沉積氣體，放電20分鐘，在玻璃和地電極之間的間隙(1-3mm)上產生等離子體5，可實現(xiàn)在玻璃表面沉積約200nm厚的氟碳薄膜，所沉積氟碳薄膜接觸角為100-110℃。玻璃表面薄膜沉積區(qū)域最大面積其直徑可達200mm，然后通過玻璃張基底側移，采用多次沉積的方法，可將沉積面積進一步增大，實現(xiàn)大面積沉積，即得到表面沉積200nm的氟碳薄膜自清潔玻璃。
實施例3采用實施例1所述的設備在聚脂表面進行氟碳薄膜沉積，高壓電壓由導線接通高壓電極提供交流近正弦波高壓，電壓峰峰值須達到30kV以上，頻率2KHz，聚脂兩側由兩個對稱的真空室的排氣口同時與一個機械泵連接，排氣時須將兩個真空室同時排氣，以避免聚脂兩側由于壓力不均衡而碎裂。放電前，須將截止閥門關閉，防止高壓電極在排氣口中產生等離子體。在沉積前，使用氬氣作為放電氣體，由入氣口通入，放電處理聚脂表面約8分鐘，以便提高基底表面與薄膜的附著力。然后使用C2F6等氣體作為沉積氣體，放電15分鐘，在聚脂和地電極之間的3mm間隙上產生等離子體，可實現(xiàn)在聚脂表面沉積約100nm厚的氟碳薄膜，所沉積氟碳薄膜接觸角為100-110℃。聚脂表面薄膜沉積區(qū)域最大面積其直徑可達100mm，然后通過聚脂張基底側移，采用多次沉積的方法，可將沉積面積進一步增大，實現(xiàn)大面積沉積，即得到表面沉積100nm的氟碳薄膜自清潔聚脂。
權利要求
1.自清潔薄膜材料，其特征是絕緣材料表面沉積氟碳薄膜。
2.根據權利要求1所述的自清潔薄膜材料，其特征是絕緣材料為玻璃、紙張或聚脂。
3.根據權利要求1所述的自清潔薄膜材料，其特征是氟碳薄膜厚度為50-200nm。
4.自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是采用高壓電壓接通沉積裝置的高壓電極提供交流近正弦波高壓，電壓峰值20-35kV，頻率500Hz-5kHz，絕緣材料兩側封密室同時壓力均衡地抽真空后，關閉排氣閥門，使用惰性氣體作為放電氣體，放電處理絕緣材料表面5-10分鐘，然后使用氟碳氣體作為沉積氣體，放電5-20分鐘，在絕緣材料表面和地電極之間的間隙上產生等離子體，在絕緣材料表面沉積50-200nm厚的氟碳薄膜，然后側移對絕緣材料不同表面位置進行多次沉積至表面完全沉積氟碳薄膜。
5.根據權利要求4所述的自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是沉積氟碳薄膜接觸角為100-110℃。
6.根據權利要求4所述的自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是絕緣材料表面薄膜單次沉積區(qū)域面積直徑為100-800mm。
7.根據權利要求4所述的自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是原料氟碳氣體為CF4、C2F6、C3F8或C4F8氣體。
8.根據權利要求4所述的自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是惰性氣體為氦氣或氬氣。
9.根據權利要求4所述的自清潔薄膜材料的制備方法，其特征是所采用的沉積裝置是，以絕緣材料為隔斷的兩個對稱的真空室(6)上均裝有排氣口(8)，真空室內分別裝有高壓電極(2)和地電極(3)，絕緣材料置于高壓電極和地電極之間，且與高壓電板面接觸，與地電極之間留有間隙，紙張可置于地電極上或絕緣材料上，裝有高壓電極的真空室上的排氣口上裝有截止閥(10)，裝有地電極的真空室上開有入氣孔(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及薄膜材料，自清潔薄膜材料，絕緣材料表面沉積氟碳薄膜。本發(fā)明所提供的產品，具有較高的疏水性，可以達到自清潔不染灰塵，特別是帶有氟碳薄膜的紙張，其性能較普通紙張具有更強的疏水性，更強的耐腐蝕性，適用于一些需要長期保存、耐水及耐腐蝕的應用場所，具有更深遠的使用價值。另外本發(fā)明制備方法獨特，結合所使用的設備，放電方式簡單，設備成本低；放電室氣體間隙小(通常幾毫米)，氣體體積小，流量低；能耗低等，可實現(xiàn)大批量工業(yè)化生產，以使其應用更加廣泛。
文檔編號C23C14/06GK101045610SQ20071001078
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權日2007年3月29日
發(fā)明者劉東平 申請人:劉東平