[发明专利]一种物理气相沉积氟硅烷制备疏水膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，尤其是指一种物理气相沉积氟硅 烷制备疏水膜的方法。

背景技术

疏水性表面具有防污，防水，防腐蚀等作用。现有技术中，制备 疏水表面的方法主要有两种：一，改变材料表面结构形貌，制备针状 表面；二，驱使材料表面具有较低的表面能。

常规的氟硅烷疏水膜制备方法之一是通过浸涂后烘烤的方法制 备，该方法的缺点是工艺流程较长，需要消耗较多的氟硅烷原材料， 烘烤温度较高，而一般塑胶材料无法耐高温，造成成本较高和影响使 用。

常规的氟硅烷疏水膜制备方法之二是使用物理气相沉积(PVD) 或化学气相沉积(CVD)的方法制备。物理气相沉积制备疏水涂层的 缺点是氟硅烷在沉积过程中没有发生化学反应，所以涂层的结合力不 好，耐磨性较差及使用寿命较短。化学气相沉积制备反应气体容易造 成氟硅烷的裂解，而影响疏水效果，并且沉积速度较慢成本较高。

有鉴于此，本发明提出一种克服所述缺陷的物理气相沉积氟硅烷 制备疏水膜的方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物理气相沉积氟硅烷制备疏水膜的 方法，以形成结合力较好的镀膜，且成膜无需高温烘烤，生产成本较 低。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种物理气相沉积氟硅烷制备疏水膜的方法，包括以下步骤：

一，等离子体辉光处理：将基材放入PVD真空设备中，进行抽真 空，当真空度达到10^-2Pa时，对基材实施等离子辉光处理，离子源电 流0.5-0.8A，氩气流速100-200SCCM，时间为2-5min；

二，中频磁控溅射透明氧化硅膜：中频电源功率300-1000W，负 偏压100-200V，氩气流速30-80SCCM，氧气流速50-100SCCM，溅射 时间为4-7min，溅射靶材为纯硅靶；

三，真空蒸镀氟硅烷疏水膜：采用真空蒸镀技术，在溅射二氧化 硅膜过程的第三分钟开始进行蒸发氟硅烷：预热清洗氟硅烷镀材 10-30秒，电压2-3V；预蒸发20-50秒，电压3-4V；蒸发100-200 秒，电压4-6V，在二氧化硅膜层表面沉积一层氟硅烷，并与二氧化 硅形成硅烷交联反应，得到透明的氟硅烷疏水膜层。

进一步，在等离子体辉光处理步骤之前，还包括基材清洗步骤。

采用上述方案后，本发明在溅射形成二氧化硅膜后开始蒸发氟硅 烷，同时继续溅射形成二氧化硅膜，使得在二氧化硅膜层表面沉积一 层氟硅烷，并与二氧化硅形成硅烷交联反应，发生化学反应而得到透 明的氟硅烷疏水膜层，进而使得镀膜的结合力较好，成膜无需高温烘 烤，生产成本较低。

因此，与现有技术相比，其具有以下优点：在物理沉积过程中氧 离子和硅离子能与氟硅烷形成硅烷交联反应，形成镀膜结合力好；成 膜后无需高温烘烤，可以用于不耐高温的塑胶材料表面处理；工艺连 续，工艺过程短，原材料利用率高，成本低；可以在金属，陶瓷或有 机物等各种材料表面制备疏水膜，不受材料限制。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做详细描述。

一种物理气相沉积氟硅烷制备疏水膜的方法，包括以下步骤：

一，清洗基材。

二，等离子体辉光处理：将基材放入PVD真空设备中，进行抽真 空，当真空度达到10^-2Pa时，对基材实施等离子辉光处理，离子源电 流0.5-0.8A，氩气流速100-200SCCM，时间为2-5min，达到清洁及 活化基材表面之目的。

三，中频磁控溅射透明氧化硅膜：中频电源功率300-1000W，负 偏压100-200V，氩气流速30-80SCCM，氧气流速50-100SCCM，溅射 时间为4-7min，溅射靶材为纯硅靶。

四，真空蒸镀氟硅烷疏水膜：采用真空蒸镀技术，在溅射二氧化 硅膜过程的第三分钟开始进行蒸发氟硅烷：预热清洗氟硅烷镀材 10-30秒，电压2-3V，清除氟硅烷中的小分子溶剂；预蒸发20-50秒， 电压3-4V，加热蒸发使氟硅烷发生水解反应；蒸发100-200秒，电 压4-6V，在二氧化硅膜层表面沉积一层氟硅烷，并与二氧化硅形成 硅烷交联反应，得到透明的氟硅烷疏水膜层。

氟硅烷与二氧化硅形成硅烷交联反应如下：

R表示全氟侧基