[发明专利]一种室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层及其制备方法和应用。所述聚硅氮烷涂层的原料包括聚硅氮烷、溶剂、填料、催化剂和添加剂；所述聚硅氮烷为无机聚硅氮烷、有机聚硅氮烷或改性的超支化聚硅氮烷中的一种以上。本发明的聚硅氮烷涂层具有良好的热稳定性和阻隔性，其与聚合物基体表面的粘结性好，能有效地保护基体免受环境水汽、氧气、酸、碱的腐蚀。本发明的聚硅氮烷涂层经室温等离子体固化后可提高聚合物基材的阻隔性能、阻燃性能、耐刮擦性、耐热性能、耐辐射和耐紫外光的性能。本发明的聚硅氮烷涂层经等离子体固化后转化成了二氧化硅涂层，施工工艺简便，容易实现连续化工艺，有利于转化为二氧化硅致密涂层。

技术领域

本发明属于表面涂层处理技术领域，更具体地，涉及一种室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层及其制备方法和应用。

背景技术

柔性电子技术的发展对其核心组成部分柔性衬底提出了更高的要求。聚合物基材由于其良好的柔韧性和透明性，质量轻、耐用、价格便宜等优点，使其成为柔性衬底的最佳选择，被认为具有广阔的前景。但是塑料衬底的阻隔性欠佳，器件不能很好地被保护器件而遭受腐蚀，性能下降。所以提高聚合物衬底的耐热性、阻隔性、耐氧化性成为学者的研究热点。目前采用溅射和真空蒸镀在聚合物基材表面覆盖无机涂层期望能克服其缺陷。但这些聚合物基材不耐高温，低温沉积氧化物时，器件性能降低。温度升高时，这类聚合物衬底收缩，氧化物膜容易从衬底脱落；其表面粗糙度也比较大，沉积在聚合物衬底上的薄膜容易产生缺陷。

聚硅氮烷通常需要高温固化，所以其涂层材料已经广泛应用于金属、陶瓷的涂层，聚合物不耐高温，聚硅氮烷在聚合物上的涂层不能实现高温固化。如CN105778756，胡龙飞(The solid film，2011,520:1063)、张宗波CN104592893等人利用氨类催化剂在水气条件下固化全氢聚硅氮烷，在Kapton膜上涂层以全氢聚硅氮烷转化为二氧化硅，增加其阻隔性和耐原子氧特性，用在航空航天。但是温度不高时，聚硅氮烷转化成二氧化硅的转化率不高，涂层的阻隔性能不理想。申昌学等人CN103415555在透明基材膜表面涂聚硅氮烷涂层，以增强基材的阻燃性，同样也是在催化剂条件下利用水气固化，有机聚硅氮烷OPSZ在低温条件下固化，二氧化硅的转化率很低的。

发明内容

为了解决上述现有技术聚合物基材不耐高温，而聚硅氮烷低温下二氧化硅的转化率低，不能形成致密涂的缺点，本发明的目在于提供一种室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层。该聚硅氮烷涂层可实现聚硅氮烷的室温固化，在等离子条件下转化成二氧化硅的转化率很高，且固化的时间短。

本发明的另一目的是提供上述室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种室温等离子体固化的聚硅氮烷涂层，所述聚硅氮烷涂层的原料包括聚硅氮烷、溶剂、填料、过渡金属催化剂和添加剂；所述聚硅氮烷为无机聚硅氮烷、有机聚硅氮烷或改性的有机聚硅氮烷中的一种以上。

优选地，所述聚硅氮烷、溶剂、填料、过渡金属催化剂和添加剂的质量比为(4～60)：(40～98)：(0.05～20)：(0.001～5)：(0～5)。

优选地，所述无机聚硅氮烷为全氢聚硅氮烷，所述有机聚硅氮烷为Durazane1500SC、Durazane1800或Durazane 1500R中的一种以上，所述改性的有机聚硅氮烷为氟改性的聚硅氮弹烷和/或硼改性的聚硅氮烷。

优选地，所述过渡金属催化剂为配位金属催化剂，所述金属为铂、镍、铜、钴、锌或铁。

更为优选地，所述配位金属催化剂为卡氏铂金催化剂、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮钴、三羰基铁或三吡啶基铁。