亲水复合涂层的制备方法及亲水复合涂层技术

本发明专利技术涉及一种长时效性亲水复合涂层的制备方法及亲水复合涂层。通过多段式等离子体聚合‑气相沉积在基底的表面进行沉积，各段等离子体获得的平均聚合能量依次递减；所述多段式等离子体聚合‑气相沉积的段数至少为3段；其中，第1段的等离子体聚合单体包括气态烃；第2段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体；第3段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。同时本发明专利技术还公开了由上述方法制备得到的亲水复合涂层。上述长时效性亲水复合涂层的制备方法，可使制备得到的涂层时效性远超传统的一段式或两段式等离子体涂层，涂层的表面能衰减呈极低速状态，暴露放置可维持亲水状态达数月之久。

Preparation of hydrophilic composite coatings and hydrophilic composite coatings

The invention relates to a preparation method and hydrophilic composite coating of a long time hydrophilic composite coating. The average polymerization energy obtained by each plasma section decreases in turn; the number of stages of the multi-stage plasma polymerization vapor deposition is at least three; the first stage of the plasma polymerization monomer includes gaseous hydrocarbons; the second stage of the plasma polymerization monomer includes gaseous hydrocarbons. The monomers consist of polar gases containing nitrogen; the monomers of plasma polymerization in Section 3 consist of gaseous hydrocarbons and oxygen-containing gases. Meanwhile, the invention also discloses a hydrophilic composite coating prepared by the above method. The preparation method of the long-time hydrophilic composite coating can make the coating much more effective than the conventional one-stage or two-stage plasma coating. The surface energy of the coating is attenuated at very low speed, and the hydrophilic state can be maintained for several months after exposure.

【技术实现步骤摘要】
亲水复合涂层的制备方法及亲水复合涂层
本专利技术涉及亲水涂层制备
，特别是涉及一种亲水复合涂层的制备方法及亲水复合涂层。
技术介绍
亲水涂层因其具有的良好亲水性，能使所涂覆的基底材料表面具有优异的润滑性，从而在医疗器械、建筑科技等领域具有广阔的应用前景。然而，通过传统的等离子体表面改性处理得到的亲水涂层在时效性方面一直存在较大的缺陷。通常情况下，使用氩气、氧气、氮气等常规气体的一段式等离子体处理后的亲水涂层表面，其表面能衰减到接近处理前的水平所需要的时间，根据基底材料的不同，短至几十分钟，长则两三天。即便是采用先常规气体活化、后聚合性单体聚合沉积的两段式等离子体处理法，所得到的亲水涂层的表面能也会在几周时间内产生大幅度的衰减。上述因表面能衰减所造成的时效性不足的问题，给亲水涂层的进一步应用带来了极大的限制。
技术实现思路
基于此，有必要针对由等离子体表面处理所获得的亲水涂层时效性较短的问题，提供一种长时效性亲水复合涂层的制备方法及亲水复合涂层。一种长时效性亲水复合涂层的制备方法，通过多段式等离子体聚合-气相沉积在基底的表面进行沉积，各段等离子体获得的平均聚合能量依次递减；所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数至少为3段；其中，第1段的等离子体聚合单体包括气态烃；第2段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体；第3段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。上述长时效性亲水复合涂层的制备方法，可使制备得到的涂层时效性远超传统的一段式或两段式等离子体涂层，涂层的表面能衰减呈极低速状态，暴露放置可维持亲水状态达数月之久。在其中一个实施例中，所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数为大于3的奇数，从第4段起，偶数段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体，奇数段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。在一定范围内，段数越多，制备得到的亲水涂层其亲水性能和时效性越好。在其中一个实施例中，所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数为5。在其中一个实施例中，所述气态烃的碳原子数为1～6。在其中一个实施例中，所述气态烃选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、环丙烷、丙烯、丙炔、丁烷、环丁烷、丁烯、丁二烯、丁炔、戊烷、环戊烷、戊烯、戊二烯、戊炔、己烷、环己烷、己烯、己二烯、己炔、己二炔、和上述烃类化合物的同分异构体中的至少一种。在其中一个实施例中，所述含氮极性气体选自二氧化氮、一氧化氮、氨气、烯丙胺、乙二胺、正丁胺、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯亚胺、和氨基酸中的至少一种。在其中一个实施例中，所述含氧气体选自氧气、水蒸气、和二氧化碳中的至少一种。在其中一个实施例中，所述气态烃和含氧气体中，气态烃所含碳元素和含氧气体所含氧元素的摩尔比在1:3到3:2之间。在其中一个实施例中，所述第1段的等离子体聚合单体还包括氩气、氦气、氮气、和氧气中的至少一种。本专利技术还提供了一种亲水复合涂层，通过采用本专利技术所提供的方法制备得到。上述亲水复合涂层，通过多段式等离子体聚合-气相沉积所获得的每一个单层都具有极好的亲水性，层间相互共价交联且由里到外能量递减，最大程度地限制了极性基团的内翻转，涂层时效远超过传统的一段式或两段式等离子体涂层。附图说明图1为载玻片空白对照样的原子力显微镜图；图2为载玻片AC1-1样的原子力显微镜图；图3为载玻片A1样的原子力显微镜图；图4为载玻片A1样的XPS分谱C1s分峰拟合图；图5为载玻片A1样的XPS分谱O1s分峰拟合图；图6为载玻片A1样的XPS分谱N1s分峰拟合图；图7为实施例1中硅橡胶A1样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图8为实施例1中304不锈钢A1样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图9为实施例1中载玻片A1样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图10为实施例2中硅橡胶A2样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图11为实施例2中304不锈钢A2样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图12为实施例2中载玻片A2样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图13为实施例3中硅橡胶A3样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图14为实施例3中304不锈钢A3样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图；图15为实施例3中载玻片A3样和其他涂层空气陈化接触角曲线比较图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。一种长时效性亲水复合涂层的制备方法，通过多段式等离子体聚合-气相沉积在基底的表面进行沉积，各段等离子体获得的平均聚合能量依次递减；所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数至少为3段；其中，第1段的等离子体聚合单体包括气态烃；第2段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体；第3段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。本领域技术人员所公知的，气体在等离子体辉光放电下会被电离成分子、原子、质子、电子、自由基等形式的微观粒子，这些微观粒子被统称为“等离子体”，它们只要获得足够的能量就能参与一定程度的聚合反应。等离子体聚合与传统的聚合反应不同，等离子体聚合过程中，除氢原子和一些惰性气体原子，所有其他原子都可以视为一个活性聚合位点，最常见的如C、N、O。高度激发的等离子体聚合体系中，等离子体单元数目与C、N、O等原子的总和直接相关。本专利技术所述的等离子体获得的平均聚合能量，指的是：假设气体在等离子体辉光放电下被电离成X个相同的等离子体单元，而等离子体放电输入的功率为W，那么W/X就可视为等离子体获得的平均聚合能量。等离子体单元数X近似地看成是气体分子数x与气体单个分子中C、N、O原子数之和Z的乘积。即，等离子体获得平均聚合能量W0＝W/(x×Z)。通过第1段的等离子体聚合-气相沉积作用，可以使气态烃在基底的表面沉积一层类金刚石薄膜(DLC薄膜)，记为C0层。类金刚石薄膜具有较高的硬度和耐磨性，其表面能较低，且无定型碳在等离子体条件下容易和其他材料的原子发生渗透和共价结合。在等离子体聚合沉积过程中，基底材料的硬度往往也对等离子体涂层的时效性有很大影响，基底材料越硬，可以阻止等离子体涂层的分子链段极性基团的向内翻转以及基底材料内部的分子链段向表面迁移，这样所获涂层的表面能越不容易衰减。像一些硬度较高的惰性材料，如PP、PC、PTFE、不锈钢、铜、陶瓷等，还有一些柔软的惰性材料，如硅橡胶、尼龙等，都可以在其表面沉积一层稳定的类金刚石薄膜，一方面起到增强共价键合的作用，另一方面可以阻碍一部分由柔性基底带来的极性基团内翻转。因此，本专利技术所述长时效性亲水复合涂层中，类金刚石薄膜起到的是涂层加固的作用，相当于“地基”。通过第2段的等离子体聚合-气相沉积作用，可以使含氮的极性气体在上一层薄膜表面沉积一层强极性的聚胺薄膜，记为N1层。该聚胺薄膜表面含有大量的胺基(主要是指伯胺基和仲胺基)，因此相当于一个极性亲水层。通过第3段的等离子体聚合-气相沉积作用，可以使气态烃和含氧气体在上一层薄膜表面沉积一层含氧亲水薄膜，记为O1层。在含氧亲水薄膜沉积过程中，所述短链烃气体在等离子体条件下发生快速的聚合，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，通过多段式等离子体聚合‑气相沉积在基底的表面进行沉积，各段等离子体获得的平均聚合能量依次递减；所述多段式等离子体聚合‑气相沉积的段数至少为3段；其中，第1段的等离子体聚合单体包括气态烃；第2段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体；第3段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。

【技术特征摘要】
1.一种亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，通过多段式等离子体聚合-气相沉积在基底的表面进行沉积，各段等离子体获得的平均聚合能量依次递减；所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数至少为3段；其中，第1段的等离子体聚合单体包括气态烃；第2段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体；第3段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。2.根据权利要求1所述的亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数为大于3的奇数，从第4段起，偶数段的等离子聚合单体包括含氮的极性气体，奇数段的等离子聚合单体包括气态烃和含氧气体。3.根据权利要求2所述的亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述多段式等离子体聚合-气相沉积的段数为5。4.根据权利要求1-3任一项所述的亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述气态烃的碳原子数为1～6。5.根据权利要求4所述的亲水复合涂层的制备方法，其特征在于，所述气态烃选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、环丙烷、丙烯、丙炔、丁烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，贺昊彦，刘静，李丘沐，文学军，
申请(专利权)人：苏州睿研纳米医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32