一种亲水涂层、制备方法及器件与流程

本发明属于等离子化学领域，具体涉及一种亲水涂层、制备方法及器件。

背景技术：

1、透明材料(如玻璃，塑料)在工农业生产和日常生活以及军事领域中有着广泛的用途，例如护目镜、激光防护镜、望远镜及各种摄像设备的镜头、各种机械的观察窗、运动潜水镜、浴室玻璃、化学或生物防护面具、车辆挡风玻璃及后视镜、排爆处理防护设备、头盔、太阳能电池板、测量仪器的观察窗、玻璃罩、温室的玻璃墙等。然而，在冬天哈气时眼镜会让我们“雾里看花”；在寒冷的冬天由于挡风玻璃表面结雾会大大影响我们的能见度，甚至造成事故。雾化问题给人们的工作和生活带来诸多不便，防雾技术与防雾材料的研究与开发倍受科学界和企业界的关注。

2、在透明材料表面设置防雾涂层是一种常见防雾手段，防雾涂层通常有两种类型，一种是在透明材料表面形成亲水表面，水滴在亲水表面铺展成膜，另一种是在透明材料表面形成疏水表面，水滴在疏水表面成珠滚落。后者存在的缺点是在有大量水汽迅速冷凝时，仍会出现雾化现象。前者形成均匀的水膜，以消除光线的漫反射现象而到达防雾的目的。

3、目前，亲水防雾涂层的技术改进主要集中在于传统液相处理法，包括凝胶-溶胶法、层层自组装法、自由基溶液聚合法等。这些方法一般使用喷涂或旋涂的方法，将胶水涂布到基材表面，然后使用加热或uv辐照的方法固化。在液相处理方法中，存在一个缺点：溶剂、反应介质的存在，可能与基材发生反应，破坏基材结构，产生潜在的危害。

4、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)是一种化学气相沉积工艺，在低压下使用辉光放电产生的等离子体活化单体，产生高活性的单体自由基或离子片段，沉积到基材表面反应成膜，具有沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂的优点，并且反应过程中不需要液相溶剂，不会对基材产生破坏，因此，采用pecvd技术为亲水防雾涂层的制备提供了更好的选择，采用亲水性单体通过pecvd可制备获得良好的亲水防雾涂层，但是通常的亲水单体制备的亲水性涂层可能由于容易与水分子结合的原因，与水分子接触后容易导致膜层亲水性能发生明显衰减。

技术实现思路

1、本发明的具体实施方式提供一种亲水性能受水分子影响较小的亲水涂层、制备方法及器件，具体方案如下：

2、一种亲水涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、提供基材，将基材置于等离子体反应器中；将单体ⅰ和单体ⅱ混合后气化引入等离子体反应器，等离子体放电，在所述基材的表面等离子体聚合形成所述亲水涂层；

4、其中，所述单体ⅰ具有下式(1)所示的结构，

5、

6、式(1)中，x为氨基、羟基或羧基，l1为c1-c30的亚烷基或c1-c30的取代亚烷基，所述取代亚烷基的取代基为羟基、氨基或羧基，所述c1-c30的亚烷基或c1-c30的取代亚烷基的碳碳连接键之间具有或者不具有-o-、-s-或者-nh-，所述r1、r2或r3分别独自的为c1-c5的烷基；

7、所述单体ⅱ具有下式(2)所示的结构，

8、r7—r5—o—l2—o—r4—r6

9、(2)

10、式(2)中，l2为c2-c10的亚烷基或c2-c10的取代亚烷基，所述取代亚烷基的取代基为羟基，r4和r5分别独自的为连接键、c1-c4的亚烷基，r6和r7分别独自的为甲基或环氧基。

11、可选的，所述l1为c1-c4的亚烷基，所述r1、r2或r3分别独自的为甲基、乙基或丙基。

12、可选的，所述单体ⅰ选自为以下结构式(1-1)至(1-12)的化合物：

13、

14、可选的，单体ⅰ具有下式(3)所示结构，

15、

16、式(3)中，所述r1、r2或r3分别独自的为甲基、乙基或丙基，n为0、1、2、3或4。

17、可选的，所述单体ⅰ选自为以下结构式(1-13)至(1-16)的化合物：

18、

19、可选的，所述单体ⅱ选自为以下结构式(2-1)至(2-20)的化合物：

20、

21、

22、可选的，所述单体ⅱ选自为以下结构式(2-21)至(2-30)的化合物：

23、

24、可选的，单体ⅰ和单体ⅱ的摩尔比为3:1-1:3。

25、可选的，将单体ⅰ和单体ⅱ混合后气化引入等离子体反应器的同时通入氧气。

26、可选的，单体ⅰ和单体ⅱ混合气体的流量为20～200μl/min,氧气的流量为20～200sccm。

27、可选的，所述等离子体为脉冲等离子体，所述脉冲等离子体通过施加脉冲电压放电产生，其中，放电功率为10w～300w，脉冲频率为20hz-10khz，脉冲占空比为40％～80％，等离子放电时间为100s～36000s。

28、可选的，所述基材为金属、陶瓷、塑料、玻璃、电子设备或光学仪器。

29、一种亲水涂层，所述亲水涂层由以上任意所述亲水涂层的制备方法制备获得。

30、一种器件，所述器件的至少部分表面具有以上所述的亲水涂层。

31、本发明具体实施方式的亲水涂层的制备方法，通过式(1)所示结构的含有氨基、羟基或羧基的硅氧烷单体ⅰ和式(2)所示结构的醚类单体ⅱ混合后气化引入等离子体反应器，等离子体放电，在基材的表面等离子体聚合形成所述亲水涂层，由该方法制备的亲水涂层具有优异的亲水防雾性能，并且受水分子影响小，与水分子接触反应后仍能保持较优的亲水性能。

技术特征：

1.一种亲水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述l1为c1-c4的亚烷基，所述r1、r2或r3分别独自的为甲基、乙基或丙基。

3.根据权利要求2所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述单体ⅰ选自为以下结构式(1-1)至(1-12)的化合物：

4.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，单体ⅰ具有下式(3)所示结构，

5.根据权利要求4所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述单体ⅰ选自为以下结构式(1-13)至(1-16)的化合物：

6.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述单体ⅱ选自为以下结构式(2-1)至(2-20)的化合物：

7.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述单体ⅱ选自为以下结构式(2-21)至(2-30)的化合物：

8.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，单体ⅰ和单体ⅱ的摩尔比为3:1-1:3。

9.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，将单体ⅰ和单体ⅱ混合后气化引入等离子体反应器的同时通入氧气。

10.根据权利要求9所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，单体ⅰ和单体ⅱ混合气体的流量为20～200μl/min,氧气的流量为20～200sccm。

11.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子体为脉冲等离子体，所述脉冲等离子体通过施加脉冲电压放电产生，其中，放电功率为10w～300w，脉冲频率为20hz-10khz，脉冲占空比为40％～80％，等离子放电时间为100s～36000s。

12.根据权利要求1所述的亲水涂层的制备方法，其特征在于，所述基材为金属、陶瓷、塑料、玻璃、电子设备或光学仪器。

13.一种亲水涂层，其特征在于，所述亲水涂层由权利要求1-12中任意一项所述亲水涂层的制备方法制备获得。

14.一种器件，其特征在于，所述器件的至少部分表面具有权利要求13所述的亲水涂层。

技术总结
本发明的具体实施方式提供一种亲水涂层、制备方法及器件，所述亲水涂层的制备方法通过含有氨基、羟基或羧基的硅氧烷单体Ⅰ和醚类单体Ⅱ混合后气化引入等离子体反应器，等离子体放电，在基材的表面等离子体聚合形成所述亲水涂层，由该方法制备的亲水涂层具有优异的亲水防雾性能，并且受水分子影响小，与水分子接触反应后仍能保持较优的亲水性能。

技术研发人员：宗坚,陈海力
受保护的技术使用者：江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4