本發(fā)明屬于等離子化學(xué)氣相沉積
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及到一種防塵表面的制備方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)固體表面由于表面能較高，故容易吸附塵埃，自發(fā)趨向降低其表面的表面能。塵埃不僅影響材料表面的外觀而且會(huì)影響部件的性能及使用壽命，例如探月車表面吸附月塵后影響太陽能板的采光，影響探月車運(yùn)動(dòng)部件的性能。太陽能電池板、采光玻璃、戶外顯示屏、led燈箱等極易吸附塵埃，嚴(yán)重影響了采光、透光等性能?，F(xiàn)有的防塵技術(shù)主要為一是用低表面能氟樹脂來充當(dāng)涂層的成膜物質(zhì)或在涂料中加入低表面能的含氟添加劑的氟碳涂料；而另一種就是根據(jù)荷葉自清潔特性，在涂層構(gòu)造出具有微納米結(jié)構(gòu)的表面，再通過低表面能的化學(xué)物質(zhì)對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)修飾，得到的疏水或超疏水的涂層?，F(xiàn)有技術(shù)涂層制備困難、對(duì)基體的有選擇性、與基體的結(jié)合力差、成本高難以大規(guī)模應(yīng)用。等離子體化學(xué)氣相沉積(plasmachemicalvapordeposition,pcvd)是一種用等離子體激活反應(yīng)氣體，促進(jìn)在基體表面或近表面空間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)膜的技術(shù)。等離子體化學(xué)氣相沉積法涂層具有(1)是干式工藝，生成薄膜均勻無針孔。(2)等離子體聚合膜的耐溶劑性、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐磨損性能等化學(xué)、物理性質(zhì)穩(wěn)定。(3)等離子體聚合膜與基體黏接性良好。(4)在凹凸極不規(guī)則的基材表面也可制成均一薄膜。(5)基材和單體的選擇性寬。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種防塵表面的制備方法，通過等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)在基體表面沉積一層微納米結(jié)構(gòu)的低表面能氟碳樹脂，來降低材料表面能以及接觸面積，達(dá)到抑制塵埃吸附堆積的作用。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種防塵表面的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)將基材置于等離子體室的反應(yīng)腔體內(nèi)，對(duì)反應(yīng)腔體連續(xù)抽真空，將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到10-200毫托，通入惰性氣體或氮?dú)猓?2)通入單體蒸汽到真空度為30-300毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為2～150w，放電時(shí)間為600～7200s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為160～500w，放電時(shí)間為60～1000s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備粗糙涂層；在基材表面上制備內(nèi)層為致密涂層、外層為粗糙涂層的防塵表面；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：至少一種單官能度不飽和氟碳樹脂和至少一種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-80％；(3)停止等離子體放電，停止通入單體蒸汽，持續(xù)抽真空，保持反應(yīng)腔體真空度為10-200毫托1-5min后通入大氣至一個(gè)大氣壓，然后取出基材即可。所述步驟(1)中基材為固體材料，所述固體材料包括太陽能電池板、led顯示屏、玻璃制品、家用電器、紡織品或3c產(chǎn)品。所述步驟(1)中等離子體室的容積為50-1000l，等離子體室的溫度控制在30～60℃；通入惰性氣體或氮?dú)獾牧髁繛?～300sccm，所述惰性氣體為氬氣或氦氣中的一種，或氬氣和氦氣的混合物。惰性氣體或氮?dú)獾哪康脑谟讷@得穩(wěn)定的等離子體環(huán)境。所述步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓10-200毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為10-1000μl/min；所述單體為：至少一種單官能度不飽和氟碳樹脂和至少一種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-80％；所述單官能度不飽和氟碳樹脂包括：3-(全氟-5-甲基己基)-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟十二烷基)乙基丙烯酸酯、2-全氟辛基丙烯酸乙酯、、1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯、2-(全氟丁基)乙基丙烯酸酯、(2h-全氟丙基)-2-丙烯酸酯、(全氟環(huán)己基)甲基丙烯酸酯、3,3,3-三氟-1-丙炔、1-乙炔基-3,5-二氟苯或4-乙炔基三氟甲苯；所述多官能度不飽和烴類衍生物包括：乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、二乙烯苯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二乙烯基醚或二丙烯酸新戊二醇酯。該多官能度不飽和烴類衍生物具有多個(gè)交聯(lián)點(diǎn)，加入后可以增強(qiáng)涂層網(wǎng)絡(luò)的防護(hù)性能。所述步驟(2)中通入第一單體蒸汽之前進(jìn)行輝光放電對(duì)基材進(jìn)行轟擊預(yù)處理,輝光放電的功率為2～500w，放電時(shí)間為300～600s。該轟擊預(yù)處理可以清理基材表面的雜質(zhì)，同時(shí)可以活化基材的表面，利于涂層的沉積，提高涂層與基材的結(jié)合力。所述步驟(2)中所述等離子體放電方式為射頻放電、微波放電、中頻放電或電火花放電。射頻等離子體是利用高頻高壓使電極周圍的空氣電離而產(chǎn)生的等離子體。微波法是利用微波的能量激發(fā)等離子體，具有能量利用效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于無電極放電，等離子體純凈，是目前高質(zhì)量、高速率、大面積制備的優(yōu)異方法。所述等離子體射頻放電過程中控制等離子體射頻的能量輸出方式為脈沖或連續(xù)輸出，等離子體射頻的能量輸出方式為脈沖輸出時(shí)，脈寬為2μs-1ms、重復(fù)頻率為20hz-10khz。連續(xù)式等離子體射頻放電沉積的過程等離子體對(duì)沉積膜有一定的刻蝕，脈沖射頻放電相對(duì)連續(xù)式給予一定的沉積時(shí)間有利于涂層的做厚、致密。本發(fā)明的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、氟碳樹脂以牢固的c-f鍵為骨架，同其他樹脂相比，其耐熱性、耐化學(xué)品性、耐寒性、低溫柔韌性、耐候性和電性能等均較好，此外還具有不黏附性、不濕潤(rùn)性。故氟碳樹脂涂層特別適合用于材料表面的防護(hù)。一般等離子體聚合選用單官能度單體，得到涂層結(jié)構(gòu)疏松。而且交聯(lián)結(jié)構(gòu)是由于單體在等離子體輝光放電時(shí)隨機(jī)被打斷形成的眾多活性點(diǎn)通過交互連接的方式而形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過引入帶有多官能團(tuán)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的其他單體組分而引入額外的交聯(lián)點(diǎn)以形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得涂層形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅可以賦予材料良好的防塵性能而且可以賦予材料優(yōu)異的物理、化學(xué)耐久性、防水、防油功能。。2、等離子體輝光放電時(shí)，單體組分中能量較高的活性基團(tuán)被打斷形成活性點(diǎn)，被引入的額外活性點(diǎn)在等離子環(huán)境下相互交聯(lián)，形成低的固體表面能的氟碳聚合物，在低表面能涂層形成的過程中，通過工藝參數(shù)調(diào)整，改變沉積速率一步構(gòu)建有一定粗糙度的微米與納米相結(jié)合的多級(jí)結(jié)構(gòu)。日常生活中的電子設(shè)備、家用電器等極易受灰塵的堆積，本發(fā)明的制備方法制備的涂層可以降低基材的低表面能和接觸面積，防止積塵。主要應(yīng)用于以下產(chǎn)品：1、玻璃制品：如吊燈、玻璃幕墻等安裝在高空的玻璃制品。這類玻璃制品由于其安裝位置高，人工不易清潔，常常積灰嚴(yán)重。再譬如單反相機(jī)鏡頭、光學(xué)儀器鏡面，這類玻璃制品對(duì)清潔工具有較高要求，擦拭時(shí)必須小心翼翼。使用該方法制備的表面后，能夠減少人力物力，同時(shí)，避免對(duì)儀器設(shè)備產(chǎn)生由于清洗帶來的損害。2、家用電器：家用電器如冰箱、空調(diào)、電視機(jī)等。這類電器一般安置于角落，但是由于室內(nèi)家具的布局，其背面靠近墻壁，積灰嚴(yán)重，時(shí)間久了容易產(chǎn)生細(xì)菌，使用該方法制備的表面后，能夠不用搬移或者拆卸電器設(shè)備，保持家用電器外表面清潔。3、紡織品：如窗簾、墻紙，高檔羽絨服表面布料等。窗簾拆卸麻煩，墻紙用水擦拭后容易發(fā)霉，干抹布又不易擦拭干凈，羽絨服清洗費(fèi)事。紡織品鍍上該方法制備的表面后，可以不用清洗，免去了拆卸環(huán)節(jié)，避免了由于清洗引起的發(fā)霉等影響。4、3c產(chǎn)品：如移動(dòng)電話、筆記本、psp等。這類產(chǎn)品所處環(huán)境多變，內(nèi)部元器件也容易積灰，影響其使用性能，該類設(shè)備在外殼裝配邊沿，以及聽筒模塊容易積灰，使用該方法制備的防塵表面后，能夠保持產(chǎn)品外觀干凈，內(nèi)部元器件不易積灰。5、其他可以使用防塵表面的物品：如普通太陽能電池板、探月車表面太陽能板、部分傳感器、高檔工藝品等。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例1一種防塵表面的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)將基材置于等離子體室的反應(yīng)腔體內(nèi)，對(duì)反應(yīng)腔體連續(xù)抽真空，將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到10毫托，通入惰性氣體；步驟(1)中基材為固體材料，所述固體材料為太陽能電池板；步驟(1)中等離子體室的容積為1000l，等離子體室的溫度控制在30℃；通入惰性氣體的流量為5sccm，所述惰性氣體為氬氣。(2)通入單體蒸汽到真空度為30毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為2w，放電時(shí)間為7200s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為160w，放電時(shí)間為1000s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備粗糙涂層；在基材表面上制備內(nèi)層為致密涂層、外層為粗糙涂層的防塵表面；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：一種單官能度不飽和氟碳樹脂和兩種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％；所述單官能度不飽和氟碳樹脂為：2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯；所述多官能度不飽和烴類衍生物為：二乙二醇二乙烯基醚和二丙烯酸新戊二醇酯。步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓10毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為10μl/min；步驟(2)中通入第一單體蒸汽之前進(jìn)行輝光放電對(duì)基材進(jìn)行轟擊預(yù)處理。步驟(2)中所述等離子體放電方式為射頻放電，等離子體射頻放電過程中控制等離子體射頻的能量輸出方式為脈沖輸出，脈寬為2μs、重復(fù)頻率為20hz。(3)停止等離子體放電，停止通入單體蒸汽，持續(xù)抽真空，保持反應(yīng)腔體真空度為10毫托1min后通入大氣至一個(gè)大氣壓，然后取出基材即可。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1基本的工藝步驟相同，不同的工藝參數(shù)如下：1、步驟(1)中：將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到40毫托，通入惰性氣體；固體材料為led顯示屏；等離子體室的容積為870l，等離子體室的溫度控制在35℃；通入惰性氣體的流量為15sccm，所述惰性氣體為氦氣。2、步驟(2)中：通入單體蒸汽到真空度為80毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為25w，放電時(shí)間為5800s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為220w，放電時(shí)間為780s；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：三種單官能度不飽和氟碳樹脂和一種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％；所述單官能度不飽和氟碳樹脂為：3-(全氟-5-甲基己基)-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、、2-全氟辛基丙烯酸乙酯和4-乙炔基三氟甲苯；所述多官能度不飽和烴類衍生物為：聚乙二醇二丙烯酸酯；步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓40毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為50μl/min；步驟(2)中所述等離子體放電方式為射頻放電，等離子體射頻放電過程中控制等離子體射頻的能量輸出方式為脈沖輸出，脈寬為1ms、重復(fù)頻率為10khz。3、步驟(3)中：保持反應(yīng)腔體真空度為40毫托2min后通入大氣至一個(gè)大氣壓。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1基本的工藝步驟相同，不同的工藝參數(shù)如下：1、步驟(1)中：將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到90毫托，通入惰性氣體；固體材料為玻璃制品；等離子體室的容積為680l，等離子體室的溫度控制在40℃；通入惰性氣體的流量為50sccm，所述惰性氣體為氦氣和氬氣的混合物。2、步驟(2)中：通入單體蒸汽到真空度為160毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為60w，放電時(shí)間為4500s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為300w，放電時(shí)間為650s；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：四種單官能度不飽和氟碳樹脂和二種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45％；所述單官能度不飽和氟碳樹脂為：2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、2-全氟辛基丙烯酸乙酯、3,3,3-三氟-1-丙炔和1-乙炔基-3,5-二氟苯；所述多官能度不飽和烴類衍生物為：1,6-己二醇二丙烯酸酯和二丙烯酸新戊二醇酯；步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓90毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為160μl/min；步驟(2)中所述等離子體放電方式為射頻放電，等離子體射頻放電過程中控制等離子體射頻的能量輸出方式為連續(xù)輸出。3、步驟(3)中：保持反應(yīng)腔體真空度為80毫托3min后通入大氣至一個(gè)大氣壓。實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例1基本的工藝步驟相同，不同的工藝參數(shù)如下：1、步驟(1)中：將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到150毫托，通入氮?dú)?；固體材料為家用電器；等離子體室的容積為560l，等離子體室的溫度控制在45℃；通入氮?dú)獾牧髁繛?50sccm。2、步驟(2)中：通入單體蒸汽到真空度為200毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為120w，放電時(shí)間為2400s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為400w，放電時(shí)間為320s；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：五種單官能度不飽和氟碳樹脂和三種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％；所述單官能度不飽和氟碳樹脂為：2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟十二烷基)乙基丙烯酸酯、1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯、3,3,3-三氟-1-丙炔和4-乙炔基三氟甲苯；所述多官能度不飽和烴類衍生物為：乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙烯苯和二丙烯酸乙二醇酯步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓150毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為450μl/min；步驟(2)中所述等離子體放電方式為電火花放電；3、步驟(3)中：保持反應(yīng)腔體真空度為110毫托4min后通入大氣至一個(gè)大氣壓。實(shí)施例5本實(shí)施例與實(shí)施例1基本的工藝步驟相同，不同的工藝參數(shù)如下：1、步驟(1)中：將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到180毫托，通入惰性氣體；固體材料為紡織品；等離子體室的容積為240l，等離子體室的溫度控制在55℃；通入惰性氣體的流量為220sccm，所述惰性氣體為氬氣。2、步驟(2)中：通入單體蒸汽到真空度為250毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為130w，放電時(shí)間為1500s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為450w，放電時(shí)間為180s；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：一種單官能度不飽和氟碳樹脂和一種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80％；所述一種單官能度不飽和氟碳樹脂物為：(2h-全氟丙基)-2-丙烯酸酯；所述一種多官能度不飽和烴類衍生物為：二縮三丙二醇二丙烯酸酯；步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓180毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為800μl/min；步驟(2)中所述等離子體放電方式為中頻放電；3、步驟(3)中：保持反應(yīng)腔體真空度為140毫托4min后通入大氣至一個(gè)大氣壓。實(shí)施例6本實(shí)施例與實(shí)施例1基本的工藝步驟相同，不同的工藝參數(shù)如下：1、步驟(1)中：將反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度抽到200毫托，通入惰性氣體；固體材料為3c產(chǎn)品；等離子體室的容積為50l，等離子體室的溫度控制在60℃；通入惰性氣體的流量為300sccm，所述惰性氣體為氦氣。2、步驟(2)中：通入單體蒸汽到真空度為300毫托，開啟等離子體放電，等離子體放電的功率為150w，放電時(shí)間為600s，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，制備致密涂層；致密涂層沉積完成后，調(diào)節(jié)等離子體放電的功率為500w，放電時(shí)間為60s；所述步驟(2)中通入的單體蒸汽成分為：四種單官能度不飽和氟碳樹脂和一種多官能度不飽和烴類衍生物的混合物，所述單體蒸汽中多官能度不飽和烴類衍生物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58％；所述四種單官能度不飽和氟碳樹脂為：3-(全氟-5-甲基己基)-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟十二烷基)乙基丙烯酸酯、1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯、3,3,3-三氟-1-丙炔、所述一種多官能度不飽和烴類衍生物為：1,6-己二醇二丙烯酸酯；步驟(2)中：通入單體蒸汽為將單體通過加料泵進(jìn)行霧化、揮發(fā)，由低壓200毫托引入反應(yīng)腔體，所述通入單體蒸汽的流量為1000μl/min；步驟(2)中所述等離子體放電方式為微波放電；3、步驟(3)中：保持反應(yīng)腔體真空度為200毫托5min后通入大氣至一個(gè)大氣壓。上述實(shí)施例1到實(shí)施例6得到的防塵表面進(jìn)行測(cè)試，得到優(yōu)異的防水、防油和防塵性能，測(cè)試結(jié)果如下：水接觸角水粘附性油接觸角防塵性能實(shí)施例1115°滾動(dòng)角大于90°，粘水85°少量灰塵粘附實(shí)施例2128°滾動(dòng)角40°，不粘水97°基本無灰塵粘附實(shí)施例3140°滾動(dòng)角15°，不粘水113°基本無灰塵粘附實(shí)施例4126°滾動(dòng)角23°，不沾水108°基本無灰塵粘附實(shí)施例5133°滾動(dòng)角18°，不沾水110°基本無灰塵粘附實(shí)施例6128°滾動(dòng)角20°，不沾水105°基本無灰塵粘附當(dāng)前第1頁12