【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種烴類聚合物表面快速碳化方法，即通過等離子體注入的方式在材料表面構建一層非晶碳膜，屬于烴類聚合物材料表面處理領域。
技術介紹
1、烴類聚合物表面表面改性有很多方法，如化學氣相沉積，原子層沉積等化學方法和和磁控濺射等物理方法。可以通過各種方法來對烴類聚合物表面進行改性，來使得材料達到使用要求。
2、碳膜由于其高導電性，高導熱性，高潤滑性等性質受到了工業界的廣泛關注，當前用于烴類聚合物表面碳膜制備的技術主要有以下幾種：蒸鍍，激光燒蝕，dlc(diamond?likecarbon，類金剛石)膜沉積等，這些方法都有著各自的缺點。蒸鍍所得涂層厚度不均勻，同時膜層與基底結合力不強；激光燒蝕成本高，耗氣量大，同時材料表面質量穩定性不是很好；dlc膜則有著涂層內應力較大的缺點。
技術實現思路
1、為了解決現有碳膜制備手段的不足，本專利技術提供了一種烴類聚合物材料表面碳膜及其制備方法，該方法不僅能滿足薄膜均勻性和結合力的要求，同時效率更高。
2、一方面，本專利技術提供了一種含氧高分子表面碳膜，包括烴類聚合物材料作為基體，以及原位生成的具有大共軛結構的非晶碳膜；
3、優選地，所述烴類聚合物材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的至少一種。
4、較佳的，所述烴類聚合物表面碳膜在可見光區的吸光度為0.1～0.5。
5、較佳的，所述具有大共軛結構的非晶碳膜在拉曼1580cm-1g峰處強度為4000-10。
6、另一方面，本專
7、本專利技術主要是采用離子注入法在烴類聚合物表面原位形成一層非晶碳膜涂層，可提高材料表面的石墨化度和吸光程度，以后的應用中有著較大潛力。
8、本專利技術提出一種簡便的利用離子注入在烴類聚合物表面構建一層非晶碳膜的方法。等離子體浸沒離子注入(piii)是通過應用高電壓脈沖直流，將等離子體中的加速離子作為摻雜物注入合適的基體或置有電極的半導體芯片的靶的一種表面改性技術。具有效率高，涂層和基底結合力好等優點。烴類聚合物表面進行等離子體浸沒注入時，高能粒子轟擊材料會導致材料表面發生分子鏈的斷裂、交聯、脫氫脫氧和碳化等過程，最終導致材料表面形成類石墨的碳化改性層。
9、較佳的，所述等離子體浸沒式離子注入所用等離子體為氫等離子體、氬等離子體、氧等離子體和氮等離子體。本專利技術中，不同等離子體注入后產生碳膜石墨化程度不同，其原理在于：正離子的不同親核能力對碳鏈的活化能力會對影響類石墨結構的形成。
10、本專利技術中，利用氫等離子體在烴類聚合物表面注入產生非晶碳膜的機理為：一方面，高能粒子的轟擊會導致材料表面形成不飽和碳，不飽和碳之間相互交聯可以使材料表面形成類石墨結構；另一方面，氫正離子具有親電特性，可以和不飽和鍵加成生成碳正離子，隨后碳正離子的親電性會讓他和其他富電子基團反應。氫只能有一個共價鍵，所以氫注入過程中的碳正離子只能和其他不飽和碳反應，從而實現了環狀結構的相互連接及石墨化程度的增強。同時氫正離子的弱親電性使其可以相對輕易的從碳鏈中解離，從而不破壞原有的共軛體系。
11、本專利技術中，利用氬等離子體在烴類聚合物表面注入產生非晶碳膜的機理為：高能粒子的轟擊會導致材料表面形成不飽和碳，不飽和碳之間相互交聯可以使材料表面形成類石墨結構。其中，烴類聚合物碳化機理為正離子親核性對碳鏈的活化。
12、本專利技術中，利用氧等離子體在烴類聚合物表面注入產生非晶碳膜的機理為：高能粒子的轟擊會導致材料表面形成不飽和碳，不飽和碳之間相互交聯可以使材料表面形成類石墨結構，但是氧等離子體易于加成材料表面，破壞掉材料表面的共軛結構，因此材料表面石墨化程度較低。其中，烴類聚合物碳化機理為正離子親核性對碳鏈的活化。
13、較佳的，所述等離子體浸沒式離子注入的參數包括：離子注入設備本底真空度為1×10-4～1×10-2pa，通入氣體流量為1～100sccm，工作真空度為1×10-2～5×100pa，離子源功率為50～1200w，負電壓為10kv～50kv，占空比為10％～80％；所述通入氣體為氫氣、氬氣、氧氣或氮氣。
14、本專利技術的有益效果：
15、1)本專利技術提供方法處理后產生的非晶碳膜和基底材料間結合力優良，不會有涂層脫落等現象；
16、2)本專利技術所提供的烴類聚合物表面碳膜的制備方法，工藝簡單、條件易控。
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1.一種烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，包括：烴類聚合物材料作為基體，以及原位生成的具有大共軛結構的非晶碳膜；
2.根據權利要求1所述的烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，所述烴類聚合物表面碳膜的拉曼1580cm-1G峰處強度為1000～25000。
3.根據權利要求1或2所述的烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，所述烴類聚合物表面碳膜在可見光區的吸光度為0.1～0.5。
4.一種烴類聚合物表面碳膜的制備方法，其特征在于，通過等離子體浸沒式離子注入的方式，在烴類聚合物材料表面制備具有大共軛結構的非晶碳膜。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述等離子體浸沒式離子注入所用等離子體為氫等離子體、氬等離子體、氧等離子體。
6.根據權利要求4或5所述的烴類聚合物表面的改性方法，其特征在于，所述等離子體浸沒式離子注入的參數包括：離子注入設備本底真空度為1×10-4～1×10-2Pa，通入氣體流量為1～100sccm，工作真空度為1×10-2～5×102Pa，離子源功率為50～1200W，負電壓為10～50kV，占空比為10％～
...【技術特征摘要】
1.一種烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，包括：烴類聚合物材料作為基體，以及原位生成的具有大共軛結構的非晶碳膜；
2.根據權利要求1所述的烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，所述烴類聚合物表面碳膜的拉曼1580cm-1g峰處強度為1000～25000。
3.根據權利要求1或2所述的烴類聚合物表面碳膜，其特征在于，所述烴類聚合物表面碳膜在可見光區的吸光度為0.1～0.5。
4.一種烴類聚合物表面碳膜的制備方法，其特征在于，通過等離子體浸沒式離子注入的方式，在烴類聚合物材料表面制備具有大共...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉宣勇，周俊杰，譚繼，馬小涵，
申請(專利權)人：中國科學院上海硅酸鹽研究所，
類型：發明
國別省市：
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