Parylene系列薄膜在防潮保护中的应用

聚对二甲苯(Parylene)系列膜最早是由Szwarc在1947年发现的,直到1953年美国UnionCarbide公司首先推出Gorham法,即利用化学气相沉积(CVD)法制备高分子涂层材料,才实现了聚对二甲苯系列膜的实际应用。通过在苯环上引入不同的基团或侧链(如氯基、氟基、羟基、羧基等)可得到一系列不同结构的Parylene系列膜。无取代及以氯基取代的聚对二甲苯膜,最常用的有三种:N型、C型、D型,其分子结构式如图1所示。

图1 Parylene分子结构式

聚对二甲苯系列膜具有优良的物理机械性能、耐溶剂性、水汽与气体隔绝性能、电绝缘性以及生物相容性等多种特性,在活性材料防护、微电子集成电路、磁性材料、光纤光缆密封件、文物防护等诸多领域有着广泛应用。

Parylene系列薄膜在防潮保护中的应用

Parylene薄膜独特的沉积聚合过程决定了其优良的力学性能、耐溶剂性和超强的水汽与气体阻隔性能。这类聚合物能抵抗除芳烃外的所有溶剂的渗透,也很少受强氧化剂的影响,而且是很好的阻燃剂。此类薄膜在强酸(如硝酸)或强碱(如氢氧化钠)溶液中长期浸泡,膜的外观和强度均不起变化。早在20世纪70年代初,就被美国军用标准认定为能用于电子电路的优质保护涂层材料,应用于电子和航空航天领域,之后陆续被应用于各类活性材料的防腐蚀、防潮解保护中,被应用于一些珍贵的文物、图书的防潮、防霉、防盐雾保护中。

在活性材料防护中的应用

在潮湿的环境中,材料会吸收贮存环境中的水汽而腐蚀、变质;特别是一些化学性质非常活泼的活性粉体颗粒及其制品(如四氢铝锂、金属钠及易爆物品)等吸收环境中的水汽,变质会严重影响活性材料制品的使用性能与贮存寿命。汪国庆等人研究指出,Parylene薄膜包覆的变色硅胶浸入水中的防潮变色时间可达150d,防潮性能明显优于传统的环氧树脂与聚氨酯。同样地,达到微米级别厚度的薄膜被应用于活性颗粒及其制品防潮保护,制品表面防护后,其表面潮解、腐蚀速率将大大降低。

在文物、档案防护中的应用

Parylene系列膜,特别是C型薄膜,其水汽渗透系数极低;涂覆得到的均匀致密薄膜厚度可调、无应力、无张力,适用于文物、档案等珍贵材料的涂层防护。我国文物部门早在1993年起就开展了Parylene系列膜文物涂层保护研究。1995年上海博物馆、南京博物馆分别对古代的鱼皮衣、清代金佛像进行Parylene涂层处理,使得其与空气隔绝,不褪色、不变形,大大延长了其贮存寿命。

Parylene涂层开发应用近半个世纪以来,被广泛地应用于各类活性材料及其制品,以及文物图书档案的防潮保护中,起到了非常关键而重要的作用。