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我怎么知道我的产品中有100%涂有聚对二甲苯?

2020年03月07日 点击:

聚对二甲苯保形涂料是高度可靠的,并且在诸如军事植入物的军事传感器等应用中倍受追捧。因为聚对二甲苯涂层是无色的(透明的),薄的(微米级的)并且均匀地沉积在整个目标表面上,所以肉眼几乎看不见它们。但是,有一些方法可以检测或测试标准(MIL-STD,ASTM)指定的涂层质量。这些标准对涂料的聚对二甲苯保形涂料的包封性能进行了测试,具体取决于它们的使用位置。在不同条件(咸水,温度等)下的泄漏电流和加速寿命测试

同样,仔细研究化学和聚对二甲苯沉积工艺可以说明其优异的保形涂层性能。

  • 聚对二甲苯化学:

聚合物由重复且相同的单元(单体)形成。因此,由这些单体建立化学键形成聚合物的薄膜。碱性聚对二甲苯分子称为聚对亚二甲苯(聚对二甲苯N,见图1)单体,由于它提供室温真空沉积和相对便宜的前体材料,因此在许多应用中也得到了高度应用。Szwarc(1947)首次观察到聚对二甲苯是对二甲苯的真空热解(热分解)产物[1]。后来,Gorham(1966)改进了该工艺,他使用二对二甲苯而不是对二甲苯,收率提高到100%[2]。如今,Gorham方法已被用于真空沉积聚对二甲苯保形涂层。Gorhams方法产生线性聚对二甲苯薄膜。

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图1聚对二甲苯(Parylene N-C16H16)的聚合路线

 

  • 聚对二甲苯沉积工艺:

聚对二甲苯的化学气相沉积(CVD)过程分为三个步骤(升华,热解,沉积)。最终涂层形成在目标表面(弹性体,玻璃,金属,纸张,塑料等)上。为了提高在目标表面上的附着力,要格外小心清洁表面。随后,使用粘合促进剂如硅烷(A-174)处理样品表面。助粘剂以在表面和聚对二甲苯之间提供高强度键界面的方式形成分子的单层。

  1. 升华:一旦聚对二甲苯粉末前体升华,就会进行涂覆过程,

  2. 热解:在一定温度以上发生热解,形成单体。前体的热解定义为材料在惰性气氛中在高温下的热分解,并且该反应是不可逆的。

  • 沉积:单体以允许顶层在其上生长的方式沉积为薄层。同时,单体渗透到最小的空隙中,形成均匀,无空隙的保形涂层。表征技术和军事标准:

如今,任何一种产品的标准化都遵循既定规则。例如,军事标准被国防部用于标准化用于军事用途的产品,并且也被其他行业普遍采用。同样,医疗应用中使用的零件和产品也经过了严格的要求标准化。在重复使用条件下,使用此类标准来确定产品的设计和要达到的测试极限。标准电子电气部件的测试方法由MIL-STD-202确定,其中描述了密封,机械,化学和热性能的测试方法[4]。MIL-I-46058 C [5]也涵盖了用作PCB密封剂的聚对二甲苯XY测试。

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机械撞击和故障:传感器在使用条件下可能会遇到摩擦,压缩,拉应力和弯曲。在此类系统中使用的保护层,绝缘体,介电材料必须具有可承受此类机械力的机械性能,以延长其在现场的使用寿命。

温度:

(i)温度的突然变化(热冲击)

(ii)高温,以及

(iii)极冷会影响电子零件中使用的保护层(例如介电层,密封件)的功能。

湿度/水分:在海军作战中,医疗植入物暴露于盐水中会由于零件的腐蚀和氧化而损坏电子电路。

化学药品:氧化性气体,酸性碱性液体会不可避免地穿过保护层,从而导致设备故障。

示例案例和替代方法:

在医疗应用中,很多时候需要使用具有100%覆盖率的生物相容涂层来密封与体液接触的植入物或设备。该涂层有望电气隔离和保护电子零件。Parylene-C是一种生物相容的保形涂料,在一项研究中,使用泄漏电流测试来研究Parylene-C膜的封装性能,结果表明该膜具有气密保护以及长期(> 100天)稳定性[ 6]。在同一研究中,对聚对二甲苯样品进行了加速寿命测试(85%相对湿度(RH)和85°C)20天,光学显微镜未发现其结构发生任何变化。可以使用类似的方法来展示聚对二甲苯的保形涂层和出色的保护性能。


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