Химия и технология лакокрасочных покрытий

ПОЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ БОМБАРДИРОВКИ

Получение покрытий под действием электронно-ионной бом­бардировки основано на способности частиц высоких энергий вызы­вать диссоциацию молекул органических веществ, находящихся в конденсированном состоянии на подложке. Образующиеся при этом активные осколки молекул - радикалы и ионы - вступают в реакции взаимодействия друг с другом и с молекулами недиссоциированных веществ, образуя полимерные покрытия.

Электронная бомбардировка и электрические разряды могут вы­зывать химические превращения не только мономеров, но и ве­ществ, не полимеризующихся в обычных условиях (ароматические и алифатические углеводороды, кремнийорганические соединения и др.). Это позволяет разнообразить свойства получаемых покрытий. Обра­зование покрытий на подложке происходит при небольших концен­трациях веществ в газовой фазе (обычно давление паров не превы­шает 10-2 Па). Учитывая это, а также ингибирующее влияние кисло­рода воздуха на полимеризационные процессы, покрытия получают при глубоком вакууме, порядка 10-1-10~3 Па. Все это ограничивает возможности способа, тем не менее он получил уже промышленное применение.

Электронное облучение. Механизм образования покрытий при действии электронного пучка достаточно сложен. В зависимости от химической природы облучаемых соединений преобладает ради­кальная или ионная (катионная) полимеризация. Получены покры­тия из бензола, толуола, алкилсилоксанов, стирола, метилметакрила - та, бутадиена и других мономеров. Источником электронов служат электронные пушки. Оптимальные условия получения покрытий:

Энергия электронов, эВ 150-400

Плотность тока, А/м2 2-4

Давление в реакционной камере, Па 10ч-10_3

Тлеющий разряд. Для получения покрытий применяют низко­частотный (до 100 кГц) и высокочастотный (до 100 МГц) разряды. Их создают в газоразрядной трубке (камере) путем подачи напряже­ния (300-500 В) на параллельно расположенные электроды.

На рис. 7.51, А приведена схема установки для получения покры­тий в тлеющем разряде. Сначала камеру вакуумируют (создают давле­ние порядка 10~ Па), затем систему очищают от примесей кислорода,

Проводя газоразрядный процесс в среде аргона, после чего аргон заменяют на пары вещества, служащего исходным материалом для получения покрытия. Осаждение полимера происходит на катоде, что позволяет предположить катионный механизм поли­меризации. Обычно покрытия получают при следующих пара­метрах:

Частота тока, кГц

Плотность тока, А/м2

Давление в реакционной камере, Па

Межэлектродное расстояние, мм

Продолжительность осаждения, мин

С применением промышленных установок типа УВН-1, УВР-4 получены покрытия из метана, толуола, фурфурола, гексаметилди - силоксана, виниловых, акриловых, аллиловых и других мономеров. Их толщина от 10 нм до 1 мкм, т. е. в пределах толщин сверхтонких покрытий.

Покрытия, получаемые в тлеющем разряде, как и при воздейст­вии электронного пучка, используют в качестве тонкопленочной изоляции при изготовлении конденсаторов и изделий микроэлек­тронной техники, а также для противокоррозионной защиты мел­ких изделий.