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专利摘要

本发明公开了一种聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜及其制备方法与应用。所述聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜包括形成于聚醚醚酮基体表面的在厚度方向上依次层叠的等离子体诱导原位转变层和非晶碳基薄膜表层。所述制备方法包括：采用等离子体诱导方法，在聚醚醚酮基体表面生长等离子体诱导原位转变层；以及，在所述等离子体诱导原位转变层表面类外延生长形成非晶碳基薄膜表层，获得聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜。本发明的非晶碳基薄膜具有良好的膜基结合强度及良好的力学性能和摩擦适应性，能使聚醚醚酮塑料基体在苛刻工况环境下具体高结合力、良好减摩抗磨性能，能够有效解决聚醚醚酮表面非晶碳基薄膜材料优异防护得以充分发挥的难题。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202010083830.0
申请日期:
2020-02-10
专利申请人:
中国科学院宁波材料技术与工程研究所
分类号:
C23C16/26 ; C23C16/02 ; C23C16/50 ; C23C16/455 ; C08J7/12 ; C08J7/06 ; C08L61/16
发明/设计人:
王永欣，苏云飞，管文，王立平，薛群基
权利要求: 1.一种聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜，其特征在于包括形成于聚醚醚酮基体表面的在厚度方向上依次层叠的等离子体诱导原位转变层和非晶碳基薄膜表层。2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜，其特征在于：所述等离子体诱导原位转变层的厚度为10～100nm；和/或，所述非晶碳基薄膜表层的厚度为500～2000nm。3.根据权利要求1所述的聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜，其特征在于：所述聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜在真空环境下的摩擦系数为0.02～0.06，在大气环境下的摩擦系数为0.18～0.28，在海水环境下的摩擦系数为0.16～0.24；和/或，所述聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜与聚醚醚酮基体的膜基结合强度为12～20N；和/或，所述聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜的纳米硬度为12～18Gpa，弹性模量为90～98Gpa。4.如权利要求1-3中任一项所述的聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜的制备方法，其特征在于包括：采用等离子体诱导方法，在聚醚醚酮基体表面生长等离子体诱导原位转变层；以及，在所述等离子体诱导原位转变层表面类外延生长形成非晶碳基薄膜表层，获得聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括：采用惰性等离子体对聚醚醚酮基体表面进行一次处理；以烃类等离子体对一次处理后的聚醚醚酮基体进行二次处理，从而在所述聚醚醚酮基体表面形成等离子体诱导原位转变层，同时也在所述等离子体诱导原位转变层表面类外延生长形成非晶碳基薄膜表层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于具体包括：向反应腔室内通入惰性气体，以灯丝离子源对惰性气体进行离化，并对聚醚醚酮基体施加偏压从而进行所述的一次处理，所述一次处理的工艺条件包括：基体偏压为-100～-400V，惰性气体流量为25～60sccm，所述一次处理的时间为10～25min。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于具体包括：向所述反应腔室内通入烃类气体作为工作气体，以偏压电源对工作气体进行离化，形成烃类等离子体，从而诱导聚醚醚酮基体表面原位转变形成等离子体诱导原位转变层，以及同时在所述等离子体诱导原位转变层表面类外延生长形成非晶碳基薄膜表层，所述二次处理的工艺条件包括：离子源电流在5A以下，基体偏压为-500～-1000V，工作气体流量为300～700sccm，反应腔室气压为0.1～1Pa。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述惰性气体包括氩气；和/或，所述烃类气体包括烷烃类气体、烯烃类气体和炔烃类气体中的任意一种或两种以上的组合，优选的，所述烷烃类气体包括甲烷，所述烯烃类气体包括乙烯，所述炔烃类气体包括乙炔；和/或，所述制备方法还包括：在对所述聚醚醚酮基体表面进行二次处理之前，先对所述聚醚醚酮基体表面进行清洗，并将反应腔室抽真空至真空度在3×10-5Pa以下。9.权利要求1-3中任一项所述的聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜在聚醚醚酮基体材料表面防护领域中的用途。10.一种装置，包括聚醚醚酮基体材料，其特征在于：所述聚醚醚酮基体材料上还设置有权利要求1-3中任一项所述的聚醚醚酮表面防护用非晶碳基薄膜。