介紹

氟代Parylene是Parylene家族的新一代衍生物，包括苯環(huán)取代——派瑞林熒光F和亞甲基取代——Parylene HT兩類。氟原子的引入能夠較好地改善薄膜的電學性能、熱穩(wěn)定性和抗紫外性能。派瑞林熒光F的中文全稱為4,5,7,8,12,13,15,16-八氟[2.2]對環(huán)芳烷。

圖一 派瑞林熒光F

成膜原理

與其它Parylene原料類似，派瑞林熒光F薄膜的制備需在專用的真空涂覆設(shè)備上進行，設(shè)備主要由升華爐、裂解爐、沉積腔室、冷阱和真空系統(tǒng)幾部分組成。成膜過程也包括如下3個步驟：

(1)固體環(huán)二體在一定溫度下升華為氣態(tài)環(huán)二體；

(2)在較高溫度下氣態(tài)環(huán)二體裂解為活性單體自由基；

(3)單體自由基進入沉積腔室后，在基體表面沉積聚合形成均勻無針孔并與物體形狀一致的派瑞林熒光F薄膜。

薄膜的制備工藝

采用VPC-960派瑞林CVD鍍膜設(shè)備，以石英玻璃板為基體，通過真空化學氣相沉積方法制備了派瑞林熒光F薄膜。在制備過程中，基體溫度、基體表面狀態(tài)、升華溫度、裂解溫度、沉積室壓力等因素對膜性能和質(zhì)量都有一定影響：沉積室本底壓力高雜質(zhì)氣體含量高，自由基容易失去活性，形成短鏈聚合物的堆積；升華溫度過高會增加氣體進入沉積腔室的壓力差，使得薄膜沉積速率過快成膜質(zhì)量差；裂解溫度也會影響薄膜質(zhì)量，過高會造成環(huán)二體原料的過裂解，過低則會導致環(huán)二體裂解不完全。

最高升華溫度為100℃，裂解溫度為680℃，沉積腔室本底真空10mT，沉積壓力為32mT。所得派瑞林熒光F涂層連續(xù)、均勻、致密，具有高的介電強度和低的介電常數(shù)且熱穩(wěn)定性好，可以作為各種復雜形狀電子器件的保護膜使用。而且真空化學氣相沉積過程無須使用溶劑，不會產(chǎn)生很大的環(huán)境污染。

派瑞林熒光F在耐高低溫，派瑞林F涂層能長期使用的溫度200℃，比parylene C粉和N粉的耐溫明顯高很多，所以有耐高溫要求的產(chǎn)品建議使用parylene F粉鍍膜，如測試高溫的傳感器，在高溫環(huán)境中工作的機械部件等。同時抗紫外等方面具有較強的優(yōu)勢，很好地彌補了傳統(tǒng)Parylene材料的缺陷。此外，Parylene F也具有傳統(tǒng)Parylene材料的防水和電絕緣等優(yōu)良性能，可以應(yīng)用到醫(yī)療器械、汽車、馬達開關(guān)、可穿戴設(shè)備以及具有高附加值的LED上。

改性聚碳酸酯儲能

對商用聚合物電容器高溫下載流子輸運加劇、儲能密度與充放電效率驟降的瓶頸，將派瑞林熒光F作為寬禁帶小分子摻雜劑引入聚碳酸酯（PC）基體，通過理論計算與實驗驗證表明，PF不僅能憑借5.892 eV的寬禁帶與PC形成電子陷阱，還可與PC主鏈的芳香C-H鍵形成H-F氫鍵，二者協(xié)同抑制高溫載流子遷移與電導損耗，顯著提升復合介質(zhì)擊穿強度；其中1 wt% PF/PC復合膜在150 ℃、540 kV/mm電場下實現(xiàn)4.015 J/cm3的儲能密度與84%的充放電效率，較純PC提升68.9%，且經(jīng)10000次充放電循環(huán)性能保持穩(wěn)定，綜合性能遠超商用BOPP薄膜[1]。

圖二 在150℃下商業(yè)BOPP與PF改性PC薄膜的性能對比

參考文獻

[1]FENG Y, YU Y, TENG Y, et al. Achieving superior high-temperature energy storage performance in polycarbonate via small molecule traps and hydrogen bonding[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2026, 14: 8108.