具有喷涂表面的制品的制作方法

专利名称：具有喷涂表面的制品的制作方法
技术领域：
本实用新型的一个或多个实施例涉及等离子体涂层。
背景技术：
等离子体涂层用于调节材料的表面特征以控制材料的表面能，用于促进焊接、产 生润滑性、提供防蚀保护、和/或改进抗划伤性。可通过具有更高沉积速率和更短的周期时间的顺序工艺涂覆等离子体涂层，例如 通过大气压空气等离子体(atmospheric pressure air plasma, APAP)形成的涂层。由于 APAP涂层是在大气压中涂覆，适合用在APAP喷涂工艺中的单体的类型和/或化学性是有限 的。此外，对于许多涂层涂覆，与等离子体喷涂工艺相关的未受控制的过度喷射 (over-spray)可能会有问题。过度喷射可能会以不理想的方式影响涂层均勻性，通常产生 APAP等离子体的半影。例如，未受控制的过度喷射可引起随机形成具有不受控制的化学含 量的多重涂层并从而引起不理想的成份不均勻。

实用新型内容根据本实用新型的至少一个方面，提供了一种在基质表面形成聚合涂层的方 法。在至少一个实施例中，该方法包含提供具有出口的等离子体枪；将预聚物分子引入 等离子体枪的出口内以形成多个预聚物分子片作为包括直接喷射(direct-spray)部分 和过度喷射部分的等离子体输出；使直接喷射部分和过度喷射部分至少部分彼此隔离以 分别获得隔离的直接喷射部分和隔离的过度喷射部分；并通过出口将隔离的直接喷射部 分和隔离的过度喷射部分的至少一部分涂覆在基质的表面上以形成底部聚合涂层(base polymerizedcoating) 0在至少另一个实施例中，等离子体枪在大气压下操作。在至少再一个实施例中，隔离步骤进一步包括遮蔽至少部分直接喷射部分和/或 过度喷射部分以分别形成隔离的直接喷射部分和隔离的过度喷射部分。在至少又一个实施例中，该方法进一步包含在涂覆步骤之前混合隔离的直接喷射 部分和隔离的过度喷射部分以形成用于涂覆步骤的混合物。在至少又一个实施例中，该方法进一步包含在涂覆步骤之后引导直接喷射部分和 过度喷射部分的第二部分的涂覆以形成与底部聚合涂层接触的第二聚合物涂层。在至少又一个实施例中，该方法进一步包含形成顶部涂层与从由表面、底部聚合 涂层、第二聚合物涂层或其任意组合构成的组中选择的区域接触，其中顶部涂层通过第二 等离子体枪涂覆。顶部涂层为选择性地在顺序工艺中通过第二等离子体枪涂覆。在至少又一个实施例中，引入步骤进一步包括改变传输至等离子体枪的能量的 量。该改变步骤选择性地进一步包括调整从出口至基质表面的距离。根据本实用新型的至少另一个方面，提供了一种具有适合强化胶接的喷涂表面的制品。在至少一个实施例中，该制品包含具有表面的基质；与该表面的至少一部分接触并 具有第一受控化学性的第一聚合物涂层；与该表面的至少第二部分和/或至少第一聚合物 涂层的一部分接触的第二聚合物涂层，第二聚合物涂层具有第二受控化学性；其中第一聚 合物涂层和第二聚合物涂层均为随机组成片段的预聚物分子的交联聚合物；其中第一聚合 物涂层和第二聚合物涂层之间的碳差异(基于各个涂层中总原子数中碳原子的百分比)在 15% -65%之间。在至少另一个实施例中，第一聚合物涂层和第二聚合物涂层均分别具有-40% 的范围内的碳原子百分比(基于各个涂层中的总原子数)以分别实现第一受控化学性和第 二受控化学性。预聚物分子选择性地为六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane)。根据本实用新型的制品具有适合强化胶接的喷涂表面。特别的，喷涂表面的碳含 量可有控性的予以调节。
通过参考下面对一个或多个本实用新型实施例的描述和附图，本实用新型的上述 和其它特征对本领域技术人员将更为显而易见。其中图1描述了根据一个实施例的等离子体枪；图2A-2H描述了从图1中的等离子体枪发出的等离子体输出的多种喷射模式；图3A和3B均示意性描述了根据一个实施例在基质表面上形成多个涂层的流程；图4描述了根据一个实施例使用不同等离子体涂覆装置用于在基质表面上形成 多个涂层的顺序流程；图5描述了根据一个实施例在硅片样本上的空气等离子体涂层样式；图6描述了根据一个实施例在条件“a”下涂覆的“A”侧涂层的X射线光电子能谱 (此后称为XPS)深度剖析；图7描述了根据一个实施例的在条件“a”下涂覆的“B”侧涂层的XPS深度剖析；图8描述了根据一个实施例的在条件“b”下涂覆的“A”侧涂层的XPS深度剖析；图9描述了根据一个实施例的在条件“b”下涂覆的“B”侧涂层的XPS深度剖析。
具体实施方式
现在将详细描述发明人所已知的本实用新型的组成、实施例和方法。然而，应该理 解的是，所公开的实施例仅仅是本实用新型的示例，其可以按照不同的和替换性的形式来 实施。因此，这里公开的具体细节不应该被理解成是限制性的，而仅仅是具有代表性的基 础，用来教导本领域技术人员以不同方式利用本实用新型。在按照最宽的范围来描述本实用新型的过程中，除了明确说明之外，本说明书中 用来说明材料的量或反应条件和/或使用量的所有数量应该被理解为用词语“大约”修饰。 在所述及的数值界限内的实践通常是优选的。关于本实用新型的一个或多个实施例对适于给定目的的一组或一类材料进行描 述，这种描述意味着所述组或类中的任意两个或更多的成员的混合物是合适的。化学术语 中对成分的描述表示在加入说明书中载明的任何组合中时的成分，并且不必排除在混合时 混合物的成分之间在化学上的相互作用。首字母缩略词或其它缩写词的第一次定义应用 于本说明书中在后面使用的所有相同的缩写词，并在做了适当的修正之后应用于最初定义的缩写词的正常语法变化。除非相反地明确提及，否则通过与前文或后文测量同一特性的 技术相同的技术来确定对特性的测量。已经发现在使用预聚物分子的等离子体喷涂工艺期间发生的过度喷射形成交联 涂层，与由直接冲击喷涂形成的涂层相比(其在本文中称为直接喷射)具有例如己烷稳定 性的特性。当采用己烷处理的超声处理进行评估时，发现由过度喷射形成的涂层以基本上 与直接喷射形成的涂层所探测到的交联的类型和范围相类似的方式交联。这样，在根据本 实用新型的至少一个实施例中没有像通常公开的那样最小化过度喷射，而是有利地利用了 等离子体的过度喷射。如在一个或多个实施例中惯用的，术语“己烷稳定性”指的是交联涂层抵抗与超声 处理相关的己烷萃取的特性。当六甲基二硅氧烷(也称为HMDS0)用作预聚物分子以形成 HMDSO衍生等离子体涂层时，正确交联的HMDSO涂层不易受到己烷萃取，同时未正确交联的 HMDSO涂层会溶解入己烷溶液并变得与基质涂层明显分离。还已发现可调节等离子体的直接喷射和过度喷射的喷射截面和喷涂内容，使得可 以有效地控制产生的涂层的化学性、疏水性、和/或均勻性。此外，本实用新型的一个或多 个实施例包括形成各层中化学性控制不同的多层涂层。进一步发现过度喷射和直接喷射可导致具有不同受控化学成分的涂层，特别是碳 原子占每个各自涂层总原子数百分比不同的涂层。这样，可以独立调整空气等离子体的直 接喷射和过度喷射从而可以由此产生具有受控化学性的涂层。如本说明书中使用的，除非另外提出，术语“直接喷射部分”指的是由预聚物分子 的反应片段与空气等离子体接触同时在基质表面上接触并互联而形成涂层的喷射区域。如本说明书中使用的，除非另外提出，术语“过度喷射部分”指的是由预聚物分子 的反应片段未与空气等离子体流额外接触而在基质表面上接触并互联而形成涂层的喷射 区域。根据本实用新型的至少一个方面，提供了在基质表面形成聚合涂层的方法。在至 少一个实施例中，如图1、2A-2H、和3A-3B中所描述的，该方法包含提供具有出口 106的等 离子体枪102 ；将至少一种预聚物分子108引入等离子体枪102的出口 106内以形成多个 预聚物分子片段作为包括直接喷射部分112和过度喷射部分114的等离子体输出110 ；使 直接喷射部分112和过度喷射部分114至少部分彼此隔离以分别获得隔离的直接喷射部分 (例如图2B中的区域“D”)和隔离的过度喷射部分(例如图2B中的区域“0”)；如图3B中 所描述，通过出口将隔离的直接喷射部分和隔离的过度喷射部分的至少一部分涂覆在基质 206的表面207上以形成基底聚合涂层。等离子体枪选择性地在大气压下操作。在某些具体示例中，可通过管107将至少一种预聚物分子引入出口 106内。管107 可连接至或整体构造至出口 106。应了解，管107应由与要被引入的预聚物分子108温度相 适的材料制成或保持在与要被引入的预聚物分子108温度相适的状况下。作为示例，在以 气相导入预聚物分子108的情况下，需加热管107且管107的材料应当维持特定的升高的 温度，这样可以有效地降低或消除不需要的冷凝。在至少另一个实施例中，如图2A-2H中所描述并将在下文中更加详细地描述的， 隔离步骤进一步包括至少部分遮蔽直接喷射部分和/或过度喷射部分以分别形成隔离的 直接喷射部分和隔离的过度喷射部分。[0038]如本文所述可用于喷涂的表面的示例可包括但不限于类玻璃材料、薄挡风玻璃、 用于车辆的玻璃、玻璃、蚀刻玻璃、具有玻璃料的玻璃、有色玻璃、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、 氧化锆、过渡金属化合物、钢、碳酸盐、生物相容性材料、磷酸钙盐矿物质、磷酸四钙、磷酸二 钙、磷酸三钙、磷酸二氢钙、一水磷酸二氢钙、羟基磷灰石、层压电路板、环氧树脂、木头、纺 织品、天然纤维、热塑性塑料、和热固性塑料。可通过利用喷嘴适配器协助隔离步骤。如图2A中所示，可将喷嘴适配器连接至等 离子体枪102的出口 106，且喷嘴适配器可采取矩形切口、正方形、圆形、椭圆形、或任何合 适用于使用的形状的横截面出口形式。在至少另一个实施例中，且如图2A中所描述，具有矩形横截面出口 118的喷嘴适 配器116连接至等离子体出口 106，这样可独立并选择性地遮蔽各个过度喷射部分114(图 1)和直接喷射部分112 (图1)以分别形成隔离的直接喷射部分和隔离的过度喷射部分。在至少一个具体实施例中，且如图2A中以截面图所描述的，从喷嘴适配器116喷 射出的受控等离子体输出120a显示为具有9个区域，其中中央区域“IX”对应于从直接喷 射部分112生成的隔离的直接喷射部分；而区域“I”至“VIII”对应于从过度喷射部分114 生成的隔离的过度喷射部分的多个部分。如图2B中所描述的，当阻挡或遮蔽喷射区域“ I ”至“ III ”和“VI ”至“VIII ”以充 分阻止等离子体流时，从出口 118形成横向伸长的喷射剖面。随着等离子体枪102以图3A 中所示的方向移动，受控等离子体输出120b可导致形成三层涂层，其中以连续方式涂覆各 层，而涂层的中间层由隔离的直接部分“D”形成，其中两个由隔离的过度喷射部分“0广和 “02”的形成的独立涂层位于中间层两侧。如图2C中所描述的，当遮蔽喷射区域“I”至“III”、“VI”至“VIII”和“IX”以充 分阻止等离子体流时，从出口 118形成不连续的横向喷射截面。随着等离子体枪102以图 3A中所示的方向移动，受控等离子体输出120c可导致形成双层涂层，其中以连续方式涂覆 各层，而每层均具有对应于隔离的过度喷射部分“0”的化学组份。如图2D中所描述的，当阻挡或遮蔽喷射区域“I”至“IV”和“VI”至“VIII”以充 分阻止等离子体流时，从出口 118形成横向对齐的喷射截面。随着等离子体枪102以图3A 中所示的方向移动，受控等离子体输出120d可导致形成双层涂层，其中以连续方式涂覆各 层，而第一层具有对应于隔离的过度喷射部分“0”的化学组份且第二层具有对应于隔离的 直接喷涂部分“D”的化学组份。如图2E中所描述的，当阻挡或遮蔽喷射区域“I”至“III”和“V”至“VIII”以充 分阻止等离子体流时，从出口 118形成横向对齐的喷射截面。随着等离子体枪102以图3A 中所示的方向移动，受控等离子体输出120e可导致形成双层涂层，其中以连续方式涂覆各 层，而第一层具有对应于隔离的直接喷涂部分“D”的化学组份且第二层具有对应于隔离的 过度喷射部分“0”的化学组份。如图2F中所描述的，当喷射区域“I”至“VIII”均被阻挡或遮蔽以充分阻止等离 子体流而仅有区域“IX”保持打开时，从出口 118形成单一直接喷射截面。随着等离子体枪 102以图3A中所示的方向移动，受控等离子体输出120f可导致形成具有对应于隔离的直接 喷涂部分“D”的化学组份的单层涂层。如图2G中所描述的，当喷射区域“I”至“IV”、“VI”至“VIII”和“IX”均被阻挡
6或遮蔽以充分阻止等离子体流时，从出口 118形成区域“V”中的单一过度喷射截面。随着 等离子体枪102以图3A中所示的方向移动，受控等离子体输出120g可导致形成具有对应 于隔离的过度喷射部分“0”的化学组份的单层涂层。如图2H中所描述的，当阻挡或遮蔽喷射区域“1”、“1￥”、11”、“111”、1”和1111” 以在这些区域中充分阻止等离子体流时，从出口切口形成区域“II”、“IX” “VII”中的纵向 对齐的喷射截面。随着等离子体枪102以图3Α中所示的方向移动，受控等离子体输出120h 可导致形成不同区域的单层涂层，其各自分别具有对应于隔离的过度喷射部分“0”或隔离 的直接喷射部分“D”的化学组份。各个上述的喷射区域“ I ”至“ IX”均可使其某些部分进一步被遮蔽，这样，可获得 带有其它喷射强度的变化以及喷射截面120a-120h的变形的受控等离子体输出。另外，可在涂覆在表面上之前将各个上述喷射区域“ I ”至“ IX”预混合，这样，可获 得具有其它喷射强度变化以及喷射截面120a-120h变化的受控等离子体输出。在至少一个具体实施例中，可通过在直接喷射和过度喷射之间调节输出比来获得 具有多种碳和氧含量的涂层。作为示例，当一半体积的涂层来自碳原子百分率为平均20% 的直接喷射而另一半体积涂层来自碳原子百分率为平均60%的过度喷射时，可获得碳原子 百分率为40%的涂层。出口外混合器(off-exit mixer)可连接至等离子体输出以确保直 接喷射和过度喷射相关部分的彻底混合。这样，可获得具有直接喷射和过度喷射的碳含量 之间的任意受控碳含量的涂层。当直接喷射或过度喷射的碳含量本身可调节时，可进一步支持控制涂层化学性的 灵活性和通用性。直接喷射和过度喷射的碳含量之间的差距越大，导致的涂层化学性的可 控通用性变得越高。在至少另一个具体实施例中，可通过使用具有如图2B-2H中所述的矩形切口出口 形式的等离子体喷嘴适配器获得多层涂层。作为示例且如图3A中所示，受控等离子体输出120b显示为具有独立区域"O1 ”、 “02”和“D”，分别代表“过度喷射区域1”、“过度喷射区域2”和“直接喷射区域D”。随着等 离子体枪102以显示的箭头“A”的方向移动，等离子体以Op D和O2的顺序喷射穿过受控 等离子体输出120b的独立涂覆区域，顺序涂覆在基质206的表面207上并分别形成涂层 208、210、212。涂层208的组份对应于过度喷射区域O1的组份；涂层210的组份对应于直 接喷射区域D的组份；涂层212的组份对应于过度喷射区域O2的组份。取决于涂覆等离子体喷雾的顺序，可产生多种喷涂阶段并造成各个涂覆区域沿方 向“A”的宽度测量值的差异。为了说明且如图3A-3B中所示，区域“ΟΛΙ”和“02”均分别 具有指定为WpW2和W3W宽度。在时间tl，形成具有等于W1的横向长度的部分涂层208a。在时间t2，部分涂层 208a延伸成具有等于"WJW2”的横向长度的部分涂层208b ；而同时，形成具有等于W2的横 向长度的部分涂层210a。在时间t3，部分涂层208b延伸变成具有等于"WjWjW3”的完整横 向长度的先前提到的涂层208 ；部分涂层210a进一步延伸成具有等于“W2+W3”的横向长度 的部分涂层210b ；并且形成具有等于W3的横向长度的部分涂层212a。在时间t4，部分涂层 210b延伸变成具有等于"WJWdW/的完整横向长度的先前提到的涂层210 ；部分涂层212a 以方向“Α”延伸变成具有等于“W2+W3”的横向长度的部分涂层212b。最后，在时间t5，部分涂层212b完全延伸变成具有等于"WJWdW/的横向长度的上文提到的涂层212。在至少另一个实施例中，可通过在顺序工艺中使用两个或多个等离子体枪314、 316获得多层涂层。各个等离子体枪在基质表面上喷射至少一层带有受控化学性的涂层，且 可编程并由输送带302控制任意两层的涂覆之间的时间延时。作为示例且如图4中所示， 随着输送带302以方向A移动具有表面305的基质304，第一层涂层为亲水粘结层306 ；第 二层涂层为防水屏蔽涂层308 ；第三层涂层310又是亲水的以促进与后续涂上的涂料层312 的粘合。对于图2A-2G中所示的各个等离子体喷射截面，可通过独立屏蔽各个喷射区域进 一步获得受控等离子体输出。在至少一个实施例中，在特殊涂层应用中通过修改隔离的过 度喷射部分相对于等离子体输出的过度喷射部分的比例(等离子体输出的过度喷射部分 设定为100% )来获得受控等离子体输出。例如且如图2C中所示，代表过度喷射区域“IV” 和“V”的未遮蔽区域发出相对于图2C特定配置的最大量的过度喷射输出。然而，可选地以 可逆方式各自独立遮蔽未遮蔽区域“IV”和“V”，这样获得具有最大至100%的特定百分比 的调节过的过度喷射输出。基于相对于最大值100%的过度喷射输出的比例处于从不低 于 0、10%、20%、30%、40%、或 50%至不高于 100%、90%、80%、70%、或 60% 中独立选出 的范围。在至少另一个实施例中，可在特殊涂层应用中能够实现单独直接喷射部分相对于 等离子体输出的直接喷射部分的比例，最大直接喷射输出设为100%。例如并如图2F中所 示，代表直接喷射区域“IX”的未遮蔽区域发出相对于图2F特定配置的最大量的直接喷射 输出。然而，可选地以可逆方式至少部分遮蔽未遮蔽区域“IX”，这样获得具有最大至100% 的特定百分比的调节过的直接喷射输出。基于相对于最大值100%的直接喷射输出的比例 处于从不低于0、10%、20%、30%、40%、或 50%至不高于 100%、90%、80%、70%、或 60% 中独立选出的范围。可进一步通过在等离子体涂覆工艺期间调整施加的等离子体能量级别来进一步 修改等离子体输出的范围和组份。结果，可因此而改变直接喷射部分的量或过度喷射部分 的量。当与本文描述的多种遮蔽和混合相联系时，该基本程度的输出的修改为控制由此导 致的等离子体涂层的化学性提供了充分的通用性。等离子体涂覆工艺期间施加的等离子体能量的范围是数个因子(包括波束速度 和喷嘴距离)的函数。总体上，波束速度越高，喷嘴距离越大，施加的能量越低。在某些需 要较低能量输出的具体实施例中，波束速度说明性地处于200-800mm/s的范围中，更为具 体地为300-600mm/s ；喷嘴距离说明性地处于15_60mm的范围中，更为具体地为20_30mm ； 且能量级别处于40-70% PCT(等离子脉宽)的范围。在某些其它需要较高能量输出的具 体实施例中，波束速度说明性地处于0. 5-200mm/s的范围中，更为具体地为25-lOOmm/s ；喷 嘴距离说明性地处于0. 5-15mm的范围中，更为具体地为4-10mm ；且能量级别处于70-100% PCT (等离子脉宽)的范围。本文描述的方法可应用于多种等离子体涂覆技术。这些技术说明性地包括电 晕等离子体(Corona plasma)、火焰等离子体(flame plasma)、化学等离子体(chemical plasma)、禾口大气压等离子体(atmospheric pressure air plasma, APAP)。电晕等离子体通常使用高频能量发生器、高压变压器、固定电极和处理机接地辊(treater ground roll)。标准公用电能被转换成更高频率的能量，更高频率的能量随后被 供给到处理机站(treater station)。处理机站通过陶瓷或金属电极穿过气隙将该电能施 加到将要被处理的表面上。火焰等离子体处理机通常产生比其它处理工艺更多的热，但是通过该方法处理的 材料倾向于具有更长的保存期限(shelf-life)。因为当可燃气体和周围的空气一起燃烧而 形成强烈的蓝色火焰时出现火焰等离子体，所以这些等离子体系统不同于空气等离子体系 统。表面由于火焰等离子体以氧化的形式影响表面电子的分布而极化。由于高温可燃气体 冲击表面，所以应当实施合适的方法，以防止对表面的热损坏。如本领域所公知的，化学等离子体经常被归类为空气等离子体和火焰等离子体的 组合。与空气等离子体有些类似，化学等离子体由充电空气引起。然而，化学等离子体还依 赖于在将被处理的表面上沉积各种化学基团的其它气体的混合物。当在真空下产生化学等 离子体时，可以按照间歇工艺(batchprocess)(例如，将制品单个地放在用于处理的真空 室中)实施表面处理，而不是按照顺序工艺(in-line process)(例如，将多个制品顺序地 排列起来进行处理)实施表面处理。空气等离子体与电晕等离子体类似，但两者具有不同。空气等离子体和电晕等离 子体都使用一个或多个高压电极，所述高压电极对周围的空气离子颗粒充正电。然而，在空 气等离子体系统中，在表面上沉积氧的速率明显更高。由于氧的这种增加，因此发生更强烈 的离子轰击。作为示例，在公开的名为《method of treating substrates for bonding)) (处理用于结合的基底的方法)的美国专利(公开号US2008-0003436)中说明性地详细描 述了一种示例性的空气等离子体处理方法，其内容通过引用被完全包含于此。可以引入粉末、粒子、液体、气体、或其任意组合的形式的预聚物分子108。合适的预聚物分子108说明性地包括线形硅氧烷、环形硅氧烷、甲基丙烯酸硅烷化 合物(methylacrylsilane compounds)、苯乙烯基功能性硅烷化合物(styryl functional silane compounds)、烧氧基娃烧化合物(alkoxyl silanecompounds)、酉先氧基娃烧化合 物(acyloxy silane compounds)、氨基取代娃烧(amino substituted silane)、六甲基 二娃氧烧(hexamethyldisiloxane)、四乙氧基娃烧(tetraethoxysilane)、八甲基三娃氧 烧(octamethyItrisiloxane)、六甲基环三娃氧烧(hexamethylcyclotrisiloxane)、八甲 基环四娃氧烧(octamethylcyclotetrasiloxane)、四甲基娃烧(tetramethylsilane)、甲 基乙烯基娃烧(vinylmethylsilane)、乙烯基三乙氧基娃烧(vinyl triethoxysilane)、 乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷(vinyltris (methoxyethoxy) silane)、氨丙基三乙 氧基硅烷(aminopropyltriethoxysilane)、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(metha cry loxypropy ltrimethoxy si lane)、环氧丙氧丙基三甲氧基娃烧(glycidoxypropyl trimethoxysilane)、硅、氢、碳、氧或氮分子粘合在分子平面之间的六甲基二硅氮烷 (hexamethyldisilazane)I^fftliItlft.^iItl (organosilane halide compounds) ^
^it^iti^1^] (organogermane halidecompounds)iIUft,iItl (organotin
halide compounds)、二 [双(三甲基甲硅烷基)甲基]锗(di [bis (trimethylsilyl) methyl] germanium)、二 [双(三甲基甲硅烷基)氨基]锗(di [bis (trimethylsilyl) amino] germanium)、四甲基锡(tetramethyltin)、基于铝或钛的有机金属化合物 (organometalliccompounds)、或其组合。备选预聚物不需要为液体，且可包括固体但易于
9蒸发的化合物。其还可包括在气瓶内压缩或低温液化或通过升高其温度以受控方式蒸发的 气体。根据本实用新型的至少另一个方面，根据本文公开的方法提供了一种具有适合强 化胶接的喷涂表面的制品。在至少一个实施例中且如图3B中所描述的，该制品包含具有表 面207的基质206 ；与表面接触并具有第一受控化学性的第一聚合涂层208 ；与表面和/或 第一聚合涂层接触的第二聚合涂层210，第二聚合涂层210具有第二受控化学性；其中第一 聚合涂层和第二聚合涂层均为互联聚合物或随机成片段的预聚物分子；其中第一聚合涂层 和第二聚合涂层之间的碳差异(基于在各个涂层中碳原子占总原子的百分比)在15%至 65%之间。如本说明书中使用的，除非另外提出，术语“受控化学性”指的是至少一种原子具 有预定浓度的化学成分，该原子说明性地包括碳、氧、硫、镁、氮、硅和磷。在至少一个具体实 施例中，受控化学性指的是预定的涂层中碳浓度。在至少另一个实施例中，第一聚合涂层和第二聚合涂层均各自具有至60%范 围内的碳原子百分比(基于各个涂层的总原子数)以分别获得第一受控化学性和第二受控 化学性。预聚物分子可选地为六甲基二硅氧烷。在至少另一个实施例中，第一聚合涂层具有5%至60%范围内的碳原子百分比 (基于第一涂层的总原子数)以获得第一受控化学性。在至少一个具体实施例中，第二涂 层的碳原子百分比在10%至55%范围内以获得第二受控化学性。在至少再一个具体实施 例中，第二涂层的碳原子百分比在15%至45%范围内以获得第二受控化学性。在至少又一 个具体实施例中，第二涂层的碳原子百分比在20%至40%范围内以获得第二受控化学性。 在至少又一个具体实施例中，第二涂层的碳原子百分比在25%至35%范围内以获得第二 受控化学性。在至少再一个实施例中，第一聚合涂层具有至40%范围内的碳原子百分比 (基于第一涂层的总原子数)以获得第一受控化学性；第二聚合涂层具有至40%范围 内的碳原子百分比(基于第二涂层的总原子数)以获得第二受控化学性。在至少一个具体 实施例中，第二涂层的碳原子百分比在2%至35%范围内以获得第二受控化学性。在至少 再一个具体实施例中，第二涂层的碳原子百分比在3%至30%范围内以获得第二受控化学 性。在至少又一个具体实施例中，第二涂层的碳原子百分比在5%至25%范围内以获得第 二受控化学性。第一受控化学性和第二受控化学性均各自通过数个操作条件独立控制。这些条件 说明性地包括施加入等离子体枪的等离子体能量的级别、选择性遮蔽过度喷射部分或直接 喷射部分以获得受控等离子体输出的方法、以及过度喷射部分和直接喷射部分的预选部分 是否有利地组合以进一步修改空气等离子体输出从而获得每个各自涂层的受控化学性。在 下面的部分中将更为详细地描述这些操作条件。在至少又一些实施例中，第一聚合涂层和第二聚合涂层的碳差异(基于各个涂层 中碳原子占总原子的百分比)在15 %至65 %之间，在某些例子中为20 %至60 %，在某些例 子中为25%至55%，在某些例子中为30%至50%，以及在某些例子中为35%至45%。作 为示例，碳原子百分比为20%的第一聚合涂层和碳原子百分比为30%的第二聚合涂层的 碳差异为(30-20) 10%。[0076]已经在总体上描述了本实用新型，通过参照特定的详细示例可以获得进一步的理 解，在此仅为了说明的目的而提供这些特定的详细示例，并且除非另有说明，否则这些示例 不意味着限制本实用新型。示例 1在直径为IOcm(厘米)的硅片上涂覆涂层材料来自六甲基二硅氧烷(HMDSO)的大 气压等离子体(APAP)辅助涂覆。使用下文表1中制定的APAP操作条件涂覆涂层。表1——相对于不同的等离子体涂覆条件的涂层参数
等离子体波等离子体出轨迹间距等离子HMDSO束速度口喷嘴与硅 片的距离体脉宽流毫米每秒毫米毫米百分比百分比(mm/s)(mm)(mm)(%)(%)条件"a”20010155100条件"b"1006110020将条件“a”或条件“b”下的涂层根据图5中显示的模式涂至硅片样本的一半之上。 轨迹间距定义为空气等离子体探头越过样本来回穿越的扫描轨迹之间的距离。与条件“b”相比，条件“a”表现为更低的能量级别55% PCT(等离子体脉宽)、更 大的波束速度200毫米每秒(即其后的mm/s)和更大的喷嘴距离10mm。选择条件“a”用于 说明较少能量被施加入预聚物分子HMDSO的情况。类似地，选择条件“b”用于说明相对较 多能量被施加入预聚物分子HMDSO的情况。在上面的表1中列出的各个条件下并如图5中说明性显示的，等离子体波束以从 点“W”至点“Q”所示的光栅模式移动越过硅片样本的上面一半(标记为“A侧”)同时保留 下面一半(标记为“B侧”)不被等离子体波束照射。因为上面一半被等离子体照射，这样 样本的上面一半或A侧上的涂层对应于等离子体的直接喷射。类似地，样本的下面一半或 B侧上的涂层对应于等离子体的过度喷射。很有意思地发现即使等离子波束没有照射B侧，样本的B侧似乎也具有涂层。需要对样本的A侧和B侧进行X射线光电子分光光谱(XPS)扫描和深度剖析。下 文的表2中记录了 A侧或B侧上的涂层的原子成分。如下面表2中所报告的，用词“己烷”指的是当相关涂层已受到超声波降解和己烷 萃取。用词“初始”指的是当相对涂层尚未受到超声波降解和己烷萃取。如果各自涂层中 的HMDSO或其片段并未交联或聚合，则己烷溶解HMDS0。表2——在条件“a”或“b”下形成的涂层的原子组分
权利要求一种具有适合强化胶接的喷涂表面的制品，其特征在于所述制品包含具有表面的基质；与所述基质接触的第一聚合涂层；以及与所述第一聚合涂层接触的第二聚合涂层。
专利摘要根据本实用新型的至少一个方面，提供了一种具有适合强化胶接的喷涂表面的制品，所述制品包含具有表面的基质；与所述基质接触的第一聚合涂层；以及与所述第一聚合涂层接触的第二聚合涂层，其中所述第一聚合涂层和所述第二聚合涂层均为随机成片段的预聚物分子的交联聚合物，且其中所述第一聚合涂层和所述第二聚合涂层的基于各个涂层中碳原子占总原子数的百分比的碳差异在15％至65％之间。
文档编号B32B33/00GK201745230SQ20092016678
公开日2011年2月16日 申请日期2009年8月20日 优先权日2008年8月26日
发明者安·玛丽·斯特拉西亚, 拉里·P·哈克 申请人:福特全球技术公司