专利名称：处理亲水表面的方法
处理亲水表面的方法相关申请的交叉引用本申请是2006年8月15日提交的第11/464，819号美国专利申请的继续申请，还涉及2008年10月7日授权的题为“具有润滑表面的制品和方法”的第7，431，989号美国专利，通过引用将其全部内容纳入本文。
背景技术：
本领域熟知当两个物体彼此接触时，摩擦力是阻止其自由滑动的阻力。根据观察到的具体运动，有多种不同类型的摩擦力。静摩擦力是保持物体静止直至所述物体开始运动瞬间的力。动摩擦力是彼此接触的两个物体运动中的阻力。对于任意两个彼此接触的物体，可以确定称为摩擦系数的值，即这些摩擦力的相对度量。因此，存在静摩擦系数和动摩擦系数。换句话说，摩擦系数表示引发彼此接触的两个表面之间的运动所需的力或引发后维持该滑动运动所需的力的大小。由于其化学组成、物理性质和表面糙度不同，不同的物体具有不同的摩擦系数。较软较柔顺的材料如橡胶和弹性体与柔顺性较差的材料相比往往具有较高的摩擦系数(更防滑)。摩擦系数值越低，阻力越小或表面越光滑。例如，冰块放在抛光的钢表面上的摩擦系数低，而砖块放在木材表面上的摩擦系数会高得多。静摩擦系数和动摩擦系数之差称为“粘滑(stick-slip) ”。粘滑值对于进行前后运动、频繁停止的运动或极缓慢运动的系统非常重要。在这种系统中，通常向彼此接触的两个物体中的一个施加力。必须逐渐增加该力直到物体开始运动为止。在开始运动的瞬间(称为“爆发”)，克服了静摩擦力，动摩擦力成为主导。如果静摩擦系数比动摩擦系数大得多， 那么所述物体会突然并快速地运动。这种快速运动可能是不合乎需要的。另外，对于缓慢运动的系统，物体可能在初始运动之后重新粘着静止，接着发生另一个突然的爆发。这种粘着和爆发的重复循环被称为“静态阻力(stiction) ”。为了使两个表面之间的摩擦力降至最低，可以施加能减少引发并维持滑动运动所需的力的润滑剂。但是，当两个润滑表面长时间保持接触时，由于两个表面之间的挤压力， 润滑剂有从接触区域迁移出来的趋势。这种作用随着挤压力增大会增加。随着更多的润滑剂从两个表面之间迁移，在表面之间引发运动所需的力会恢复到非润滑表面的情况，并产生静态阻力。这种现象也会在缓慢运动的系统中发生。由于速度低，时间间隔足以使得润滑剂从接触区域迁移离开。物体运动越过贫润滑剂区域之后，物体与富润滑剂区域接触。富润滑剂区域中的摩擦力较小，物体会发生突然快速运动。已尝试减轻彼此接触的表面之间的润滑剂迁移。具体地，已有的方法使用能源来处理施加在一个或多个表面上的润滑剂，从而减轻所述迁移。以下美国专利第4，536，179 号；第 4，767，414 号；第 4，822，632 号；第 4，842，889 号；第 4，844，986 号；第 4，876，113 号；第 4，960，609 号；第 5，338，312 号和第 5，591，481
号中记载了在几个具体实施方式
中尝试使用气体等离子体作为能源来解决上述问题的相关信息。但是，这些文献中的每一个都具有使用真空下产生的离子化气体等离子体来处理润滑剂层的缺点，使得该方法无法实际用于大规模生产操作。
因此，需要一种制备润滑表面的方法，其中两个表面之间接触区域的润滑剂迁移减轻，从而将爆发力和滑动摩擦力降至最低，这种方法不需要在真空下进行。还需要用这种方法生产的制品。发明概述本发明的发明人也是题为“具有润滑表面的制品和方法(Article with Lubricated Surface and Method) ”的第7，431，989号美国专利的共同发明人，通过引用将其全部内容纳入本文。已证明美国专利第7，431，989号可以用于润滑医用注射器。医用注射器通常以两种主要方式使用。第一种方式中，用液体填充注射器，然后几乎立刻将液体分配。第二种方式中，用液体填充注射器(通常称为预填充注射器)，再存储一段时间。虽然美国专利第7，431，989号的发明可以在任一种情况下使用，但是已经发现一种可以与美国专利第7，431，989号的发明联合使用的新方法，以进一步提高亲水表面(如玻璃)上润滑剂层的稳定性。具体地，本发明可用于液体在注射器中存储一段时间的情况。本发明的一个实施方式包括一种润滑表面的方法，所述方法包括向所述表面施加偶联剂，在约大气压下将所述表面与第一离子化气体等离子体接触，向所述表面施加润滑剂，和在约大气压下将所述表面与第二离子化气体等离子体接触。所述第一和第二离子化气体等离子体中的任意一种可以由工艺气体制成，所述工艺气体可以由一种或多种载气和 /或一种或多种反应性气体组成。所述载气可以由一种或多种惰性气体组成，所述反应性气体可以由一种或多种烃、氟碳化合物或有机金属化合物组成。在一个实施方式中，所述偶联剂是硅烷偶联剂。一个实施方式包括向所述表面施加偶联剂，接着施加润滑剂。然后在约大气压下将所述表面与离子化气体等离子体接触。附图简要说明
图1是根据一个实施方式的聚合物和玻璃基材的示意图。图2是根据一个实施方式的硅烷偶联剂的功能示意图。图3是施加在注射器柱塞上的力随着输注时间变化的试验测试图，其中注射器筒用特定的润滑剂涂覆，并在约大气压(atmospheric plasma)下与离子化气体等离子体接触。该图中，注射器筒是空的。图4是施加在注射器柱塞上的力随着输注时间变化的试验测试图，其中注射器筒用特定的润滑剂涂覆，并在约大气压(atmospheric plasma)下与离子化气体等离子体接触。该图中，注射器筒用去离子水填充。图5是施加在注射器柱塞上的力随着输注时间变化的试验测试图，其中注射器筒在约大气压下与离子化气体等离子体接触，用特定的润滑剂涂覆并在约大气压 (atmospheric plasma)下与离子化气体等离子体接触。该图中，注射器筒用去离子水填充。图6是施加在注射器柱塞上的力随着输注时间变化的试验测试图，其中注射器筒用偶联剂和特定的润滑剂涂覆，然后在约大气压(atmospheric plasma)下与离子化气体等离子体接触。该图中，注射器筒用去离子水填充。图7是施加在注射器柱塞上的力随着输注时间变化的试验测试图，其中注射器筒用偶联剂涂覆，在约大气压下与离子化气体等离子体接触，用特定的润滑剂涂覆，然后在约大气压(atmospheric plasma)下与离子化气体等离子体接触。该图中，注射器筒用去离子水填充。
说明在以下说明中，使用了一些术语。为了提供对说明书和权利要求的清楚和一致的理解(包括术语所限定的范围)，提供了以下定义约大气压本发明的一个实施方式涉及产生离子化气体等离子体。虽然气体等离子体可以在不同的真空水平下产生，本发明使用基本上在大气压下产生的等离子体。虽然通过实施本发明的方法并非有意地得到真空条件或上述大气压，但是气体流动的性质可能产生与大气压的偏差。例如，使用本发明的方法来处理圆柱形物体内部时，流入圆柱体的气体可能使得圆柱体内的压力高于圆柱体外部。爆发本发明的一个实施方式涉及彼此滑动接触的表面。表面接触但处于静止时， 必须在其中一个表面上施加力以引发运动。必须使该施加的力增大，直至克服运动反向的摩擦力为止。施加的力刚超过摩擦力并引发运动的时间点称为爆发。震颤与彼此互相接触的表面运动相关的重复性粘滑运动称为震颤。在表面之间存在润滑剂的情况下，当润滑剂从表面之间挤出时可能发生震颤，导致摩擦系数增加。然后必须向表面施加较大的力来引发运动，会导致突然的、加剧的运动。该循环重复时发生震颤。摩擦系数摩擦系数表示引发彼此接触的两个表面之间的运动所需的力或引发后维持该滑动运动所需的力的大小。数值上，该术语定义为摩擦阻力除以将物体压在一起的法向力或垂直力的比值。电子束辐射电子束辐射是首先通过电子枪组件产生电子、加速电子并将电子集中成束产生的电离辐射的一种形式。该束可以是脉冲的或连续的。摩擦力摩擦力是阻止两个物体彼此之间自由滑动的阻力。官能化的全氟聚醚一种包含一个或多个反应性官能团的全氟聚醚。γ辐射Y辐射是电磁波形式的一种，某些原子的不稳定原子核在原子核衰变时发射α或β颗粒的同时也经常发射Y辐射。Y辐射作为一种电磁波形式与可见光和 X-射线类似，但能级更高，使得其可以穿透到材料深处。气体等离子体当赋予气体足够的能量时，可以将电子从气体原子中去除，产生离子。等离子体包含自由运动的电子和离子，以及电子和光子光谱。离子化离子化表示存在足够的能量以打开化学键。润滑剂-溶剂溶液(涂覆溶液)在表面上施加润滑剂之前，可以用合适的溶剂稀释润滑剂。得到的润滑剂和溶剂的混合物称为润滑剂-溶剂溶液。放置医学应用的注射器通常在使用前预填充并存储。填充注射器和排空注射器之间的时间称为放置时间。通常，放置使爆发力增加。全氟聚醚全氟聚醚是具有以下一般化学结构的化合物
权利要求
1.一种润滑表面的方法，其包括提供所述表面；向所述表面施加偶联剂；在约大气压下，使所述表面与第一离子化气体等离子体接触；向所述表面施加润滑剂；和使所述表面与第二离子化气体等离子体接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面是玻璃表面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一离子化气体等离子体由载气和反应性气体的混合物组成，所述第二离子化气体等离子体仅由载气组成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应性气体在气体混合物中的浓度约为 0. 001% -10%。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载气选自包括以下气体的一组或多组氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、空气、氧气、二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽、氮气、氢气及其混合物。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应性气体是烃化合物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反应性气体选自包括以下气体的一组或多组烷烃、烯烃、炔烃及其混合物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应性烷烃气体选自包括以下气体的一组或多组甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其混合物。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应性烯烃气体选自包括以下气体的一组或多组乙烯、丙烯、异丁烯及其混合物。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应性炔烃气体选自包括以下气体的一组或多组乙炔、丙炔、1-丁炔及其混合物。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应性气体是氟碳化合物。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述氟碳反应性气体选自包括以下气体的一组或多组四氟甲烷、四氟乙烯、六氟丙烯及其混合物。
13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应性气体是有机金属化合物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机金属反应性气体选自包括以下气体的一组或多组四甲基硅烷、六甲基二硅氧烷及其混合物。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面与所述第一离子化气体等离子体接触的时间约为0. 1秒至5分钟。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面与所述第二离子化气体等离子体接触的时间约为0. 1秒至5分钟。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联剂是通式为R-(CH2)n-Si-X3的硅烷偶联剂，其中R是通过硅-碳键与硅原子连接的有机官能团；和X是能形成硅烷醇基的可水解性基团。
18.—种润滑玻璃表面的方法，所述方法包括提供所述玻璃表面；向所述玻璃表面施加硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的通式为R-(CH2)n-Si-X3，其中R是通过硅-碳键与硅原子连接的有机官能团，X是能形成硅烷醇基的可水解性基团；在约大气压下，使带有所述硅烷偶联剂的玻璃表面与第一离子化气体等离子体接触；向所述玻璃表面施加全氟聚醚润滑剂；和使带有所述全氟聚醚润滑剂的玻璃表面与第二离子化气体等离子体接触。
19.一种润滑表面的方法，该方法包括(a)提供所述表面；(b)向所述表面施加偶联剂；(c)在施加偶联剂之后，向所述表面施加润滑剂以形成涂覆后的表面；和(d)在约大气压下，使所述涂覆后的表面与离子化气体等离子体接触预定的时间。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述表面是玻璃表面。
全文摘要
一个实施方式包括增加表面疏水性的方法。向所述表面施加偶联剂，然后使所述表面在约大气压下与第一离子化气体等离子体接触一段预定的时间。所述离子化气体等离子体可以由载气和反应性气体的混合物形成。所述反应性气体可以由一种或多种烃化合物如烷烃、烯烃和炔烃组成。另外，所述反应性气体可以是氟碳化合物或有机金属化合物。可以再向所述表面施加润滑剂，接着再与第二离子化气体等离子体接触。
文档编号B32B17/06GK102333648SQ201080009904
公开日2012年1月25日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年1月16日
发明者查尔斯·托马西诺, 维纳伊·G·萨基拉尼 申请人:查尔斯·托马西诺, 维纳伊·G·萨基拉尼