JP2020531698A

Soft plasma polymerization process for a mechanically durable superhydrophobic nanostructured coating

Abstract

A method of depositing a coating on a substrate is disclosed. A first precursor comprising a fluoro-acrylate monomer, a fluoro-alkyl acrylate monomer, a fluoro-methacrylate monomer, a fluoro-alkyl methacrylate monomer, a fluoro-silane monomer, or a combination or derivative thereof is prepared. A second precursor comprising a linear siloxane, a silane monomer, a cyclosiloxane, a cyclosilane monomer, or a combination or derivative thereof is prepared. The first and second precursors are co-injected into the treatment area. Atmospheric or reduced pressure plasma discharges are created in the processing area. The substrate coating comprises alternating multi-stack nanostructures and is formed by copolymerization of the first and second precursors.

JP2020531698A, drawing sheet 1
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Term

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15 claims: 8 independent, 7 dependent

  1. 1
    基材上に超疎水性コーティングを堆積させる方法であって、 フルオロ-アクリレートモノマー、フルオロ-アルキルアクリレートモノマー、フルオロ-メタクリレートモノマー、フルオロ-アルキルメタクリレートモノマー、フルオロ-シランモノマー、またはそれらの組合せもしくは誘導体を含む第1の前駆体を用意する工程と、 シクロシロキサンを含む第2の前駆体を用意する工程と、 前記第1および第2の前駆体を処理領域に同時注入する工程と、 前記処理領域において大気圧または減圧プラズマ放電を作り出して、前記基材上に前記同時注入された第1および第2の前駆体から誘導される超疎水性コーティングを堆積させる工程であり、前記プラズマ放電が、少なくとも0.05W.cm -2 および最大で100W.cm -2 の電力密度を含む、工程とを含む、方法。
  2. 2
    前記第2の前駆体が、式[-(R 1 R 2 )SiO-] z (式中、R 1 およびR 2 はそれぞれ、互いに独立して、1から30個の炭素原子のアルキル基、6から60個の炭素原子のアリール基、または約1から約30個の炭素原子の置換アルキル基もしくは置換アリール基であり、zは3から10の整数である)で表されるシクロポリ二置換シロキサンを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 3
    前記基材が、シート、例えば、箔、プレート、フィルム、織布材料または不織布材料である、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  4. 4
    前記超疎水性コーティングが、少なくとも150°の水接触角を備える、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  5. 5
    前記プラズマ放電が、交流電圧が前記処理領域にわたって印加される誘電体バリア放電であり、好ましくは、前記交流電圧が少なくとも1kVおよび最大で20kVの振幅ならびに少なくとも500Hzおよび最大100でkHzの周波数を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  6. 6
    前記処理領域における前記第1および第2の前駆体の前記同時注入が、プラズマガスに前記第1の前駆体および前記第2の前駆体を導入する工程と、前記第1および第2の前駆体を含む前記プラズマガスを前記処理領域に導入する工程とを含み、好ましくは、前記プラズマガスが、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス、空気、酸素、アンモニア、メタン、アセチレン、二酸化炭素、水素ガス、またはそれらの混合物を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  7. 7
    前記第1および前記第2の前駆体が、エアロゾルの形態で前記プラズマガスに導入される、請求項6に記載の方法。
  8. 8
    前記第1および第2の前駆体がそれぞれ、少なくとも0.1標準リットル毎分および最大で5標準リットル毎分の速度で霧化される、請求項6または7に記載の方法。
  9. 9
    前記プラズマガスが、少なくとも1標準リットル毎分および最大で100標準リットル毎分のガス流量を含む、請求項6から8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 10
    前記第1の前駆体が、フルオロ-アルキルアクリレートモノマー、好ましくは、1H,1H,2H,2H-ペルフルオロデシルアクリレートモノマーを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  11. 11
    前記第2の前駆体が、2,4,6,8-テトラメチル-2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサンモノマーを含む、請求項2、および任意選択で、請求項3から10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 12
    前記第1および第2の前駆体を、前記第1および第2の前駆体それぞれに関して本質的に一定の流量で、前記処理領域に同時注入して、本質的に均一なコーティングを得る工程を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  13. 13
    前記第1および第2の前駆体を、前記第2の前駆体の流量を徐々に低下させかつ前記第1の前駆体の流量を徐々に増加させて、前記処理領域に同時注入して、組成勾配を含むコーティングを得る工程を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
  14. 14
    第1の前駆体と第2の前駆体との共重合により形成される、交互のマルチスタックナノ構造を含む超疎水性基材コーティングであって、前記第1の前駆体が、フルオロ-アクリレートモノマー、フルオロ-アルキルアクリレートモノマー、フルオロ-メタクリレートモノマー、フルオロ-アルキルメタクリレートモノマー、フルオロ-シランモノマー、またはそれらの組合せもしくは誘導体を含み、前記第2の前駆体がシクロシロキサンを含む、超疎水性基材コーティング。
  15. 15
    前記基材コーティングの前記交互のマルチスタックナノ構造が、本質的にランダムに配向し、本質的に均質に分散している、請求項14に記載の超疎水性基材コーティング。
Independent claims15