聚對二甲苯(parylene)的使用壽命是多少？

WaterOff

2022-08-08 09:26:32

在環境條件下（室溫，空氣中），聚對二甲苯是終身使用的保形涂料。暴露于溫度，氧氣，紫外線和化學物質等環境脅迫下會降低使用壽命，尤其是當同時存在兩種或更多種時。

Grattan和Bilz報道說，作為保形涂料的聚對二甲苯在25°C（室溫）（無光照）下的使用壽命為2, 200年（對二甲苯N）和130 , 000年（對二甲苯C） [1] 。圖1總結了聚對二甲苯N，C和D的耐熱性[2] 。

拉伸強度和耐熱性：據報道，在拉伸強度測試中使用了獨立的聚對二甲苯薄膜，并且將拉伸強度損失50％作為研究中的破壞標準。在聚對二甲苯樣品中，拉伸強度一直保持到纏結不再是一個因素為止，此后拉伸強度突然下降[2] 。

根據圖1，聚對二甲苯D與C相比具有最長的穩定性，而C與N相比具有更好的壽命。必須牢記的是，一旦這些膜暴露在光下，由于氧化作用，使用壽命進一步降低，并且分子鏈吸收氧并形成羰基鏈。研究人員認為，氧化產物的定量是可能的，氧的消耗會導致羰基峰的光譜指紋增加（聚對二甲苯N為1700cm-1，聚對二甲苯C為1695cm-1）。氧化速率隨時間降低可能是由于可用于氧化的可用聚合物鏈數量減少。在這些條件下降解是不可避免的。該結構不能再用作保護層。[1] 。

在紫外線暴露和更高溫度下，聚對二甲苯F的抗氧化性能優于后者。最終，Parylene AF-4的熔點高于500°C。由于在聚合物鏈環之間具有CF2單元，因此與其他聚對二甲苯相比，它在更高的溫度/紫外線照射下更能長期存活。

	25 °C	60 °C	100 °C	150 °C
	25 °C	60 °C	100 °C	150 °C
Parylene AF4	Longer	Longer	Longer	Longer
Parylene F	Longer	Longer	Longer	Longer
Parylene D	Longer	Longer	10 years	?1 day
Parylene C	130,000 years	15 years	?1 year	??1 day
Parylene C UV exposure	2.34 years
Parylene N	3880 years	10 years	?1 month	???1 day
Parylene N UV exposure	0.31 years

圖1聚對二甲苯N，C和D的有效壽命隨空氣溫度的變化而變化。失敗：拉伸強度損失50％[2] 。左（表顯示聚對二甲苯N和D的壽命）[3] 。

紫外線照射和使用壽命的影響：

Grattan和Bilz隨后對聚對二甲苯C和N進行了另一項研究，以了解紫外線暴露對氧化的影響。他們將0.061 M的羰基濃度設定為薄膜失效的標準，并發現在2500 lux的紫外線照射下，室溫下Parylene N可以承受2784小時（0.31年），Parylene C可以承受20538個小時（2.34年）（如圖所示）。圖2）[3] 。

圖2暴露于2500 lux的紫外線下3年后。聚對二甲苯C完整，聚對二甲苯N斷裂。

紫外線照射的薄膜與未曝光的薄膜之間的故障時間之間的巨大差異為聚對二甲苯C和N的正確使用條件提供了重要的認識。聚對二甲苯D，C，N，AF4的化學結構定義了由于紫外線引起的降解接觸。聚對二甲苯N是未取代的烴分子，聚對二甲苯C每個重復單元具有一個加氯基，聚對二甲苯D每個重復單元具有兩個加氯基。相比之下，聚對二甲苯AF4用氟原子取代了化學品苯環上的氫原子，從而大大增強了其紫外線穩定性。

重要的是要注意，使用熱處理可以改善聚對二甲苯的機械性能。這也提高了使用壽命[4] 。