高分子涂層具有阻隔、耐腐蝕、耐摩擦、防潮濕和絕緣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械等領(lǐng)域。本文綜述了高分子涂層的制備，發(fā)現(xiàn)其制備方法具有多樣性，但多在大氣環(huán)境中進(jìn)行，存在高溫分解、涂層內(nèi)應(yīng)力大和襯底結(jié)合力差等問(wèn)題。對(duì)聚酰亞胺薄膜制備研究表明，溶膠- 凝膠薄膜存在大量微孔，干燥過(guò)程中逸出氣體及有機(jī)物易產(chǎn)生收縮效應(yīng)，降低涂層與基底的結(jié)合強(qiáng)度;氣相沉積聚合法所制薄膜均勻性不易控制，易受揮發(fā)溶劑影響;縮聚法對(duì)設(shè)備要求較高，適于實(shí)驗(yàn)室研究。真空噴射法作為一種新方法，可彌補(bǔ)上述不足，具有良好的應(yīng)用前景，有待進(jìn)一步研究。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高分子納米復(fù)合材料以其良好的力學(xué)、阻隔和熱穩(wěn)定等性能受到廣泛關(guān)注。其中，高分子有機(jī)涂層主要作為電熱阻隔層，熱防護(hù)層，導(dǎo)電層，減震、隔聲層，防水耐濕層，耐溫、耐腐蝕層，耐輻照層和優(yōu)良機(jī)械性能層，廣泛用于航空、電氣、化工、微電、機(jī)械等行業(yè)。納米粒子具有許多新的特性，利用其對(duì)高分子材料進(jìn)行改性，可使高分子涂層的性能更加優(yōu)異。目前，高分子涂層材料的改性技術(shù)主要有共聚改性、共混改性、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)、填料填充和納米改性，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其薄膜的水氣阻隔和電氣絕緣性用于太陽(yáng)能電池背板。通過(guò)對(duì)PET 改性，可獲不同性能的有機(jī)涂層，如PEG-PET 共聚酯的抗靜電性，PET/MMT 的氣液阻隔性。聚酰亞胺(PI)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，良好的機(jī)械性能和較低的介電常數(shù)和附著力，是目前耐熱性最好的有機(jī)薄膜材料。通過(guò)對(duì)PI 摻雜無(wú)機(jī)納米材料可獲特殊用途的雜化薄膜，如PI/SiO2 納米雜化薄膜，PI/SiO2-Al2O3 共摻雜雜化薄膜和PI/ZrW2O8 雜化薄膜。高分子涂層表面性能的表征技術(shù)主要包括交流阻抗、電化學(xué)噪聲、掃描開(kāi)爾文探頭、碘還原滴定測(cè)量、化學(xué)熒光等五種化學(xué)測(cè)量技術(shù)和傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、電子自旋共振譜(ESR)、X 射線光電子能譜(XPS)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)、正電子湮滅壽命譜(PALS)、紅外熱成像法(Infrared thermography)、掃描電子顯微鏡(SEM) 等七種物理檢測(cè)技術(shù)。

　　高分子涂層性能的優(yōu)劣主要取決于涂層結(jié)構(gòu)，表面光滑致密性和基底之間的結(jié)合強(qiáng)度，故高分子涂層的制備對(duì)提高其性能尤為重要。現(xiàn)今有機(jī)涂層制備方法，如流涂工藝、熱致相分離(TIPS) 、磁控濺射，多在大氣下進(jìn)行，易受環(huán)境中雜質(zhì)和灰塵的影響，使涂層出現(xiàn)孔洞。同時(shí)，有機(jī)高分子材料高溫下易熱致燒蝕，化學(xué)分解，這就要求有機(jī)涂層和薄膜制備過(guò)程中嚴(yán)格控制溫度范圍。隨著跨學(xué)科領(lǐng)域合作日漸緊密，許多納米技術(shù)工藝均與液相材料相關(guān)。高分子材料可溶于有機(jī)溶劑，可使涂層材料在溶液中均勻分散，有效避免溫度過(guò)高將材料結(jié)構(gòu)破壞，同時(shí)通過(guò)溶液使高分子溶質(zhì)沉積在襯底上，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成膜。為減少成膜過(guò)程中外界環(huán)境的污染，并增加涂層與襯底的結(jié)合力，亟需一種滿足上述要求的新型制備方法。真空噴射法[26~28]充分利用真空條件與液相技術(shù)并融合化學(xué)技術(shù)，可制備質(zhì)量輕、面積大及表面光滑致密的有機(jī)薄膜，具有膜厚均勻、雜質(zhì)少及薄膜成份梯度可控等優(yōu)點(diǎn)[29]，該方法是現(xiàn)階段較理想的技術(shù)之一。

　　1、高分子有機(jī)涂層制備技術(shù)

　　高分子有機(jī)涂層將有機(jī)高分子涂料以特定的方法和手段涂敷于物體表面，通過(guò)添加不同的染料和添加劑，使薄膜具有屏蔽、阻隔、防蝕、耐摩擦、增透、過(guò)濾、傳輸、防(耐)濕、親水和絕緣等性能。高分子有機(jī)涂層的主要成膜物質(zhì)為樹(shù)脂類，包括酚醛樹(shù)脂、丙烯酸酯和聚氨酯樹(shù)脂等。目前，關(guān)于高分子涂層的研究報(bào)道很多，主要集中于酚醛樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、PET(多用于做襯底材料)、PI 等材料。

　　表1 為高分子有機(jī)涂層制備綜述。研究人員利用FT-IR、電子自旋共振譜、原子力顯微鏡(AFM)、SEM 和X 射線衍射儀(XRD)等儀器，通過(guò)交流阻抗、電化學(xué)噪聲、掃描開(kāi)爾文探頭、碘還原滴定測(cè)量和化學(xué)熒光等技術(shù)，對(duì)不同器件薄膜進(jìn)行了研究。

表1 不同高分子有機(jī)涂層制備方法及性能比較

　　綜上所述，在制備PI 及其雜化薄膜的方法中，溶膠- 凝膠法具有厚度精密度高，光澤度好，性能穩(wěn)定，可在很短時(shí)間內(nèi)獲得均勻涂層或薄膜等優(yōu)點(diǎn)，但凝膠中存在大量微孔，在干燥過(guò)程中易逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮，致使薄膜與基底的結(jié)合強(qiáng)度較低。同時(shí)，該方法生產(chǎn)能力低、設(shè)備費(fèi)用大、占地面積多、工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、能耗高;氣相沉積聚合法具有成膜均勻致密、純度高、電導(dǎo)率低，具有與塑性材料相當(dāng)?shù)谋砻婺艿葍?yōu)點(diǎn)，但存在薄膜厚度和均勻性不易控制，易受揮發(fā)性溶劑影響和溫度過(guò)高等缺點(diǎn);縮聚法通過(guò)溶劑降低了反應(yīng)溫度，易使難溶的單體溶解，可實(shí)現(xiàn)填充粒子的均勻分散，保持了粒子的納米特性，但該方法對(duì)設(shè)備的要求較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題，真空噴射法作為一種新型薄膜和涂層制備方法，可實(shí)現(xiàn)上述目的。該方法充分利用了真空條件與液相技術(shù)并融合了化學(xué)技術(shù)。真空環(huán)境可有效減少薄膜中空氣及溶劑殘留;液相技術(shù)使高分子材料溶于有機(jī)溶劑形成均相溶液，有利于涂層或薄膜中溶質(zhì)的均勻分布，具有低成本、快速和常溫等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)，通過(guò)噴射，可增加射流的動(dòng)能，使涂層或薄膜與基底的結(jié)合力增強(qiáng)(基底可適當(dāng)加熱)。目前，真空噴射法廣泛地應(yīng)用于高分子有機(jī)納米復(fù)合薄膜， 如聚碳酸酯((t-Bu)4CuPc) 、聚乙烯(MEH-PPV)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)納米功能薄膜。真空噴射法可制備質(zhì)量輕、面積大及表面光滑致密的有機(jī)薄膜，且該薄膜具有膜厚均勻、雜質(zhì)少及薄膜成份梯度可控等優(yōu)點(diǎn)，可用于高分子有機(jī)涂層制備，具有很好的應(yīng)用前景。

　　3、結(jié)論與展望

　　本文綜述了高分子涂層的制備方法，發(fā)現(xiàn)其方法多在大氣環(huán)境中進(jìn)行，存在高溫，涂層或薄膜內(nèi)應(yīng)力大和襯底結(jié)合力低等問(wèn)題。PI 薄膜制備技術(shù)研究表明：溶膠- 凝膠法的凝膠中存在大量微孔，干燥過(guò)程中逸出的氣體及有機(jī)物使薄膜產(chǎn)生收縮，降低與基底結(jié)合強(qiáng)度;氣相沉積聚合法存在膜厚均勻性不易控制，易受揮發(fā)性溶劑和溫度影響;縮聚法對(duì)設(shè)備要求較高，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

　　真空噴射法可制備質(zhì)量輕、面積大及表面光滑致密的有機(jī)薄膜，具有膜厚均勻、雜質(zhì)少及薄膜成份梯度可控等特點(diǎn)，可有效解決現(xiàn)有高分子涂層制備技術(shù)中存在的不足，具有很好的應(yīng)用前景。