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Parylene系列材料之 Parylene N
目前，根据分子结构的不同，派瑞林材料可分为派瑞林N、派瑞林C、派瑞林D、派瑞林F、派瑞林HT等多种类型，派瑞林材料是目前市场上已经大规模商业应用最好的电子元件的防水材料。其中，派瑞林C、派瑞林N的原料价格便宜，使用范围最广，但派瑞林C、N的耐高温性和抗紫外性能较差，应用效果有限；派瑞林HT制备效率较低，价格非常昂贵，使用范围小；派瑞林F具有良好的耐高温性能、抗紫外性，同时具有更低的介电常数，透波性能好，广泛用在高端的LED屏防水保护，新能源电动车的PCB电路主板的防水保护，高端医疗器械涂覆等。
二、Parylene N介绍
Parylene N具有优异的介电性能，很高的击穿强度，且parylene薄膜随着电频率的变化介电常数和介电损耗变化很小甚至没有变化，是最早实现工业化应用的涂层薄膜。Parylene N特别适用于医疗产品和弹性体的涂覆。在沉积过程，由于parylene N比Parylene C有较高的分子活性，因此它能更有效地穿透缝隙。此外，parylene N具有更高的介电强度，且介电常数值不依赖于频率。由于parylene N比parylene C分子活性更高，真空气相沉积需要更长时间，导致涂覆成本高于parylene C。
三、Parylene N镀膜实例1
选用316L级别不锈钢作为基板，镀膜步骤如下：
（1）采用浸渍法（溶液：0.5 vol%甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于50%水/50%异丙醇，浸入时间：30分，干燥处理：在65℃高压氩气下干燥30分），在不锈钢金属表面覆盖一层硅烷偶联剂A174；
（2）通过Para Tech Coating Scandinavia AB设备，采用CVD方法进行镀膜。Parylene N二聚体作为前躯体，在650℃下分解成反应活性单体，然后在室温下自发沉积和聚合。
四、parylene N薄膜性能
表1. parylen N的热学性能
熔点 | 420℃ |
T5 Point (模量=690 Mpa) | 160℃ |
T4 Point (模量=70 Mpa) | >300℃ |
连续使用温度 | 60℃ |
短期使用温度 | 80℃ |
25℃线性热膨胀系数 | 69 ppm |
25℃热导率 | 0.126 W/(m·K) |
20℃比热容 | 0.837 J/(g·K) |
表2. parylene N的力学性能和阻隔性能
力学性能 ASTM D882 | 拉伸模量 | 3.2 Gpa |
抗屈强度 | 55 Mpa | |
抗张强度 | 70 Mpa | |
伸长率 | 2.9% | |
断裂伸长 | 20%-250% | |
阻隔性能 ASTM E96 | 水汽渗透（37℃，10μm） | 30 g/m2·day |
表3. parylene N的电学性能
介电常数 ASTM D150 | 60Hz | 2.65 |
1kHz | 2.65 | |
1MHz | 2.65 | |
介电损耗 ASTM D150 | 60Hz | 0.0002 |
1kHz | 0.0002 | |
1MHz | 0.0006 | |
介电强度 | 7000 V/mil | |
直流击穿 | 10μm | ~4000V |
25μm | ~7000V | |
体积电阻率(23℃,50%RH) ASTM D257 | 1.4×1017Ω·cm | |
表面电阻率 (23℃,50%RH) ASTM D257 | 1.0×1013Ω | |
参考文献: Parylene coatings on stainless steel 316L surface for medical applications -Mechanical and protective properties,Materials Science and Engineering C,2011,doi:10.1016/j.msec.2011.09.007
