الباريلين

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 15 صور
الموسوعة الحرة
وحدة تكرار الباريلين
مونومر البارا -زيليلين

الباريلين هو الاسم الشائع للبوليمر الذي يتكون عموده الفقري من حلقات بارا بنزينديل − C
6ح
4- متصلة بواسطة جسور 1،2-إيثاندييل - CH
2- CH
2- يمكن الحصول عليه عن طريق بلمرة البارا -زيليلين H
2ج = ج
6ح
4= ش
2.

يُستخدم الاسم أيضًا للعديد من البوليمرات التي لها نفس الهيكل الأساسي، حيث يتم استبدال بعض ذرات الهيدروجين بمجموعات وظيفية أخرى. يتم تحديد بعض هذه المتغيرات في التجارة برموز رقمية حرفية مثل "parylene C" و"parylene AF-4". بعض هذه الأسماء هي علامات تجارية مسجلة في بعض البلدان.

غالبًا ما يتم تطبيق طلاءات الباريلين على الدوائر الإلكترونية وغيرها من المعدات كعزل كهربائي أو حواجز للرطوبة أو حماية ضد التآكل والهجوم الكيميائي ( طلاء مطابق ). كما تُستخدم أيضًا لتقليل الاحتكاك وفي الطب لمنع التفاعلات الضارة للأجهزة المزروعة . يتم تطبيق هذه الطلاءات عادةً عن طريق الترسيب الكيميائي للبخار في جو من مونومر البارا -كسيلين.

يُعتبر الباريلين بوليمرًا "أخضر" لأن بلمرته لا تحتاج إلى مبادر أو مواد كيميائية أخرى لإنهاء السلسلة؛ ويمكن تطبيق الطلاءات عند درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها، دون أي مذيب .

تاريخ

تم اكتشاف الباريلين في عام 1947 بواسطة مايكل سزوارك كأحد منتجات التحلل الحراري للبارازيلين H
3ج − ج
6ح
4- CH
3فوق 1000 درجة مئوية. حدد سزوارك البارا -زيليلين باعتباره المادة الأولية من خلال ملاحظة أن التفاعل مع اليود أنتج ثنائي يوديد البارا-زيليلين كمنتج وحيد. كانت نسبة التفاعل بضع نقاط مئوية فقط. [1] [2]

تم العثور على طريق أكثر كفاءة في عام 1965 بواسطة ويليام ف. جورهام في يونيون كاربايد. لقد قام بترسيب أفلام الباريلين عن طريق التحلل الحراري لـ [2.2] الباراسيكلوفان عند درجات حرارة تتجاوز 550 درجة مئوية وفي فراغ أقل من 1 تور. لم تتطلب هذه العملية مذيبًا وأسفرت عن أفلام مقاومة كيميائيًا وخالية من الثقوب الدقيقة. قامت يونيون كاربايد بتسويق نظام طلاء الباريلين في عام 1965. [1] [2]

واصلت شركة يونيون كاربايد إجراء البحوث في مجال تخليق العديد من المواد الأولية للباريلين، بما في ذلك الباريلين AF-4، طوال فترة الستينيات وحتى أوائل السبعينيات. اشترت شركة يونيون كاربايد شركة نوفا تران (شركة طلاء الباريلين) في عام 1984 ودمجتها مع شركات طلاء المواد الكيميائية الإلكترونية الأخرى لتشكيل قسم أنظمة الطلاء المتخصصة. تم بيع القسم لشركة كوكسون إلكترونيكس في عام 1994. [3]

توجد شركات تقدم خدمات طلاء الباريلين في جميع أنحاء العالم، ولكن التوافر التجاري للباريلين محدود. يمكن شراء سلائف الباراسيكلوفان [2.2] للباريلين N وC وD وAF-4 وVT-4. يتم توفير خدمات الباريلين للـ N وC وAF-4 وVT-4 وE (كوبوليمر N وE).

أصناف

باريلين ن

الباريلين N هو البوليمر غير المستبدل الذي يتم الحصول عليه عن طريق بلمرة وسيط البارا -زيليلين.

الباريلينات المكلورة

وحدة تكرار الباريلين C

يمكن الحصول على مشتقات الباريلين عن طريق استبدال ذرات الهيدروجين على حلقة الفينيل أو الجسر الأليفاتي بمجموعات وظيفية أخرى. وأكثر هذه المتغيرات شيوعًا هو الباريلين C، الذي يحتوي على ذرة هيدروجين واحدة في حلقة الأريل تم استبدالها بالكلور . متغير شائع آخر هو الباريلين D، مع وجود استبدالين من هذا القبيل على الحلقة.

يعد الباريلين سي أكثر الأنواع استخدامًا، وذلك بسبب انخفاض تكلفة المادة الأولية المستخدمة فيه وتوازن خصائصه كعازل كهربائي وحاجز للرطوبة وسهولة الترسيب. ومن العيوب الرئيسية للعديد من التطبيقات عدم قابليته للذوبان في أي مذيب في درجة حرارة الغرفة، مما يمنع إزالة الطلاء عندما يتعين إعادة تصنيع القطعة.


كما أن الباريلين سي هو الأكثر استخدامًا بسبب تكلفته المنخفضة نسبيًا. [4] ويمكن ترسيبه في درجة حرارة الغرفة مع الاحتفاظ بدرجة عالية من التوافق والتوحيد ومعدل ترسيب معتدل في عملية الدفعات.

كما أن الكلور الموجود على حلقة الفينيل في وحدة التكرار الباريلين C يشكل مشكلة فيما يتعلق بالامتثال لقواعد RoHS ، وخاصة فيما يتعلق بتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة . وعلاوة على ذلك، يتحلل بعض مركب ثنائي الترابط عن طريق كسر الرابطة الأريل-الكلور أثناء التحلل الحراري، مما يؤدي إلى توليد مادة كربونية تلوث الطلاء، وكلوريد الهيدروجين HCl الذي قد يضر بمضخات التفريغ وغيرها من المعدات. تترك ذرة الكلور حلقة الفينيل في أنبوب التحلل الحراري في جميع درجات الحرارة؛ ومع ذلك، فإن تحسين درجة حرارة التحلل الحراري من شأنه أن يقلل من هذه المشكلة. إن الجذور الحرة (جذور الفينيل) الناتجة في هذه العملية ليست مستقرة بالرنين وتخفف من ترسب مادة تشبه الباريلين على الجانب السفلي من أنبوب التحلل الحراري. تصبح هذه المادة متفحمة وتولد جزيئات في الموقع لتلويث الغرف النظيفة وتكوين عيوب في لوحات الدوائر المطبوعة والتي غالبًا ما تسمى "الأوتار والعقيدات". لا تعاني الباريلين N و E من هذه المشكلة، وبالتالي فهي مفضلة للتصنيع واستخدام الغرف النظيفة.

الباريلينات المفلورة

هناك نوع آخر شائع من المشتقات الهالوجينية وهو الباريلين AF-4، حيث يتم استبدال ذرات الهيدروجين الأربع في السلسلة الأليفاتية بذرات الفلور . يتم تسويق هذا النوع أيضًا تحت الأسماء التجارية الباريلين SF (كيسكو) والباريلين HT (SCS) .
2− الوحدة التي تتألف منها سلسلة الإيثيلين هي نفس الوحدة المتكررة من مادة PTFE (التيفلون)، بما يتفق مع ثباتها التأكسدي والأشعة فوق البنفسجية. تم استخدام مادة الباريلين AF-4 لحماية شاشات LED الخارجية والإضاءة من الماء والملح والملوثات بنجاح.

هناك نوع آخر من الفلور هو الباريلين VT-4 (يُسمى أيضًا الباريلين F)، حيث يتم استبدال الهيدروجينات الأربعة الموجودة على الحلقة الأريلية بالفلور. يتم تسويق هذا النوع بواسطة Kisco تحت العلامة التجارية Parylene CF. نظرًا لوجود وحدات أليفاتية −CH 2 −، فإن ثباته التأكسدي والأشعة فوق البنفسجية ضعيف، ولكنه لا يزال أفضل من N أو C أو D.

الباريلينات المستبدلة بالألكيل

يمكن أيضًا استبدال ذرات الهيدروجين بمجموعات ألكيل . قد يحدث الاستبدال إما على حلقة الفينيل أو على جسر الإيثيلين أو كليهما.

وعلى وجه التحديد، يؤدي استبدال ذرة هيدروجين واحدة على حلقة الفينيل بمجموعة ميثيل أو مجموعة إيثيل إلى إنتاج الباريلين M وE على التوالي.

  • باريلين م
    باريلين م
  • باريلين إي
    باريلين إي
  • باريلين AM-2
    باريلين AM-2

تزيد هذه الاستبدالات من المسافة بين الجزيئات (من سلسلة إلى سلسلة)، مما يجعل البوليمر أكثر قابلية للذوبان ونفاذية. على سبيل المثال، بالمقارنة مع الباريلين C، فقد ثبت أن الباريلين M له ثابت عازل أقل (2.48 مقابل 3.2 عند 1  كيلو هرتز ). كان للباريلين E معامل شد أقل ( 175 كيلوباسكال مقابل 460 كيلوباسكال [ توضيح ] )، وثابت عازل أقل (2.34 مقابل 3.05 عند 10 كيلو هرتز)، وخصائص حاجز رطوبة أسوأ قليلاً (4.1 مقابل 0.6  جم-ميل/ذرة-100 بوصة مربعة-24 ساعة [ توضيح ] )، وانهيار عازل مكافئ 5-6 كيلو فولت/ ميل لطلاء 1 ميل) ولكن قابلية ذوبان أفضل. [5] [6] ومع ذلك، فإن كوبوليمر الباريلين N و E له أداء حاجز مكافئ للباريلين C.

يؤدي استبدال ذرة هيدروجين واحدة بذرة ميثيل على كل ذرة كربون في جسر الإيثيل إلى إنتاج الباريلين AM-2، [-(CH
3)CH−(C
6ح
4)-(ش
3)CH−]
ن(لا ينبغي الخلط بينه وبين البديل المستبدل بالأمين المسجل باسم شركة كيسكو). إن قابلية ذوبان الباريلين AM-2 ليست جيدة مثل الباريلين E.

الباريلينات التفاعلية

في حين تستخدم طلاءات الباريلين في الغالب لحماية الأشياء من الماء والمواد الكيميائية الأخرى، فإن بعض التطبيقات تتطلب طلاءً يمكنه الارتباط بالمواد اللاصقة أو الأجزاء المطلية الأخرى، أو تثبيت جزيئات مختلفة مثل الأصباغ أو المحفزات أو الإنزيمات.

يمكن الحصول على طلاءات الباريلين "التفاعلية" هذه باستخدام بدائل نشطة كيميائيًا. هناك منتجان متاحان تجاريًا وهما الباريلين أ، الذي يحتوي على بديل أمين واحد - NH
2في كل وحدة، والبارلين AM، مع مجموعة أمين الميثيلين واحدة − CH
2نيو هامبشاير
2لكل وحدة. كلاهما علامات تجارية لشركة Kisco.

إن الباريلين AM أكثر تفاعلية من النوع A. حيث إن أمين النوع الأخير، كونه مجاورًا لحلقة الفينيل، يكون في حالة استقرار رنيني وبالتالي أقل قاعدية. ومع ذلك، فإن الباريلين A أسهل بكثير في التصنيع وبالتالي أرخص.

متغير تفاعلي آخر هو الباريلين X، والذي يتميز بمجموعة إيثينيل − C≡CH مرتبطة بحلقة الفينيل في بعض الوحدات. يمكن ربط هذا المتغير، الذي لا يحتوي على عناصر أخرى غير الهيدروجين والكربون، بالحرارة أو باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية ويمكن أن يتفاعل مع أملاح النحاس أو الفضة لتوليد المركبات المعدنية العضوية المقابلة Cu-acetylide أو Ag-acetylide . يمكن أن يخضع أيضًا لـ " كيمياء النقر " ويمكن استخدامه كمادة لاصقة ، مما يسمح بترابط الباريلين إلى الباريلين دون أي منتجات ثانوية أثناء المعالجة. على عكس معظم المتغيرات الأخرى، فإن الباريلين X غير متبلور (غير بلوري).

الباريلينات الملونة

من الممكن ربط الكروموفور مباشرة بجزيء قاعدة الباراسيكلوفان [2.2] لإضفاء اللون على الباريلين. [ بحاجة لمصدر ]

كوبوليمرات شبيهة بالباريلين

تم ترسيب البوليمرات المشتركة [7] والمركبات النانوية (SiO 2 / parylene C) [8] من الباريلين في درجة حرارة قريبة من الغرفة سابقًا. مع وجود مونومرات سحب الإلكترون بقوة، يمكن استخدام الباريلين كمبادر لبدء عمليات البلمرة، مثل N-phenyl maleimide . باستخدام مركبات الباريلين النانوية C / SiO 2 ، يمكن استخدام الباريلين C كطبقة تضحية لصنع أغشية رقيقة من السيليكا النانوية ذات مسامية تزيد عن 90٪. [9]

ملكيات

الشفافية والبلورية

الأغشية الرقيقة والطلاءات الباريلينية شفافة؛ ومع ذلك، فهي ليست غير متبلورة باستثناء الباريلينات المؤلكلة. أي الباريلين E. ونتيجة لذلك، نظرًا لكون الطلاءات شبه بلورية، فإنها تبعثر الضوء. يتمتع الباريلين N وC بدرجة منخفضة من التبلور؛ ومع ذلك، فإن الباريلين VT-4 وAF-4 بلوريين للغاية بنسبة ~60٪ في حالتهما المترسبة (بنية بلورية سداسية) وبالتالي فهي غير مناسبة بشكل عام كمواد بصرية.

يصبح الباريلين C أكثر تبلورًا إذا تم تسخينه في درجات حرارة مرتفعة حتى نقطة انصهاره عند 270 درجة مئوية.

يتمتع الباريلين N ببنية بلورية أحادية الميل في حالته المترسبة ولا يصبح أكثر بلورية بشكل ملحوظ حتى يخضع لتحول طوري بلوري عند درجة حرارة ~220 درجة مئوية إلى شكل سداسي، وعند هذه النقطة يصبح شديد البلورية مثل الباريلينات المفلورة. يمكن أن يصل إلى 80% من البلورية عند درجات حرارة التلدين حتى 400 درجة مئوية، وبعد هذه النقطة يتحلل.

ميكانيكية وكيميائية

الباريلينات مرنة نسبيًا (0.5 جيجا باسكال للباريلين N)، [10] باستثناء الباريلين X المترابط (1.0 جيجا باسكال)، [11] ولديها مقاومة أكسدة ضعيفة (~60-100 درجة مئوية، حسب معايير الفشل) واستقرار للأشعة فوق البنفسجية، [12] باستثناء الباريلين AF-4. ومع ذلك، فإن الباريلين AF-4 أكثر تكلفة بسبب التخليق ثلاثي الخطوات لسلائفه مع انخفاض العائد وكفاءة الترسيب الضعيفة. استقرار الأشعة فوق البنفسجية ضعيف للغاية بحيث لا يمكن تعريض الباريلين لأشعة الشمس العادية دون اصفرار.

تكاد تكون جميع الباريلينات غير قابلة للذوبان في درجة حرارة الغرفة، باستثناء الباريلينات المؤلكلة، ومنها الباريلين إي، [6] والباريلينات المؤلكلة الإيثينيل. [13] وقد أدى هذا الافتقار إلى الذوبان إلى صعوبة إعادة تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المطلية بالباريلين.

نفاذية

كحاجز لانتشار الرطوبة، فإن فعالية طلاءات الباريلين الهالوجينية تتناسب بشكل غير خطي مع كثافتها. تضيف ذرات الهالوجين مثل F وCl وBr الكثير من الكثافة إلى الطلاء وبالتالي تسمح للطلاء بأن يكون حاجزًا أفضل للانتشار؛ ومع ذلك، إذا تم استخدام الباريلينات كحاجز لانتشار الماء، فإن الكيمياء غير القطبية مثل الباريلين E تكون أكثر فعالية بكثير. بالنسبة لحواجز الرطوبة، فإن المعلمات المادية الرئيسية الثلاثة التي يجب تحسينها هي: كثافة الطلاء، واستقطاب الطلاء (كيمياء الأوليفين هي الأفضل) ودرجة حرارة انتقال الزجاج أعلى من درجة حرارة الغرفة ويفضل أن تكون أعلى من حد خدمة لوحة الدائرة المطبوعة أو الجهاز أو الجزء. في هذا الصدد، يعد الباريلين E الخيار الأفضل على الرغم من كثافته المنخفضة مقارنة بالباريلين C على سبيل المثال.

مواصفات الصناعة[14]

ملكيات باريلين ن باريلين سي باريلين د باريلين HT/AF4
نقطة الانصهار (درجة مئوية) 420 290 380 >500
درجة حرارة الخدمة المستمرة (درجة مئوية) 60 80 100 350
درجة حرارة الخدمة قصيرة المدى (درجة مئوية) 80 100 120 450
معامل التمدد الحراري الخطي عند 25 درجة مئوية (جزء في المليون) 69 35 38 36
الموصلية الحرارية عند 25 درجة مئوية (W/(m·K)) 0.126 0.084 — 0.096
الحرارة النوعية عند 20 درجة مئوية (J/(g·K)) 0.837 0.712 — 1.04
معامل يونغ (psi) 350,000 400000 380,000 370,000
قوة الشد (رطل/بوصة مربعة) [ توضيح ] 7000 10000 11000 7,500
قوة الخضوع (رطل/بوصة مربعة) [ توضيح ] 6,100 8000 9000 5000
الاستطالة للكسر (%) 250 200 200 200
استطالة العائد (%) 2.5 2.9 3.0 2.0
الكثافة (جم/سم 3 ) 1.1–1.12 1.289 1.418 1.32
امتصاص الماء (% بعد 24 ساعة) <0.1 <0.1 <0.1 <0.01
صلابة روكويل ر85 ر80 ر80 ر122
معامل الاحتكاك الساكن 0.25 0.29 0.33 0.15
معامل الاحتكاك الديناميكي 0.25 0.29 0.31 0.13

عملية الطلاء

تُطبق طلاءات الباريلين بشكل عام عن طريق الترسيب الكيميائي للبخار في جو من المونومر البارا -زيلين أو مشتق منه. تتمتع هذه الطريقة بفائدة قوية جدًا، وهي أنها لا تنتج أي منتجات ثانوية إلى جانب بوليمر الباريلين، والتي قد تحتاج إلى إزالتها من حجرة التفاعل وقد تتداخل مع البلمرة.

يجب أن تكون الأجزاء المراد طلائها نظيفة لضمان التصاق جيد للفيلم. نظرًا لأن المونومر ينتشر، فيجب إغلاق المناطق التي لا يجب طلائها بإحكام، دون فجوات أو شقوق أو فتحات أخرى. يجب الحفاظ على الجزء في نافذة ضيقة نسبيًا من الضغط ودرجة الحرارة. [15]

تتضمن العملية ثلاث خطوات: تكوين المونومر الغازي، والامتصاص على سطح الجزء، وبلمرة الفيلم الممتص.

البلمرة

تتطلب بلمرة مونومر البارا -زيلين الممتص درجة حرارة حدية دنيا. بالنسبة للباريلين N، تكون درجة الحرارة الحدية 40 درجة مئوية.

يحتوي الوسيط p -xylylene على حالتين ميكانيكيتين كموميتين، حالة البنزويد (حالة ثلاثية) وحالة الكينويد (حالة مفردة). تكون الحالة الثلاثية هي البادئ فعليًا والحالة المفردة هي المونومر فعليًا. يمكن إلغاء تنشيط الحالة الثلاثية عند ملامستها للمعادن الانتقالية أو أكاسيد المعادن بما في ذلك Cu/CuOx . [ 16] [17] تُظهر العديد من الباريلينات هذه الانتقائية بناءً على إلغاء تنشيط الحالة الثلاثية ميكانيكيًا، بما في ذلك الباريلين X.

يمكن أن تتم عملية البلمرة من خلال مجموعة متنوعة من الطرق التي تختلف في الإنهاء المؤقت للسلاسل النامية، مثل المجموعة الجذرية − CH•
2أو مجموعة أنيونية سالبة CH-
2:

طرق البلمرة المحتملة للباريلين

الامتصاص الطبيعي

يتبلمر المونومر فقط بعد امتصاصه فيزيائيًا ( الامتصاص الفيزيائي ) على سطح الجزء. تتمتع هذه العملية بحركية أرينيوس عكسية ، مما يعني أنها أقوى في درجات الحرارة المنخفضة من درجات الحرارة المرتفعة. توجد درجة حرارة عتبة حرجة لا يوجد فوقها عمليًا أي امتصاص فيزيائي، وبالتالي لا يوجد ترسب. كلما اقتربت درجة حرارة الترسيب من درجة حرارة العتبة، كان الامتصاص الفيزيائي أضعف. يتمتع الباريلين C بدرجة حرارة عتبة أعلى، 90 درجة مئوية، وبالتالي لديه معدل ترسيب أعلى بكثير، أكبر من 1 نانومتر / ثانية، مع الاستمرار في إنتاج طلاءات موحدة إلى حد ما. [4] على النقيض من ذلك، فإن درجة حرارة عتبة الباريلين AF-4 قريبة جدًا من درجة حرارة الغرفة (30-35 درجة مئوية)، ونتيجة لذلك، تكون كفاءة ترسيبه ضعيفة. [18]

من الخصائص المهمة للمونومر ما يسمى بـ "معامل الالتصاق"، والذي يعبر عن الدرجة التي يمتص بها على البوليمر. يؤدي انخفاض المعامل إلى سمك ترسب أكثر تجانسًا وطلاء أكثر توافقًا.

هناك خاصية أخرى ذات صلة بعملية الترسيب وهي الاستقطاب، والتي تحدد مدى قوة تفاعل المونومر مع السطح. يرتبط ترسب الباريلينات المهلجنة ارتباطًا وثيقًا بالوزن الجزيئي للمونومر. تُعَد المتغيرات المفلورة استثناءً: حيث تكون قابلية استقطاب الباريلين AF-4 منخفضة، مما يؤدي إلى ترسيب غير فعال.

توليد المونومر

من ثنائي الدوري

ثنائي البارا -زيليلين الحلقي [2.2] البارا سيكلوفان

يتم توليد مونومر البارا -زيليلين عادةً أثناء عملية الطلاء عن طريق تبخير ثنائي الترابط الحلقي [2.2] البارا - سيكلوفان عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، ثم تحلل البخار عند 450-700 درجة مئوية وضغط 0.01-1.0  تور . تنتج هذه الطريقة (عملية جورهام) مونومرًا بنسبة 100% بدون أي منتجات ثانوية أو تحلل للمونومر. [19] [20] [21]

يمكن تصنيع الدايمر من البارا -زيلين من خلال عدة خطوات تتضمن البروم ، والأمين ، وإزالة هوفمان . [22]

يمكن استخدام نفس الطريقة لترسيب الباريلينات المستبدلة. على سبيل المثال، يمكن الحصول على الباريلين C من المركب ثنائي الترابط dichloro[2.2] para -cyclophane ، إلا أنه يجب التحكم في درجة الحرارة بعناية حيث تنكسر رابطة الكلور - الأريل عند 680 درجة مئوية.

عملية جورهام للباريلين AF-4
عملية جورهام للباريلين AF-4

تظهر عملية جورهام القياسية [5] أعلاه للباريلين AF-4. يمكن تصعيد ثنائي مقدمة البارا -سيكلوفان ثماني الفلورو[2.2] إلى أقل من 100 درجة مئوية وتكسيره عند درجة حرارة 700-750 درجة مئوية، وهي درجة أعلى من درجة الحرارة (680 درجة مئوية) المستخدمة لتكسير السيكلوفان غير المستبدل لأن الرابطة −CF 2 −CF 2 − أقوى من الرابطة −CH 2 −CH 2 −. يتم نقل هذا الوسيط المستقر بالرنين إلى غرفة ترسيب بدرجة حرارة الغرفة حيث يحدث البلمرة تحت ظروف الضغط المنخفض (1-100 ملي تور). [18]

من البديلص-زيلينات

هناك طريق آخر لتوليد المونومر وهو استخدام مقدمة البارا -زيلين مع بديل مناسب على كل مجموعة ميثيل ، حيث يؤدي إزالتها إلى توليد البارا -زيلين.

قد يأخذ اختيار المجموعة المغادرة بعين الاعتبار سميتها (التي تستبعد التفاعلات القائمة على الكبريت والأمين)، ومدى سهولة تركها للمادة الأولية، والتداخل المحتمل مع البلمرة. يمكن حبس المجموعة المغادرة قبل حجرة الترسيب، أو يمكن أن تكون شديدة التقلب بحيث لا تتكثف في الأخيرة. [23]

على سبيل المثال، السلائف α,α'-dibromo-α,α,α',α'-رباعي فلورو- بارا -زيلين (CF
2ب)
2(ج
6ح
4) ينتج الباريلين AF-4 مع إزالة البروم . [24]

تتمثل ميزة هذه العملية في انخفاض تكلفة التخليق للمادة الأولية. المادة الأولية عبارة عن سائل أيضًا ويمكن توصيلها بالطرق القياسية التي تم تطويرها في صناعة أشباه الموصلات، مثل جهاز التبخير أو جهاز التبخير المزود بفقاعات أو وحدة تحكم في تدفق الكتلة. في الأصل، تم تكسير المادة الأولية حرارياً فقط، [25] ولكن المحفزات المناسبة تخفض درجة حرارة التحلل الحراري، مما ينتج عنه بقايا فحم أقل وطلاء أفضل. [26] [27] من خلال أي من الطريقتين، يتم إطلاق جذر حر للبروم الذري من كل طرف ميثيل، والذي يمكن تحويله إلى بروميد الهيدروجين HBr وإزالته من تدفق المونومر. هناك حاجة إلى احتياطات خاصة لأن البروم وHBr سامان وتآكليان تجاه معظم المعادن وسبائك المعادن، ويمكن للبروم أن يتلف حلقات O- الفيتون .

ألفا، ألفا'- ثنائي ميثوكسي- ب- زيلين

يستخدم تركيب مماثل للبارلين N المركب الأولي α,α'-dimethoxy-p-xylene. [28] المجموعة الميثوكسي H
3CO − هي المجموعة المغادرة؛ وبينما تتكثف في حجرة الترسيب، فإنها لا تتداخل مع ترسيب البوليمر. [23] هذه المادة الأولية أقل تكلفة بكثير من [2.2] بارا سيكلوفان. وعلاوة على ذلك، نظرًا لكونها سائلة أعلى بقليل من درجة حرارة الغرفة، يمكن توصيل هذه المادة الأولية بشكل موثوق باستخدام وحدة تحكم في تدفق الكتلة ؛ في حين يصعب قياس والتحكم في توليد وتسليم المونومر الغازي لعملية جورهام. [29]

ألفا، ألفا'- ثنائي ميثيل- ألفا، ألفا'- ثنائي ميثوكسي- ب- زيلين

يمكن توليد الباريلين AM-2 من المادة السابقة α,α'-dimethyl-α,α'-dimethoxy- p -xylene.

α,α'-ثنائي فينوكسي-α,α,α',α'-رباعي فلورو- ص -زيلين

مثال آخر على هذا النهج هو تخليق الباريلين AF-4 من α,α'-diphenoxy-α,α,α',α'-tetrafluoro- para -xylene. في هذه الحالة، تكون المجموعة المغادرة هي الفينوكسي CH
5O −، والتي يمكن تكثيفها قبل غرفة الترسيب. [30]

الخصائص والمميزات

قد تمنح الباريلينات العديد من الصفات المرغوبة للأجزاء المطلية. ومن بين الخصائص الأخرى، فهي


نظرًا لأن عملية الطلاء تتم في درجة حرارة الغرفة في فراغ معتدل، فيمكن تطبيقها حتى على الأشياء الحساسة للحرارة مثل العينات البيولوجية الجافة. كما تؤدي درجة الحرارة المنخفضة إلى انخفاض الإجهاد الجوهري في الفيلم الرقيق. علاوة على ذلك، فإن الغاز الوحيد في غرفة الترسيب هو المونومر، دون أي مذيبات أو محفزات أو منتجات ثانوية يمكن أن تهاجم الجسم.

يعتبر الباريلين AF-4 وVT-4 من المواد المفلورة ونتيجة لذلك فإن سعرهما باهظ للغاية مقارنة بالباريلين N وC، مما حد بشدة من استخدامهما التجاري، باستثناء التطبيقات المتخصصة.

التطبيقات

تُستخدم مادة الباريلين C وبدرجة أقل AF-4 وSF وHT (كلها من نفس البوليمر) في طلاء لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) والأجهزة الطبية . وهناك العديد من التطبيقات الأخرى حيث تعمل مادة الباريلين كحاجز ممتاز للرطوبة. وهي الطلاء الأكثر قبولًا بيولوجيًا للدعامات وأجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة تنظيم ضربات القلب والأجهزة الأخرى المزروعة بشكل دائم في الجسم. [33]

الطبقات الجزيئية

تتكون الكيمياء الطبقية الجزيئية الكلاسيكية من طبقات أحادية مجمعة ذاتيًا (SAMs). تتكون طبقات أحادية مجمعة ذاتيًا من سلاسل ألكيل طويلة السلسلة، تتفاعل مع الأسطح بناءً على تفاعل الكبريت مع المعدن (ألكيل ثيولات) [34] أو تفاعل من نوع هلام السول مع سطح أكسيد هيدروكسيلي (ألكيل ثلاثي كلورو سيليل أو ألكيل ثلاثي كوكسي). [35] ومع ذلك، ما لم تتم معالجة سطح الذهب أو الأكسيد بعناية وكانت السلسلة الألكيلية طويلة، فإن طبقات أحادية مجمعة ذاتيًا تشكل طبقات أحادية غير منظمة، والتي لا تتكتل جيدًا. [36] [37] يتسبب هذا الافتقار إلى التكتل في حدوث مشكلات، على سبيل المثال، في الالتصاق في أجهزة MEMS . [38]

جاءت الملاحظة التي تفيد بأن الباريلينات يمكن أن تشكل طبقات جزيئية مرتبة (MLs) من خلال قياسات زاوية التلامس ، حيث كان للطبقات الجزيئية التي يزيد سمكها عن 10 Å زاوية تماس متوازنة تبلغ 80 درجة (مثل الباريلين السائب N) ولكن تلك الأرق كان لها زاوية تماس مخفضة. [32] تم تأكيد ذلك أيضًا من خلال القياسات الكهربائية (قياسات إجهاد درجة الحرارة والتحيز) باستخدام مكثفات شبه موصلة معدنية عازلة (MISCAPs). [39] باختصار، الباريلين N وAF-4 (تلك الباريلينات التي لا تحتوي على مجموعات وظيفية) خالية من الثقوب الدبوسية عند ~14 Å. ينتج هذا لأن وحدات تكرار الباريلين تمتلك حلقة فينيل وبسبب الاستقطاب الإلكتروني العالي لحلقة الفينيل فإن وحدات التكرار المجاورة تنظم نفسها في المستوى XY. نتيجة لهذا التفاعل، تكون جزيئات الباريلين ML مستقلة عن السطح، باستثناء المعادن الانتقالية، التي تعمل على إلغاء تنشيط الحالة الثلاثية (البنزويد) وبالتالي لا يمكن بدء الباريلينات. إن اكتشاف الباريلينات كطبقات جزيئية قوي جدًا للتطبيقات الصناعية نظرًا لقوة العملية وأن جزيئات الباريلين ML تترسب في درجة حرارة الغرفة. وبهذه الطريقة، يمكن استخدام الباريلينات كحواجز انتشار وتقليل قابلية استقطاب السطح (إلغاء تنشيط أسطح الأكسيد). من خلال الجمع بين خصائص الباريلينات التفاعلية وملاحظة أنها يمكن أن تشكل طبقات جزيئية كثيفة خالية من الثقوب الدقيقة، تم استخدام الباريلين X كطبقة واجهة لتسلسل الجينوم.

هناك تحذير واحد فيما يتعلق بالطبقة الجزيئية من الباريلينات، ألا وهو أنها تترسب على هيئة أوليغومرات وليس بوليمرات عالية. [32] ونتيجة لذلك، هناك حاجة إلى عملية التلدين الفراغي لتحويل الأوليغومرات إلى بوليمرات عالية. بالنسبة للباريلين N، تكون درجة الحرارة 250 درجة مئوية، بينما تكون 300 درجة مئوية بالنسبة للبايرلين AF-4.


التطبيقات النموذجية

تم استخدام أفلام الباريلين في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك [1]

  • طلاء كاره للماء (حواجز الرطوبة، على سبيل المثال، للخراطيم الطبية الحيوية)
  • طبقات الحاجز (على سبيل المثال، للمرشحات والأغشية والصمامات)
  • إلكترونيات الميكروويف (على سبيل المثال، حماية ركائز العوازل المصنوعة من مادة PTFE من التلوث بالزيت)
  • الأجهزة الطبية القابلة للزرع
  • أجهزة الاستشعار في البيئات القاسية (على سبيل المثال، أجهزة استشعار الوقود/الهواء في السيارات)
  • الإلكترونيات المستخدمة في السفر إلى الفضاء والدفاع
  • حماية الأسطح المعدنية من التآكل
  • تعزيز الهياكل الدقيقة
  • حماية البلاستيك والمطاط وما إلى ذلك من الظروف البيئية الضارة
  • تقليل الاحتكاك ، على سبيل المثال، لتوجيه القسطرة، وإبر الوخز بالإبر، والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة .

انظر أيضا

طلاء مطابق

مراجع

  1. ^ abc Jeffrey B. Fortin; Toh-Ming Lu (2003). Chemical vapor deposition polymerization: the growth and properties of parylene thin films. Springer. ص 4-7. ISBN 978-1-4020-7688-6.
  2. ^ ab Mattox, DM أسس تكنولوجيا الطلاء الفراغي محفوظ في 2009-10-07 على موقع Wayback Machine ، Springer، 2003 ISBN 978-3-540-20410-7 كتب جوجل 
  3. ^ تاريخ طلاءات SCS محفوظ في 12/01/2012 على موقع Wayback Machine . Scscoatings.com. تم استرجاعه في 04/06/2012.
  4. ^ "Parylene: طلاء الغشاء الرقيق المطابق حقًا" (PDF) . حلول البلازما المتينة . PRS.
  5. ^ ab WF Gorham (1966). "طريقة تركيبية عامة جديدة لإعداد بولي-ب-زيليلين خطية". مجلة علوم البوليمر الجزء أ-1: كيمياء البوليمر . 4 (12): 3027-3039. رمز Bibcode :1966JPoSA...4.3027G. doi :10.1002/pol.1966.150041209.
  6. ^ أب جي جي سينكيفيتش. سي جيه ميتشل؛ أ. فيجاياراجافان؛ إيف بارنات؛ جي إف ماكدونالد؛ T.-M. لو (2002). “البنية/الخصائص الفريدة للبخار الكيميائي المودع الباريلين E”. مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ أ . 20 (4): 1445–9. بيب كود :2002JVSTA..20.1445S. دوى :10.1116/1.1487870.
  7. ^ JF Gaynor؛ JJ Senkevich؛ SB Desu (1996). "طريقة جديدة لتصنيع أغشية رقيقة بوليمرية عالية الأداء عن طريق البلمرة الكيميائية بالبخار". J. Mater. Res . 11 (7): 1842–50. Bibcode :1996JMatR..11.1842G. doi :10.1557/JMR.1996.0233.
  8. ^ JJ Senkevich; SB Desu (1999). "الترسيب الكيميائي الحراري للبخار عند درجة حرارة الغرفة تقريبًا للمركبات النانوية بولي (كلورو- ب -زيلين)/ ثاني أكسيد السيليكون ". كيمياء المواد . 11 (7): 1814-21. doi :10.1021/cm990042q.
  9. ^ JJ Senkevich (1999). "CVD of NanoPorous Silica". الترسيب الكيميائي للبخار . 5 (6): 257–60. doi :10.1002/(SICI)1521-3862(199912)5:6<257::AID-CVDE257>3.0.CO;2-J.
  10. ^ C. Chiang, AS Mack, C. Pan, Y.-L. Ling, DB Fraser Mat. Res. Soc. Symp. Proc. المجلد 381، 123 (1995).
  11. ^ JJ Senkevich; BW Woods; JJ McMahon; P.-I Wang (2007). "الخصائص الحرارية الميكانيكية لـ Parylene X، بوليمر قابل للترسيب الكيميائي بالبخار في درجة حرارة الغرفة". الترسيب الكيميائي بالبخار . 13 (1): 55–59. doi :10.1002/cvde.200606541.
  12. ^ JB Fortin & T.-M. Lu (2001). "التحلل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية لأغشية البولي بارا زيللين (الباريلين) الرقيقة". الأغشية الصلبة الرقيقة . 397 (1-2): 223-228. Bibcode :2001TSF...397..223F. doi :10.1016/S0040-6090(01)01355-4.
  13. ^ سينكيفيتش، جاي جيه. (2014). "تيرت-بوتيل إيثينيل-باريلين وفينيل إيثينيل-باريلين". الترسيب الكيميائي للبخار . 20 (1-2-3): 39-43. doi :10.1002/cvde.201307071.
  14. ^ "أنظمة الطلاء المتخصصة - خصائص الباريلين" (PDF) .
  15. ^ هورن، شون "عملية ترسيب الباريلين: ما قبل الترسيب" https://www.paryleneconformalcoating.com/#TheParyleneDepositionProcess
  16. ^ KM Vaeth & KF Jensen (1999). "النمو الانتقائي لبولي (p-phenylene vinylene) المحضر بالترسيب الكيميائي للبخار". Advanced Materials . 11 (10): 814–820. doi : 10.1002/(SICI)1521-4095(199907)11:10<814::AID-ADMA814>3.0.CO;2-Z .
  17. ^ JJ Senkevich; CJ Wiegand; G.-R. Yang; T.-M. Lu (2004). "الترسيب الانتقائي لأغشية البولي(p-xylylene) فائقة الرقة على المواد العازلة مقابل الأسطح النحاسية". الترسيب الكيميائي للبخار . 10 (5): 247–9. doi :10.1002/cvde.200304179.
  18. ^ "تكنولوجيا GlobalTop | تايوان | مسحوق نتريد الألومنيوم".
  19. ^ JB Fortin & T.-M. Lu (2000). "دراسة مطيافية الكتلة أثناء ترسيب البخار لأغشية البولي بارا زيلين الرقيقة". مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ أ . 18 (5): 2459. رمز Bibcode :2000JVSTA..18.2459F. doi :10.1116/1.1289773.
  20. ^ HJ Reich; DJ Cram (1969). "Macro rings. XXXVI. Ring expansion, racemization, and isomer interconversions in the [2.2]paracyclophane system through a diradical medium". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 91 (13): 3517–3526. doi :10.1021/ja01041a016.
  21. ^ P. Kramer; AK Sharma; EE Hennecke; H. Yasuda (2003). "بلمرة مشتقات البارا-زيلين (بلمرة الباريلين). I. حركية الترسيب للباريلين N والباريلين C". مجلة علوم البوليمر: طبعة كيمياء البوليمر . 22 (2): 475-491. رمز Bibcode :1984JPoSA..22..475K. doi :10.1002/pol.1984.170220218.
  22. ^ HE Winberg و FS Fawcett (1973). "Tricyclo[8.2.2.24,7]hexadeca-4,6,10,12,13,15-hexaene". التخليقات العضوية.
  23. ^ ab JJ Senkevich (2011): "ترسيب البخار الكيميائي لبولي (α،α'- ثنائي ميثيل- p - زيللين وبولي (α،α،α'،α'- رباعي ميثيل- p - زيللين)-كو-بولي ( p - زيللين) من سلائف الألكوكسيد 1: الخصائص البصرية والاستقرار الحراري". الترسيب الكيميائي للبخار، المجلد 17، الصفحات 235-240.
  24. ^ PK Wu؛ G. ​​-R. Yang؛ L. You؛ D. Mathur؛ A. Cocoziello؛ C. -I. Lang؛ JA Moore؛ T. -M. Lu؛ H. Bakru (1997). "ترسيب الباريلين عالي النقاء- F باستخدام ترسيب بخار كيميائي منخفض الضغط ودرجة حرارة منخفضة". مجلة المواد الإلكترونية . 26 (8): 949-953. Bibcode :1997JEMat..26..949W. doi :10.1007/s11664-997-0280-8. S2CID  94987047.
  25. ^ بيبالك، إيه في؛ كارداش، آي إي؛ كوزلوفا، نيفادا؛ زايتسيفا، إل . كوزلوف، يو. أ.؛ برافيدنيكوف، أن (1980). Vysokomolekulyarnye Soedineniya، Seriya A . 22 (5): 972-6. {{cite journal}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
  26. ^ لي ، تشونغ ج. وانغ، هوي؛ فوجياتو، جيوفاني أنطونيو، براءة الاختراع الأمريكية رقم 6140456 ، تاريخ الإصدار: 31 أكتوبر 2000.
  27. ^ لي، تشونغ جيه، براءة اختراع أمريكية رقم 6,703,462 ، تاريخ الإصدار: 9 مارس 2004.
  28. ^ سينكيفيتش، جاي جيه (2011). "طريق إنتاج الباريلين باستخدام سائل غير هالوجيني". الترسيب الكيميائي للبخار . 17 (4-6): 76-79. doi :10.1002/cvde.201104304.
  29. ^ DM Dobkin، S. Mokhtari، M. Schmidt، A. Pant، L. Robinson، آليات ترسب SiO2 من TEOS ومركبات السيليكون العضوي ذات الصلة والأوزون" J. Electrochem. Soc. 142(7)، 2332-40 (1995).
  30. ^ سينكيفيتش، جاي جيه. (2013). "باريلين إيه إف-4 عبر احتجاز مجموعة مغادرة فينوكسي". الترسيب الكيميائي للبخار . 19 (10-11-12): 327-331. doi :10.1002/cvde.201304321.
  31. ^ JJ Senkevich; SB Desu (1999). "دراسات تركيبية للترسيب الكيميائي البخاري الحراري عند درجة حرارة الغرفة القريبة من درجة حرارة الغرفة للمركبات النانوية بولي (كلورو-ب-زيلين)/ ثاني أكسيد السيليكون ". كيمياء المواد . 11 (5): 1814. رمز Bibcode :2000ApPhA..70..541S. doi :10.1007/s003390051076. S2CID  96072554.
  32. ^ abc JJ Senkevich & P.-I. Wang (2009). "كيمياء الطبقة الجزيئية عبر الباريلينات". الترسيب الكيميائي للبخار . 15 (4-6): 91-94. doi :10.1002/cvde.200804266.
  33. ^ جيمس أ. شوارتز؛ كريستيان آي. كونتيسكو؛ كارول بوتيرا (2004). موسوعة ديكر لعلوم النانو وتكنولوجيا النانو، المجلد 1. مطبعة سي آر سي. ص 263. رقم ISBN 978-0-8247-5047-3.
  34. ^ Laibinis, Paul E.; Whitesides, George M.; Allara, David L.; Tao, Yu Tai; Parikh, Atul N.; Nuzzo, Ralph G. (1991). "مقارنة بين هياكل وخصائص البلل للطبقات الأحادية المجمعة ذاتيًا من n-alkanethiols على الأسطح المعدنية للعملات المعدنية والنحاس والفضة والذهب". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 113 (19): 7152. doi :10.1021/ja00019a011.
  35. ^ واسرمان، ستيفن ر.؛ تاو، يو تاي؛ وايتسايدز، جورج م. (1989). "بنية وتفاعلية طبقات أحادية من ألكيل السيلوكسان المتكونة من تفاعل ألكيل ثلاثي كلورو سيلان على ركائز السيليكون". لانجموير . 5 (4): 1074. doi :10.1021/la00088a035.
  36. ^ Fadeev, Alexander Y.; McCarthy, Thomas J. (2000). "التجميع الذاتي ليس التفاعل الوحيد الممكن بين ألكيل ثلاثي كلورو السيلان والأسطح: طبقات أحادية الجزيء وأوليجوميرية مرتبطة تساهميًا من ثنائي كلورو وثلاثي كلورو ألكيل السيلان على السيليكون". Langmuir . 16 (18): 7268. doi :10.1021/la000471z.
  37. ^ سينكيفيتش، جاي جيه؛ ميتشل، كريستوفر جيه؛ يانج، جي-آر؛ لو، تي-إم. (2002). "كيمياء سطح الميركابتان ونمو الطبقات الجزيئية قصيرة السلسلة من السيلان الألوكسي للبيريدين". لانجموير . 18 (5): 1587. doi :10.1021/la010970f.
  38. ^ ز. يابو (2003). “Sticction وanti-sticction في MEMS وNEMS”. اكتا ميكانيكا سينيكا . 19 (1): 1. بيب كود :2003AcMSn..19....1Z. دوى :10.1007/BF02487448. S2CID  110540114.
  39. ^ Senkevich, Jay J.; Wang, Pei-I.; Wiegand, Chris J.; Lu, T.-M. (2004). "استقرار التحيز ودرجة الحرارة لعوازل PETEOS فائقة الرقة المغطاة بالباريلين: تأثير الأكسجين السطحي على انتشار أيونات النحاس". رسائل الفيزياء التطبيقية . 84 (14): 2617. رمز Bibcode :2004ApPhL..84.2617S. doi : 10.1063/1.1691488 .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=باريلين&oldid=1214444217"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate