介绍
氟代Parylene是Parylene家族的新一代衍生物，包括苯环取代——派瑞林荧光F和亚甲基取代——Parylene HT两类。氟原子的引入能够较好地改善薄膜的电学性能、热稳定性和抗紫外性能。派瑞林荧光F的中文全称为4,5,7,8,12,13,15,16-八氟[2.2]对环芳烷。
图一 派瑞林荧光F
成膜原理
与其它Parylene原料类似，派瑞林荧光F薄膜的制备需在专用的真空涂覆设备上进行，设备主要由升华炉、裂解炉、沉积腔室、冷阱和真空系统几部分组成。成膜过程也包括如下3个步骤：
(1)固体环二体在一定温度下升华为气态环二体；
(2)在较高温度下气态环二体裂解为活性单体自由基；
(3)单体自由基进入沉积腔室后，在基体表面沉积聚合形成均匀无针孔并与物体形状一致的派瑞林荧光F薄膜。
薄膜的制备工艺
采用VPC-960派瑞林CVD镀膜设备，以石英玻璃板为基体，通过真空化学气相沉积方法制备了派瑞林荧光F薄膜。在制备过程中，基体温度、基体表面状态、升华温度、裂解温度、沉积室压力等因素对膜性能和质量都有一定影响：沉积室本底压力高杂质气体含量高，自由基容易失去活性，形成短链聚合物的堆积；升华温度过高会增加气体进入沉积腔室的压力差，使得薄膜沉积速率过快成膜质量差；裂解温度也会影响薄膜质量，过高会造成环二体原料的过裂解，过低则会导致环二体裂解不完全。
最高升华温度为100℃，裂解温度为680℃，沉积腔室本底真空10mT，沉积压力为32mT。所得派瑞林荧光F涂层连续、均匀、致密，具有高的介电强度和低的介电常数且热稳定性好，可以作为各种复杂形状电子器件的保护膜使用。而且真空化学气相沉积过程无须使用溶剂，不会产生很大的环境污染。
派瑞林荧光F在耐高低温，派瑞林F涂层能长期使用的温度200℃，比parylene C粉和N粉的耐温明显高很多，所以有耐高温要求的产品建议使用parylene F粉镀膜，如测试高温的传感器，在高温环境中工作的机械部件等。同时抗紫外等方面具有较强的优势，很好地弥补了传统Parylene材料的缺陷。此外，Parylene F也具有传统Parylene材料的防水和电绝缘等优良性能，可以应用到医疗器械、汽车、马达开关、可穿戴设备以及具有高附加值的LED上。
改性聚碳酸酯储能
对商用聚合物电容器高温下载流子输运加剧、储能密度与充放电效率骤降的瓶颈，将派瑞林荧光F作为宽禁带小分子掺杂剂引入聚碳酸酯（PC）基体，通过理论计算与实验验证表明，PF不仅能凭借5.892 eV的宽禁带与PC形成电子陷阱，还可与PC主链的芳香C-H键形成H-F氢键，二者协同抑制高温载流子迁移与电导损耗，显著提升复合介质击穿强度；其中1 wt% PF/PC复合膜在150 ℃、540 kV/mm电场下实现4.015 J/cm³的储能密度与84%的充放电效率，较纯PC提升68.9%，且经10000次充放电循环性能保持稳定，综合性能远超商用BOPP薄膜[1]。
图二 在150℃下商业BOPP与PF改性PC薄膜的性能对比
参考文献
[1]FENG Y, YU Y, TENG Y, et al. Achieving superior high-temperature energy storage performance in polycarbonate via small molecule traps and hydrogen bonding[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2026, 14: 8108.