CN103046003B

CN103046003B - 一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法

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Publication number: CN103046003B
Application number: CN201210589859.1A
Authority: CN
Inventors: 张先超; 余水; 李明仁
Original assignee: Xiamen Runner Industrial Corp
Current assignee: Runner Xiamen Corp
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103046003A

Abstract

一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法，涉及一种塑料表面处理方法。提供可以实现塑料基材表面具有水电镀铬的金属外观和质感，同时还具有光催化抑菌、自清洁表面处理方法，整个工艺流程比较环保，没有六价铬的污染及危害的一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法。1）对塑料基材表面进行除油处理；2）对经过步骤1）处理的塑料基材进行喷涂漆层；3）对经过步骤2）处理的塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层；4）对经过步骤3）处理的塑料基材进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性；5）对经过步骤4）处理的塑料基材进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。

Description

一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法

技术领域

本发明涉及一种塑料表面处理方法，尤其是涉及一种塑料基材表面具有光催化自清洁功能的表面处理方法，其可应用于卫浴、汽车、家电等领域。

背景技术

液相沉积Liquid-Phase Deposition(LPD)从属于半导体生长工艺的液相外延技术。利用LDP工艺生长SiO₂是新近发展起来的技术。溶液采用过饱和的氟硅酸溶液，利用其和水的如下反应：H₂SiF₆+H₂O→SiO₂+6HF根据如上反应，当H₂SiF₆的浓度、H₂O的含量增加或是HF的浓度降低时，便发生SiO₂的沉积。目前，已有采用向溶液中添加H₃BO₃、Al或水的方式来加快SiO₂的沉积。沉积的速率在0.001~0.007nm/s，这取决于溶液的组成。其速率远小于热氧化的生长速率（（100））面，1000℃时大约0.1nm/s。当前，已可以采用LPD沉积的金属的氧化物有：Ti、Sn、Zr、V、Cd、Zn、Ni、Fe、Al等。与其他氧化物工艺相比，LPD有自己的优势：低温，廉价，基底的多样性等；热氧化生成的氧化膜的综合质量较好，但较高的氧化温度导致的热应力也会造成缺陷态的存在；电化学沉积过程中电流通路的存在导致膜的致密性差，疏松等。

中国专利200910116704公开一种超亲水自洁玻璃的制备方法，采用液相沉积法在玻璃表面沉积具有光致超亲水性的TIO₂膜，该方法以偏钛酸、二氧化硅、氢氟酸、氨水、硼酸等为原料配制成溶液，其中钛离子浓度为0.01～0.5M，硅钛摩尔比为0～1，硼钛摩尔比为2～6,溶液pH值为1.0～4.0；将清洗后的玻璃基片垂直浸入溶液中，溶液温度为20～80℃,沉积1～20h后取出清洗,于80～200℃温度下烘干后即得具有光致超亲水性的TIO₂镀膜玻璃。

中国专利200510035769公开一种抗菌铝制品的制备方法，包括如下步骤：中介层生成步骤，将铝制品浸入中介层生成溶液中，对基体进行化学镀,形成中介层；活化处理步骤,将生成了中介层的铝制品浸入活化溶液中，腐蚀掉部分区域的中介层金属相，铝制品表面就会存在一些活化和有缺陷的区域，再用清水清洗，去除表面残液;抗菌涂覆步骤，将抗菌涂覆液涂覆于经前述各步骤处理过的铝制品表面，通过吸附、还原和液相沉积反应及外力作用下形成有效抗菌功能层。该发明通过液相沉积及化学方法直接在铝制品表面生成结合力好、高效广谱含银抗菌层;通过抗菌涂覆溶液的配置,形成利于铝制品表面吸附的银颗粒,抗菌成分和基体结合力好；且不需热处理，节约成本。

中国专利201110041541公开一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，(1)采用高氯酸和乙醇溶液对铝合金进行电化学抛光；(2)对铝合金进行阳极氧化处理,电解质溶液为H₃PO₄或H₃PO₄和H₂SO₄的混合溶液；(3)由阳极氧化所制备的氧化铝纳米管阵列作为模板,用去离子水清洗并烘干；(4)制备(NH₄)₂TiF₆的液相沉积溶液；(5)将阳极氧化铝纳米管阵列模板置于液相沉积溶液中静置沉积,取出后去离子水清洗，烘干；(6)沉积后的薄膜在400～600℃进行热处理保温2～4h，然后随炉冷却至室温，制备完成。该发明所制备的TiO₂纳米管薄膜不仅具有良好的耐磨性，而且具有优异的光催化抑菌、超亲水以及自清洁性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的塑料基材表面自清洁处理电丝工艺中存在的缺点，提供可以实现塑料基材表面具有水电镀铬的金属外观和质感，同时还具有光催化抑菌、自清洁表面处理方法，整个工艺流程比较环保，没有六价铬的污染及危害的一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法。

本发明包括以下步骤：

1）对塑料基材表面进行除油处理；

2）对经过步骤1）处理的塑料基材进行喷涂漆层；

3）对经过步骤2）处理的塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层；

4）对经过步骤3）处理的塑料基材进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性；

5）对经过步骤4）处理的塑料基材进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。

在步骤2）中，所述喷涂漆层可以为紫外光固化（UV）漆、聚氨酯漆（PU）漆中的至少一种；喷涂方式为本领域技术人员所公知的方法，漆层的厚度可为10～30μm。

在步骤3）中，所述物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为：离子源电流0.3～0.6A，偏压20～80V，占空比40%～80%，氩气流速10～100SCCM，氧气流速0～150SCCM，时间5～10min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；所述物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流60～100A，沉积时间2～10min，偏压20～80V，占空比40%～80%，氩气流速60～200SCCM；多弧靶材为99.9%铬靶材。

在步骤4）中，所述常压等离子辉光处理，其工艺为：功率为500～1000W，处理时间为2～6min。

在步骤5）中，所述液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜的具体方法可为：将步骤4)处理后的样品放入液相沉积液中，所述液相沉积液为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆16~25g/L，硼酸H₃BO₃12~18g/L，余量为水；在温度为25℃条件下恒温沉积20~120min后取出清洗干净，于60～120℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TIO₂薄膜。

与现有的塑料表面处理相比，本发明具有以下优点：

1）获得的膜层具有光催化抑菌和自清洁功能，减少手接触时细菌的传染。

2）表面处理的获得的外观与现有的水电镀六价铬外观一致，但工艺过程中没有六价铬的污染和危害。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1改性PP塑料基材表面处理

1）对PP塑料基材表面进行手工酒精擦拭除油处理；

2）对经过步骤1）处理的塑料基材进行喷涂漆层，所述喷涂漆层可以为紫外光固化（UV）漆、聚氨酯漆（PU）漆中的至少一种；喷涂方式为本领域技术人员所公知的方法，漆层的厚度可为10～30μm。

3）对经过步骤2）处理的塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层；所述物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流0.3～0.6A，偏压20～80V，占空比40%～80%，氩气流速10～100SCCM，氧气流速0～150SCCM，时间5～10min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；所述物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流60～100A，沉积时间2～10min，偏压20～80V，占空比40%～80%，氩气流速60～200SCCM；多弧靶材为99.9%铬靶材。

4）对经过步骤3）处理的塑料基材进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性。所述常压等离子辉光处理，其工艺为：功率为500～1000W，处理时间为2～6min。

5）对经过步骤4）处理的塑料基材进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。所述液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜，将步骤4)处理后的样品放入下述液相沉积液中，其工艺为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆16~25g/L，硼酸H₃BO₃12~18g/L,余量为水。在温度为25℃条件下恒温沉积20~120min后取出清洗干净，于60～120℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TIO₂薄膜。

实施例2改性PP塑料基材镀膜拉丝处理

1）对PP塑料基材表面进行人工酒精擦拭除油处理，将PP表面的油脂清除干净；

2）进行喷涂漆层，在喷漆线上喷涂聚氨酯（PU）漆，喷镀一层聚氨酯（PU）漆后（漆层厚30μm），送入红外线烘干段，进行流平、烘干（70℃×120min）。

3）进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层。物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流0.3A，偏压20V，占空比40%，氩气流速100SCCM，氧气流速150SCCM，时间10min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流60A，沉积时间10min，偏压20V，占空比40%，氩气流速60SCCM；多弧靶材为99.9%铬靶材。

4）进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性。常压等离子辉光处理，其工艺为：功率为1000W，处理时间为6min。

5）进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。将产品放入下述液相沉积液中，其工艺为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆16g/L，硼酸H₃BO₃12g/L,余量为水。在温度为25℃条件下恒温沉积20min后取出清洗干净，于100℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TIO₂薄膜。

实施例3ABS塑料基材镀膜拉丝处理

1）对ABS塑料基材表面进行人工酒精擦拭除油处理，将ABS表面的油脂清除干净；

2）进行喷涂漆层，在喷漆线上喷涂紫外光固化（UV）漆，喷镀一层UV漆后（漆层厚10μm），送入红外线烘干段，进行流平、烘干（60℃×8min），流平、烘干后送入紫外线光固化段进行UV照射固化交联（时间10s），UV照射固化的能量为1200mJ/cm²。

3）进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层。物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流0.6A，偏压80V，占空比80%，氩气流速10SCCM，氧气流速100SCCM，时间5min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流60A，沉积时间2min，偏压280V，占空比80%，氩气流速200SCCM；多弧靶材为99.9%铬靶材。

4）进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性。常压等离子辉光处理，其工艺为：功率为500W，处理时间为2min。

5）进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。将产品放入下述液相沉积液中，其工艺为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆25g/L，硼酸H₃BO₃18g/L,余量为水。在温度为25℃条件下恒温沉积120min后取出清洗干净，于60℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TIO₂薄膜。

实施例4改性PA塑料基材镀膜拉丝处理

1）对改性PA塑料基材表面进行人工酒精擦拭除油处理，将PA表面的油脂清除干净；

2）进行喷涂漆层，在喷漆线上喷涂紫外光固化（UV）漆，喷镀一层UV漆后（漆层厚20μm），送入红外线烘干段，进行流平、烘干（70℃×5min），流平、烘干后送入紫外线光固化段进行UV照射固化交联（时间10s），UV照射固化的能量为1500mJ/cm²。

3）进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层。物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流0.4A，偏压60V，占空比50%，氩气流速100SCCM，时间6min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流80A，沉积时间5min，偏压60V，占空比50%，氩气流速100SCCM；多弧靶材为99.9%铬靶材。

4）进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性。常压等离子辉光处理，其工艺为：功率为800W，处理时间为4min。

5）进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜。将产品放入下述液相沉积液中，其工艺为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆20g/L，硼酸H₃BO₃15g/L,余量为水。在温度为25℃条件下恒温沉积60min后取出清洗干净，于120℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TIO₂薄膜。

Claims

1.一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对塑料基材表面进行除油处理；

2)对经过步骤1)处理的塑料基材进行喷涂漆层；

3)对经过步骤2)处理的塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行物理气相沉积金属铬层；所述物理气相沉积等离子体改性的工艺条件为：离子源电流0.3～0.6A，偏压20～80V，占空比40％～80％，氩气流速10～100SCCM，氧气流速0～150SCCM，时间5～10min，所述物理气相沉积金属铬层的工艺条件可为采用多弧物理气相沉积，电源电流60～100A，沉积时间2～10min，偏压20～80V，占空比40％～80％，氩气流速60～200SCCM；多弧靶材为99.9％铬靶材；

4)对经过步骤3)处理的塑料基材进行常压等离子辉光处理，使其金属铬层表面具有亲水性；

5)对经过步骤4)处理的塑料基材进行液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜；所述液相沉积纳米锐钛矿型的二氧化钛透明薄膜的具体方法为：将步骤4)处理后的样品放入液相沉积液中，所述液相沉积液为：氟钛酸氨(NH₄)₂TiF₆16～25g/L，硼酸H₃BO₃12～18g/L，余量为水；在温度为25℃条件下恒温沉积20～120min后取出清洗干净，于60～120℃温度下烘干后即得具有光致光催化抑菌自清洁的TiO₂薄膜。

2.如权利要求1所述的一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述喷涂漆层为紫外光固化漆、聚氨酯漆中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述漆层的厚度为10～30μm。

4.如权利要求1所述的一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法，其特征在于在步骤4)中，所述常压等离子辉光处理的工艺条件为：功率为500～1000W，处理时间为2～6min。