CN103820048A - 一种纳米功能性薄膜 - Google Patents

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本发明涉及一种纳米功能性薄膜，其特征在于，依次包括涂料层、基材层、粘结层和保护层，所述涂料层的厚度为0.1-2um，基材层的厚度为10-50um，粘结层的厚度为0.5-5um，保护层的厚度为10-50um。使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效。

Description

一种纳米功能性薄膜
技术领域
本发明属于纳米材料技术，具体涉及一种纳米功能性薄膜。
背景技术
随着科技发展和人们生活水平的不断提高，纳米材料已经在涂料中有了广泛的应用。由于纳米粒子具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特殊的性质。当把这些材料加入传统的涂料之中，就能产生良好的效果，如长效抗菌性能，紫外屏蔽性能，光催化性能等，并同时增加涂料的一些固有性质，如涂膜柔韧性，涂层硬度，附着力，耐汽油性，抗碱性等性能等等。本发明的多孔材料为碳包覆铜/金属氧化物具有纳米尺寸的三维孔道结构，产物形貌均一、可控，且制备方法简单，成本低廉，环境友好，并将其作为一个组分加入涂料中，使纳米粒子可以容易被多孔物质吸附而不易相互吸附成团。多孔物质的存在，可在涂层内形成有效的微孔通道，使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米功能性薄膜，其特征在于，依次包括涂料层、基材层、粘结层和保护层，
所述涂料层的的厚度为0.1-2um，基材层的厚度为10-50um，粘结层的厚度为0.5-5um，保护层的厚度为10-50um。
所述基材层选自双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者双向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘结层的材料选自丙烯酸结合剂，所述保护层为PET型离型膜。
所述涂料层包括以下组分：
(1)多孔材料，所述多孔材料的含量为1-40%。
(2)纳米粒子，含量为1-40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，纳米铝或其组合物。
(3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。
(4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。
(5)去离子水，所述去离子水的含量为5-15%。
所述多孔材料由以下方法制备：
步骤一，选取纳米金属混合物
所述纳米金属混合物由纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体组成，所述乙酸锌和乙酸铜的摩尔比为2:1。
步骤二，第一溶液的制备
将步骤一的纳米金属混合物与表面活性剂和乙二醇溶液混合，质量比为：纳米金属混合物：表面活性剂：乙二醇溶液=(4-6)：(3-5)：300，将混合液在60-90℃油浴中以600-1000r/min的速率搅拌10-30分钟，自然冷却制得第一溶液。
步骤三：第二溶液的制备
将乙二醇和草酸于常温下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的质量比为100:3。
步骤四：复合前驱体的制备
将步骤三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100℃恒温搅拌4h；反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80℃干燥6h，即得到复合前驱体。所述第二溶液和第一溶液的质量比为：1:3-4。
步骤五：碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料的制备
将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中,通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5℃/min的速率升温至200℃，恒温保持2h，然后以5℃/min升至500℃，恒温保持2h，即得碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。
2.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体的粒径为1-50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为1-25nm。
3.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
4.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述纳米粒子的粒径为1-10nm。
本发明的多孔材料为碳包覆铜/金属氧化物具有纳米尺寸的三维孔道结构，产物形貌均一、可控，且制备方法简单，成本低廉，环境友好，并将其作为一个组分加入涂料中，使纳米粒子可以容易被多孔物质吸附而不易相互吸附成团。多孔物质的存在，可在涂层内形成有效的微孔通道，使涂膜内部的纳米粒子也可发挥吸附和催化的作用，同时也有利于抗菌物质的有序释放，从而使涂层具有长效吸附降解有害物质和长效抗菌的功效.
具体实施方式
一种纳米功能性薄膜，其特征在于，依次包括涂料层、基材层、粘结层和保护层，所述涂料层的的厚度为0.1-2um，基材层的厚度为10-50um，粘结层的厚度为0.5-5um，保护层的厚度为10-50um。
所述基材层选自双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者双向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘结层的材料选自丙烯酸结合剂，所述保护层为PET型离型膜。
该基材层的表面需要进行电晕处理，之后将所制备的涂料层涂布至基材层的上表面，在无氧的环境下烘干并光固化形成干膜。粘结层位于基材层的下表面，保护层位于基材层的另一面，使用时将保护层剥离，粘贴至所需要的表面即可。
所述涂料层包括以下组分：
(1)多孔材料，所述多孔材料的含量为1-40%。
(2)纳米粒子，含量为1-40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，纳米铝或其组合物。
(3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。
(4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。
(5)去离子水，所述去离子水的含量为5-15%。
所述多孔材料由以下方法制备：
步骤一，选取纳米金属混合物
所述纳米金属混合物由纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体组成，所述乙酸锌和乙酸铜分别为0.02mol和0.01mol。
步骤二，第一溶液的制备
将步骤一的纳米金属混合物与4g表面活性剂和300ml乙二醇溶液混合，将混合液在80℃油浴中以800r/min的速率搅拌15分钟，自然冷却制得第一溶液。
步骤三：第二溶液的制备
将100乙二醇和0.03mol草酸于常温下混合，制得第二溶液。
步骤四：复合前驱体的制备
将步骤三所制得的第二溶液以5mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以800r/min的速率80℃恒温搅拌4h；反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80℃干燥6h，即得到复合前驱体。所述第二溶液和第一溶液的质量比为：1:3-4。
步骤五：碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料的制备
将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中,通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5℃/min的速率升温至200℃，恒温保持2h，然后以5℃/min升至500℃，恒温保持2h，即得碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。
所述纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体的粒径为1-50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为1-25nm。
所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
所述纳米粒子的粒径为1-10nm。
选取800目的40g多孔材料，16g纳米氧化钛，4克纳米银粉，80g丙烯酸树脂，3g分散剂和3g消泡剂、4g羟乙基纤维素和30g去离子水至于容器中，采用机械搅拌混合均匀，形成稳定的涂料。所述涂料具有较多微孔通道，有长效吸附、催化降解有机有害气体和杀菌性能。所述涂料常温下水接触角大于120度。
GB/T1733-93的耐水实验测试结果为360小时无异样性
GB1727-79的耐醇性(60%乙醇溶液)测试结果为100小时无异样。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种纳米功能性薄膜，其特征在于，依次包括涂料层、基材层、粘结层和保护层，
所述涂料层的的厚度为0.1-2um，基材层的厚度为10-50um，粘结层的厚度为0.5-5um，保护层的厚度为10-50um。
所述基材层选自双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者双向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘结层的材料选自丙烯酸结合剂，所述保护层为PET型离型膜。
所述涂料层包括以下组分：
(1)多孔材料，所述多孔材料的含量为1-40%。
(2)纳米粒子，含量为1-40%，所述纳米粒子的选自纳米氧化钛、纳米银，纳米铝或其组合物。
(3)成膜物质，含量为5-80%，所述成膜物质为丙烯酸树脂。
(4)添加剂，所述添加剂包括1-2%分散剂、1-2%消泡剂和1-3%的增稠剂，所述增稠剂选自，分子量为3-10万的羟乙基纤维素。
(5)去离子水，所述去离子水的含量为5-15%。
所述多孔材料由以下方法制备：
步骤一，选取纳米金属混合物
所述纳米金属混合物由纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体组成，所述乙酸锌和乙酸铜的摩尔比为2:1。
步骤二，第一溶液的制备
将步骤一的纳米金属混合物与表面活性剂和乙二醇溶液混合，质量比为：纳米金属混合物：表面活性剂：乙二醇溶液=(4-6)：(3-5)：300，将混合液在60-90℃油浴中以600-1000r/min的速率搅拌10-30分钟，自然冷却制得第一溶液。
步骤三：第二溶液的制备
将乙二醇和草酸于常温下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的质量比为100:3。
步骤四：复合前驱体的制备
将步骤三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步骤二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100℃恒温搅拌4h；反应结束后，将反应生成物分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，离心收集，于烘箱中80℃干燥6h，即得到复合前驱体。所述第二溶液和第一溶液的质量比为：1:3-4。
步骤五：碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料的制备
将步骤四所制得复合前驱体至于管式炉中,通以氢气体积含量为1-10%的X/H2气氛，以5℃/min的速率升温至200℃，恒温保持2h，然后以5℃/min升至500℃，恒温保持2h，即得碳包覆Cu/ZnO复合多孔材料，所述X为纯度不小于99.9%的氮气、氩气、氦气中的一种，氢气的体积含量在1%-10%。
2.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述纳米乙酸锌和纳米乙酸铜粉体的粒径为1-50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率为86%以上，孔洞的大小为1-25nm。
3.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化三甲基十六烷基铵(CTAC)、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(F127)中的一种或以任意比的混合物。
4.如权利要求1所述的一种抗菌性薄膜，其特征在于所述纳米粒子的粒径为1-10nm。
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