CN104264442A - 取用teos的pecvd制备纳米涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，以纺织材料为基材，以经过加热汽化后的TEOS气体为工作气体，同时通入氧气，产生等离子体在基材表面沉积覆膜,本发明的有益效果在于：不仅具用抗紫外线的功能，可以有效的保护皮肤，而且纳米涂层的透气性和亲水性都很好，这种纺织材料穿在身上，既透气又吸汗，穿者会感到非常舒适,所有过程都是在真空中完成，处理制程时间短，工艺简单，效率极高，且整个反应过程完全清洁和环保，本发明所制备的一种类似纳米二氧化硅的薄膜，这种纳米聚合物涂层与基材以共价键结合，非常紧密和牢固，很难从基材表面脱离。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织物材料表面处理方法，具体是一种在纺织物表面取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法。
背景技术
太阳中的紫外线对人的身体伤害很大，在纺织物如衣服表面应用纳米技术对其进行表面处理，使其具有抗紫外线的功能，这种应用越来越普遍，中国专利200810024108.9，200710046901.4和2009102449724都公开了几种制备纳米涂层的方法，但该方法都需要配制大量的溶液，并将基材浸在溶液中进行反应，并且制程复杂，且处理过程会产生大量有毒废液排放，这种处理方式极其耗费原料并且效率极低，而且又污染环境；中国专利200610154950.5公开了一种聚合物高分子材料表面改性的方法及其装置，这种在聚合物高分子材料表面产生的类刚石薄膜虽然也有抗紫外线功能但是硬度较高，亲水性和透气性都较差，如果应用在纺织物特别是衣服上，穿戴者会感到非常闷热和不舒适；中国专利201210191334.2公开一种清洁型抗紫外涂层织物的发明，但是该专利对基布的表面结构有要求，应用范围较窄，且该专利的涂层厚度为毫米级，厚度较厚，所用紫外线反射剂为氧化锌或二氧化钛纳米微粒，这种方法容易产生纳米粒子团聚问题，并且以上专利得到的纳米涂层大多与基材表面的结合为物理结合，这种结合不够紧密，纺织物在经水洗几次后，表面的纳米涂层就会脱离。
发明内容
本发明针对上述之不足提出了一种取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，它包括如下步骤：以纺织材料为基材，将其放置于PECVD镀膜设备的反应室的平行电极板之间,将反应室抽真空至30-150mT ,通入惰性气体，惰性气体流量为200-300sccm,开启射频电源，调整功率到100-200W，在电极之间产生等离子体轰击基材表面，进行清洁和活化处理。再将反应室抽真空至30-70mT，然后将经过加热汽化后的TEOS气体通入反应室，TEOS气体流量为20-50 sccm，同时通入氧气，氧气的流量为40-100sccm，再次调整射频电源为100-200W，产生等离子体在基材表面沉积覆膜。
所述惰性气体为氦气或氩气， 所述TEOS的汽化加热温度在130-150度，所述纳米涂层的厚度为100-300nm，所述PECVD镀膜设备的反应室的温度始终保持在20-70℃。
本发明的有益效果在于：本发明在纺织基材表面产生的纳米薄膜，不仅具用抗紫外线的功能，可以有效的保护皮肤，而且纳米涂层的透气性和亲水性都很好，这种纺织材料穿在身上，既透气又吸汗，穿者会感到非常舒适；本发明利用的是系统集成度很高的PECVD镀膜设备，所有过程都是在真空环境中完成，一个处理制程时间最短只有20分钟，工艺简单，效率极高，且整个反应过程完全清洁和环保，不会产生有害排放物；本发明所制备的纳米涂层解决了纳米颗粒的团聚问题，得到一种类似纳米二氧化硅的薄膜，这种纳米聚合物涂层与基材以共价键结合，非常紧密和牢固，很难从基材表面脱离。
附图说明
图1是PECVD镀膜设备的系统组成示意图
具体实施方式：
如图所示为PECVD镀膜设备图，它包括反应室，供气系统，真空机，加热装置和排气系统，其中反应室中设有两对平行放置的电板，电极连接躲频电源，其中一电极接地，首先打开反应室仓门，将待处理的样品布料放置在电极之间，然后关闭仓门，将反应室抽真空，保持真空度90mT， 然后通过供气系统将氦气通入到反应室中，氦气流量为250sccm， 开启射频电源，将射频电源的功率调整为150W， 在电极板之间产生高频电场，并对电场中的氦气进行电离，氦气在高频电场的作用下电离成等离子体，对基材表面进行轰击，基材表面在氦气等离子体的轰击下，表面的杂质颗粒被清理干净， 这个过程为基材的清洁和活化处理过程，这个处理过程为4分钟。完毕后，再将反应室抽真空，真空度保持为50mT ，然后将TEOS液体装入加热装置，调节加热温度为140℃，对TEOS液体进行加热化，再将TEOS蒸气通入反应室， 控制气体的流量为35sccm，同时通入氧气当作辅助性气体，控制氧气的流量为70sccm，再次调整射频电源的功率到150W将反应室中的气体电离，TEOS蒸汽和氧气在高频电场作用下再次电离成等离子体，与基材表面发生聚合反应，在基材表面沉积覆膜，沉积覆膜过程的时间为30min，所述PECVD镀膜设备的反应室的温度始终保持在45℃。
所沉积的纳米涂层厚度为200nm，是一种类似于二氧化硅的薄膜，膜基结合非常牢固没有剥落现象，涂层为亲水性薄膜，样品布料未处理前的UPF值经测试为14.12，样品布料处理后UPF值经测试为40.25，该数据表明，经上述方法处理后纺织物有较好的抗紫外辐射能力。
Claims (6)
1.取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
（1）以纺织材料为基材，将其放置于PECVD镀膜设备的反应室的平行电极板之间；
（2）将反应室抽真空至30-150mT ,通入惰性气体，惰性气体流量为200-300sccm,开启射频电源，调整功率为100-200W，在电极之间产生等离子体轰击基材表面，进行清洁和活化处理；
（3）再将反应室抽真空至30-70mT，然后将经过加热汽化后的TEOS气体通入反应室，同时通入氧气，再次调整射频电源为100-200W，产生等离子体在基材表面沉积覆膜。
2.根据权利要求1所述的取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于：所述惰性气体为氦气或氩气。
3.根据权利要求1所述的取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于：所述的TEOS的汽化加热温度在130-150℃，所述TEOS气体的流量为20-50sccm。
4.根据权利要求1所述的取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于：所述氧气流量為40-100sccm。
5.根据权利要求1所述的取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于：所述的清洁和活化处理步骤的时间为3-5min。
6.根据权利要求1所述的取用TEOS的PECVD制备纳米涂层的方法，其特征在于：所述纳米涂层厚度为100-300nm。
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