CN104626529B - 一种超亲水自洁膜结构的制备方法 - Google Patents

一种超亲水自洁膜结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种超亲水自洁膜结构的制备方法，包括以下步骤：采用电晕处理或辉光放电设备对洁净的热塑性聚合物薄膜进行表面处理，增加其表面的亲水性；在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子；将表面均匀附着纳米粒子的聚合物薄膜放置在加热板上，然后将模板具有微米级凹凸结构的一面压在聚合物薄膜表面；加热并压印得到具有微米级凹凸结构的聚合物薄膜；同时，聚合物薄膜的凹凸结构上还均匀地附着有纳米粒子；将聚合物薄膜从加热板上剥离下来，然后除去聚合物薄膜上的纳米粒子，在聚合物薄膜表面形成纳米级空洞阵列，获得超亲水自洁膜结构。该方法工艺简便，成本低。

Description

一种超亲水自洁膜结构的制备方法
【技术领域】
本发明属于微纳加工技术领域，特别涉及一种超亲水自洁膜结构的制备方法。
【背景技术】
高效抗污染的自洁净、自清洁结构一直备受关注。现有的抗污染、自洁净大多通过固定具有光催化或高亲水性的纳米粒子来实现其自清洁作用，但现有的技术不能保证纳米粒子的固定效果，从而影响了产品的质量和寿命。
【发明内容】
本发明的目的在于提出了一种结构简单、制造方便的超亲水自洁膜结构的制备方法，该自洁膜可方便地黏贴在各种基材表面，如玻璃、陶瓷、金属、塑料基材或釉面、搪瓷等基材的表面，使基材具有良好的自洁净、自清洁效果。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种超亲水自洁膜结构的制备方法，包括以下步骤：采用电晕处理或辉光放电设备对洁净的热塑性聚合物薄膜进行表面处理，增加其表面的亲水性；在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子；将表面均匀附着纳米粒子的聚合物薄膜放置在加热板上，然后将模板具有微米级凹凸结构的一面压在聚合物薄膜表面；加热加热板，使加热板表面温度达到聚合物薄膜材料的玻璃态温度，模板的凹凸结构在压力作用下完全压入聚合物薄膜内部；使加热板冷却至室温，然后分离模板，得到具有微米级凹凸结构的聚合物薄膜；同时，聚合物薄膜的凹凸结构上还均匀地附着有纳米粒子；将聚合物薄膜从加热板上剥离下来，然后除去聚合物薄膜上的纳米粒子，在聚合物薄膜表面形成纳米级空洞阵列，获得超亲水自洁膜结构。
优选的，在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子具体包括以下步骤：将悬浮有纳米粒子的溶液通过离心旋涂的方式，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使纳米粒子在聚合物薄膜表面均匀分布；或者将聚合物薄膜浸入悬浮有纳米粒子的溶液中，然后缓慢提升，纳米粒子均匀地分布在聚合物薄膜表面。
优选的，所述热塑性聚合物薄膜为PET膜或PI膜，厚度为1um——100um。
优选的，所述纳米粒子为二氧化硅纳米粒子。
优选的，凹凸结构的高度小于聚合物薄膜的厚度。
优选的，凹凸结构为微米级柱阵列。
优选的，采用酸性溶液、碱性溶液或有机溶剂除去纳米粒子。
相对于现有技术，本发明具有以下有意效果：本发明提供一种超亲水自洁膜结构的制备方法，采用电晕处理或辉光放电设备对洁净的热塑性聚合物薄膜进行表面处理，增加其表面的亲水性；在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子；通过加热压印得到具有微米级凹凸结构的聚合物薄膜；然后除去聚合物薄膜上的纳米粒子，在聚合物薄膜表面形成纳米级空洞阵列，获得超亲水自洁膜结构。该方法工艺简便，成本低。
【附图说明】
附图1为具有自洁净能力的超亲水自洁膜结构的结构示意图；其中，薄膜的微米结构为凹凸结构，而纳米结构为凹凸结构上的纳米孔阵列。
【具体实施方式】
本发明一种超亲水自洁膜结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用透明的热塑性聚合物薄膜(如市售的聚对苯二甲酸乙二酯PET膜、聚酰亚胺PI膜，其厚度可为1um——100um)，将其依次分别放入丙酮、乙醇、去离子水等溶液(均为市售)中，通过超声的方式对聚合物薄膜进行清洗，每次清洗10min，使其表面洁净；
(2)采用电晕处理或辉光放电设备(均为市售设备)对热塑性聚合物薄膜(如PET膜、PI膜)进行表面处理，增加其表面的亲水性；
(3)将悬浮有纳米粒子的溶液(如市售二氧化硅纳米粒子的乙醇悬浮液)通过离心旋涂的方式(如旋涂速度为1000rpm，时间60s)，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使纳米粒子(如二氧化硅纳米粒子)在聚合物薄膜表面均匀分布；或者将聚合物薄膜浸入悬浮有纳米粒子的溶液(如市售二氧化硅纳米粒子的乙醇悬浮液)中，然后缓慢提升，纳米粒子(如二氧化硅纳米粒子)也将会均匀地分布在聚合物薄膜表面；
(4)将表面均匀附着纳米粒子的聚合物薄膜放置在加热板(市售)上，然后采用具有微米级凹凸结构的无机材料模板(可为市售模板或自制模板，其凹凸结构的高度应小于聚合物薄膜的厚度)，如金属或非金属模板(如金属镍模板或硅片模板)，将模板的凹凸结构面压在聚合物薄膜表面；
(5)加热加热板，使加热板表面温度达到聚合物薄膜材料的玻璃态温度(对于PET膜，温度可为95℃——120℃)。此时，聚合物薄膜将会产生流动性，金属或非金属模板(如金属镍模板或硅片模板)的凹凸结构将会在压力作用下完全压入聚合物薄膜内部(凹凸结构的高度小于聚合物薄膜的厚度)。
(6)使热板冷却至室温，然后分离模板，则可以得到具有微米级凹凸结构2的聚合物薄膜1(如PET膜、PI膜)；同时，聚合物薄膜的凹凸结构上还均匀地附着有纳米粒子(如二氧化硅纳米粒子)；
(7)将聚合物薄膜从热板上剥离下来，然后采用酸性或碱性溶液(如氢氟酸HF)或有机溶剂除去纳米粒子(如二氧化硅纳米粒子)，在聚合物薄膜表面形成纳米级空洞阵列3。此时，聚合物薄膜表面将出现微纳复合结构，即微结构为凹凸结构，而凹凸结构表面还具有纳米级的孔洞阵列。

Claims (6)

1.一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用电晕处理或辉光放电设备对洁净的热塑性聚合物薄膜进行表面处理，增加其表面的亲水性；在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子；将表面均匀附着纳米粒子的聚合物薄膜放置在加热板上，然后将模板具有微米级凹凸结构的一面压在聚合物薄膜表面；加热加热板，使加热板表面温度达到聚合物薄膜材料的玻璃态温度，模板的凹凸结构在压力作用下完全压入聚合物薄膜内部；使加热板冷却至室温，然后分离模板，得到具有微米级凹凸结构的聚合物薄膜；同时，聚合物薄膜的凹凸结构上还均匀地附着有纳米粒子；将聚合物薄膜从加热板上剥离下来，然后除去聚合物薄膜上的纳米粒子，在聚合物薄膜表面形成纳米级空洞阵列，获得超亲水自洁膜结构。
2.根据权利要求1所述的一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，在热塑性聚合物薄膜表面附着一层纳米粒子具体包括以下步骤：
将悬浮有纳米粒子的溶液通过离心旋涂的方式，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使纳米粒子在聚合物薄膜表面均匀分布；或者将聚合物薄膜浸入悬浮有纳米粒子的溶液中，然后缓慢提升，纳米粒子均匀地分布在聚合物薄膜表面。
3.根据权利要求1所述的一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，所述热塑性聚合物薄膜为PET膜或PI膜，厚度为1um——100um。
4.根据权利要求1所述的一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为二氧化硅纳米粒子。
5.根据权利要求1所述的一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，凹凸结构为微米级柱阵列。
6.根据权利要求1所述的一种超亲水自洁膜结构的制备方法，其特征在于，采用酸性溶液、碱性溶液或有机溶剂除去纳米粒子。
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