CN117926201A - 一种易于清洁养护的车膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种表面改性工艺，具体为通过离子注入工艺改性车膜。将PVC薄膜至于离子注入机中进行SiF₃ ⁺和O^2‑离子的共同植入，由于引入了F，能够在PVC膜层表面产生具有较低表面能的CF、CF₂、CF₃基团，从而降低与水、油污等的接触角。同时引入Si和O，能够在表面产生均匀分散的纳米微米级别的SiO2微凸结构，二氧化硅本身性能稳定，微凸结构产生的荷叶效应，形成的空气垫,进一步增强了憎水防污的作用。

Description

一种易于清洁养护的车膜的制备方法

技术领域

本申请涉及一种表面改性工艺，具体为通过离子注入工艺改性车膜。

背景技术

车膜是一层粘贴在汽车玻璃表面的薄膜。车膜能过滤部分眩光，减弱可见光的强度；使人的眼睛更舒服，有助于改善车主视野，确保驾驶安全。高品质的车膜可以阻隔99％以上的紫外线，不仅能有效防止车内的人被过量的紫外线照射灼伤皮肤，还能保护车内音响以及其它内饰不会被晒坏。防划伤是车膜的一个基本性能，就是在其保质期内正常升降车窗时，膜的表面不会被划伤，从而保证视野的清晰。光透光率、可见光反射率、隔热率、紫外线阻隔率是目前常用的车膜性能指标。根据光学原理，前三者的基本关系为：透光率越高、隔热率越低；反光率越高，隔热率越高。而高反光会给汽车驾乘安全带来极大隐患。高透光、高隔热、低反光是车膜领域的始终追求。

在市售的装饰用车膜中，多使用PVC、TPU、PE、CPP等材质的薄膜。依照车膜的加工工艺可分为铸造级车膜和压延级车膜。压延级PVC膜通过原料熔融混合后高温挤压成型；而铸造级PVC膜使用有机溶剂溶解PVC粉和其他原料，再通过涂布工艺得到产品。因铸造级PVC膜在制备过程中未经高温挤压，所以得到的膜更薄，且具有更好的延展性与力学性能，因而在车膜应用领域具有更好的发展前景。

但是在使用过程中车膜覆盖在车体表面后长期暴露在大气环境下，受到雨水、沙尘、油污的污染，雨水中的酸性物质会加速车膜的老化，油污和灰尘则会降低有影响司机的视线，导致其透光性、耐久性等指标的显著下降。因此本申请提供一种易于清洁养护的车膜的制备方法，通过离子注入工艺使得车膜具有疏水、疏油、自清洁的性能。

发明内容

本发明提供一种易于清洁养护的车膜的制备方法，将PVC薄膜至于离子注入机中进行S i F₃ ⁺和O^2-离子的共同植入。

首先对PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗，吹干。随后将PVC薄膜放入离子注入机中，进行Si F₃ ⁺和O^2-离子的注入。将离子注入机内的本底真空度抽至1×10-³Pa以下。S i F₃ ⁺离子注入选择S iF₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为40-50keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为5×10¹⁵-1×10¹⁶i ons/cm²，O^2-离子注入能量为40-50keV,O^2-离子注入剂量为5×10¹⁴-1×10¹⁵i ons/cm²，S iF₃ ⁺离子注入剂量与O^2-离子注入剂量之比为8-15:1。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。最终获得的产品使用在汽车玻璃的防护中，提高其防污憎水性能，便于养护。

本发明通过注入Si F₃ ⁺和O^2-离子，由于引入了F，能够在PVC膜层表面产生具有较低表面能的CF、CF₂、CF₃基团，从而降低与水、油污等的接触角。同时引入S i和O，能够在表面产生均匀分散的纳米微米级别的S iO2微凸结构，二氧化硅本身性能稳定，微凸结构产生的荷叶效应，形成的空气垫,进一步增强了憎水防污的作用。在离子注入过程中采用较低的注入能量，在保证离子进入PVC薄膜并产生S i O2的基础上，选择尽量低的能量范围避免破坏PVC结构，使其耐久性得到维持。

具体实施方式

实施例1：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为40keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为8×10¹⁵i ons/cm²，O^2-离子注入能量为40keV,O^2-离子注入剂量为8×10¹⁴i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。

处理后的样品用得力双杰记号笔在表面进行划写。随后用无纺布进行擦拭，观察笔迹残留情况。防污性分级：A级，无纺布擦拭后完全无痕迹；B级，无纺布擦拭后留有很浅痕迹；C级，无纺布擦拭后留有痕迹；D级，无纺布擦拭前后无变化。接触角是采用光学张力计测量。

实施例2：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为40keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为6×10¹⁵i ons/cm²，O^2-离子注入能量为40keV,O^2-离子注入剂量为5×10¹⁴i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。随后进行耐污性测试和接触角测试。

对比例1：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，S i F₃ ⁺离子注入能量为40keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为8×10¹⁵i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。随后进行耐污性测试和接触角测试。

对比例2：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i离子注入选择S i H₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i离子注入能量为40keV,S i离子注入剂量为8×10¹⁵i ons/cm²，O^2-离子注入能量为40keV,O^2-离子注入剂量为8×10¹⁴i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。随后进行耐污性测试和接触角测试。

对比例3：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为40keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为1.5×10¹⁶ions/cm²，O^2-离子注入能量为40keV,O^2-离子注入剂量为8×10¹⁴i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。随后进行耐污性测试和接触角测试。

对比例4：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为40keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为8×10¹⁵i ons/cm²，O^2-离子注入能量为40keV,O^2-离子注入剂量为2×10¹⁵i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。随后进行耐污性测试和接触角测试。

对比例5：

PVC薄膜采用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，吹干。将PVC薄膜放入离子注入机中，本底真空度抽至1×10-⁴Pa。S i F₃ ⁺离子注入选择S i F₄气体作为离子源，O^2-离子注入选择O₂为离子源。S i F₃ ⁺离子注入能量为80keV,S i F₃ ⁺离子注入剂量为8×10¹⁵i ons/cm²，O^2-离子注入能量为80keV,O^2-离子注入剂量为8×10¹⁴i ons/cm²。带离子注入完成后冷却至室温后取出样品。

对于实施例1-2及对比例1-4的测试结果参见表1。实施例1和实施例2的技术方案均具有较高的耐污性和憎水性。对比例1中仅采用S i F₃ ⁺进行注入，未引入O离子，则无法形成S iO2微凸起结构，导致其表面憎水防污效果变差。对比例2中S i离子注入选择S i H₄气体作为离子源，未引入F，导致处理后的PVC表面能较高，无法体现憎水防污性能。对比例3和对比例4中改变了离子注入剂量，最终会影响形成的分散的S i O2微凸起的密度和形貌，导致产生的空气垫未能产生最佳的防污憎水效果。对比例5中提高了离子注入能量，会导致PVC膜层产生褶皱，影响覆膜后的美观效果。

表1测试结果

	防污等级	接触角
			实施例1	A	162°
实施例2	A	167°
			对比例1	C	123°
对比例2	C	141°
			对比例3	B	134°
对比例4	B	136°

Claims (10)

1.一种易于清洁养护的车膜的制备方法，将车膜薄膜放入离子注入机中，进行SiF₃ ⁺和O^2-离子的注入，将离子注入机抽真空，SiF₃ ⁺离子注入能量为40-50keV,SiF₃ ⁺离子注入剂量为5×10¹⁵-1×10¹⁶ions/cm²，O^2-离子注入能量为40-50keV,O^2-离子注入剂量为5×10¹⁴-1×

10¹⁵ions/cm²。

2.如权利要求1所述的制备方法，车膜薄膜为PVC材质。

3.如权利要求1所述的制备方法，离子注入处理前进行去离子水和无水乙醇超声清洗。

4.如权利要求1所述的制备方法，SiF₃ ⁺离子注入剂量与O^2-离子注入剂量之比为8-15:1。

5.如权利要求3所述的制备方法，超声清洗5min。

6.如权利要求1所述的制备方法，离子注入机内的本底真空度抽至1×10-³Pa以下。

7.如权利要求1所述的制备方法，SiF₃ ⁺离子注入选择SiF₄气体作为离子源。

8.如权利要求1所述的制备方法，O^2-离子注入选择O₂为离子源。

9.如权利要求1-8所述的制备方法制备得到的车膜。

10.如权利要求9所述的车膜在汽车玻璃防护上的应用。