一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法。【【背景技術(shù)】】
[0002]高效抗污染的自潔凈、自清潔結(jié)構(gòu)一直備受關(guān)注。現(xiàn)有的抗污染、自潔凈大多通過固定具有光催化或高親水性的納米粒子來實(shí)現(xiàn)其自清潔作用，但現(xiàn)有的技術(shù)不能保證納米粒子的固定效果，從而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，該自潔膜可方便地黏貼在各種基材表面，如玻璃、陶瓷、金屬、塑料基材或釉面、搪瓷等基材的表面，使基材具有良好的自潔凈、自清潔效果。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0005]一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:采用電暈處理或輝光放電設(shè)備對(duì)潔凈的熱塑性聚合物薄膜進(jìn)行表面處理，增加其表面的親水性；在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子；將表面均勻附著納米粒子的聚合物薄膜放置在加熱板上，然后將模板具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的一面壓在聚合物薄膜表面；加熱加熱板，使加熱板表面溫度達(dá)到聚合物薄膜材料的玻璃態(tài)溫度，模板的凹凸結(jié)構(gòu)在壓力作用下完全壓入聚合物薄膜內(nèi)部；使加熱板冷卻至室溫，然后分離模板，得到具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜；同時(shí)，聚合物薄膜的凹凸結(jié)構(gòu)上還均勻地附著有納米粒子；將聚合物薄膜從加熱板上剝離下來，然后除去聚合物薄膜上的納米粒子，在聚合物薄膜表面形成納米級(jí)空洞陣列，獲得超親水自潔膜結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選的，在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子具體包括以下步驟:將懸浮有納米粒子的溶液通過離心旋涂的方式，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使納米粒子在聚合物薄膜表面均勻分布；或者將聚合物薄膜浸入懸浮有納米粒子的溶液中，然后緩慢提升，納米粒子均勻地分布在聚合物薄膜表面。
[0007]優(yōu)選的，所述熱塑性聚合物薄膜為PET膜或PI膜，厚度為Ium——lOOum。
[0008]優(yōu)選的，所述納米粒子為二氧化硅納米粒子。
[0009]優(yōu)選的，凹凸結(jié)構(gòu)的高度小于聚合物薄膜的厚度。
[0010]優(yōu)選的，凹凸結(jié)構(gòu)為微米級(jí)柱陣列。
[0011]優(yōu)選的，采用酸性溶液、堿性溶液或有機(jī)溶劑除去納米粒子。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有意效果:本發(fā)明提供一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，采用電暈處理或輝光放電設(shè)備對(duì)潔凈的熱塑性聚合物薄膜進(jìn)行表面處理，增加其表面的親水性；在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子；通過加熱壓印得到具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜；然后除去聚合物薄膜上的納米粒子，在聚合物薄膜表面形成納米級(jí)空洞陣列，獲得超親水自潔膜結(jié)構(gòu)。該方法工藝簡便，成本低。【【附圖說明】】
[0013]附圖1為具有自潔凈能力的超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，薄膜的微米結(jié)構(gòu)為凹凸結(jié)構(gòu)，而納米結(jié)構(gòu)為凹凸結(jié)構(gòu)上的納米孔陣列。
【【具體實(shí)施方式】】
[0014]本發(fā)明一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
[0015](I)采用透明的熱塑性聚合物薄膜(如市售的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯PET膜、聚酰亞胺PI膜，其厚度可為Ium—一 lOOum)，將其依次分別放入丙酮、乙醇、去離子水等溶液(均為市售)中，通過超聲的方式對(duì)聚合物薄膜進(jìn)行清洗，每次清洗lOmin，使其表面潔凈；
[0016](2)采用電暈處理或輝光放電設(shè)備(均為市售設(shè)備)對(duì)熱塑性聚合物薄膜(如PET膜、PI膜)進(jìn)行表面處理，增加其表面的親水性；
[0017](3)將懸浮有納米粒子的溶液(如市售二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液)通過離心旋涂的方式(如旋涂速度為lOOOrpm，時(shí)間60s)，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使納米粒子(如二氧化硅納米粒子)在聚合物薄膜表面均勻分布；或者將聚合物薄膜浸入懸浮有納米粒子的溶液(如市售二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液)中，然后緩慢提升，納米粒子(如二氧化硅納米粒子)也將會(huì)均勻地分布在聚合物薄膜表面；
[0018](4)將表面均勻附著納米粒子的聚合物薄膜放置在加熱板(市售)上，然后采用具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料模板(可為市售模板或自制模板，其凹凸結(jié)構(gòu)的高度應(yīng)小于聚合物薄膜的厚度)，如金屬或非金屬模板(如金屬鎳模板或硅片模板)，將模板的凹凸結(jié)構(gòu)面壓在聚合物薄膜表面；
[0019](5)加熱加熱板，使加熱板表面溫度達(dá)到聚合物薄膜材料的玻璃態(tài)溫度(對(duì)于PET膜，溫度可為95°C—一120°C ) ο此時(shí)，聚合物薄膜將會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)性，金屬或非金屬模板(如金屬鎳模板或硅片模板)的凹凸結(jié)構(gòu)將會(huì)在壓力作用下完全壓入聚合物薄膜內(nèi)部(凹凸結(jié)構(gòu)的高度小于聚合物薄膜的厚度)。
[0020](6)使熱板冷卻至室溫，然后分離模板，則可以得到具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)2的聚合物薄膜I (如PET膜、PI膜)；同時(shí)，聚合物薄膜的凹凸結(jié)構(gòu)上還均勻地附著有納米粒子(如二氧化娃納米粒子)；
[0021](7)將聚合物薄膜從熱板上剝離下來，然后采用酸性或堿性溶液(如氫氟酸HF)或有機(jī)溶劑除去納米粒子(如二氧化硅納米粒子)，在聚合物薄膜表面形成納米級(jí)空洞陣列3。此時(shí)，聚合物薄膜表面將出現(xiàn)微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，即微結(jié)構(gòu)為凹凸結(jié)構(gòu)，而凹凸結(jié)構(gòu)表面還具有納米級(jí)的孔洞陣列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:采用電暈處理或輝光放電設(shè)備對(duì)潔凈的熱塑性聚合物薄膜進(jìn)行表面處理，增加其表面的親水性；在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子；將表面均勻附著納米粒子的聚合物薄膜放置在加熱板上，然后將模板具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的一面壓在聚合物薄膜表面；加熱加熱板，使加熱板表面溫度達(dá)到聚合物薄膜材料的玻璃態(tài)溫度，模板的凹凸結(jié)構(gòu)在壓力作用下完全壓入聚合物薄膜內(nèi)部；使加熱板冷卻至室溫，然后分離模板，得到具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜；同時(shí)，聚合物薄膜的凹凸結(jié)構(gòu)上還均勻地附著有納米粒子；將聚合物薄膜從加熱板上剝離下來，然后除去聚合物薄膜上的納米粒子，在聚合物薄膜表面形成納米級(jí)空洞陣列，獲得超親水自潔膜結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子具體包括以下步驟: 將懸浮有納米粒子的溶液通過離心旋涂的方式，涂覆到聚合物薄膜的表面上，使納米粒子在聚合物薄膜表面均勻分布；或者將聚合物薄膜浸入懸浮有納米粒子的溶液中，然后緩慢提升，納米粒子均勻地分布在聚合物薄膜表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述熱塑性聚合物薄膜為PET膜或PI膜，厚度為Ium—一 lOOum。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述納米粒子為二氧化娃納米粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，凹凸結(jié)構(gòu)的高度小于聚合物薄膜的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，凹凸結(jié)構(gòu)為微米級(jí)柱陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，采用酸性溶液、堿性溶液或有機(jī)溶劑除去納米粒子。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超親水自潔膜結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：采用電暈處理或輝光放電設(shè)備對(duì)潔凈的熱塑性聚合物薄膜進(jìn)行表面處理，增加其表面的親水性；在熱塑性聚合物薄膜表面附著一層納米粒子；將表面均勻附著納米粒子的聚合物薄膜放置在加熱板上，然后將模板具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的一面壓在聚合物薄膜表面；加熱并壓印得到具有微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜；同時(shí)，聚合物薄膜的凹凸結(jié)構(gòu)上還均勻地附著有納米粒子；將聚合物薄膜從加熱板上剝離下來，然后除去聚合物薄膜上的納米粒子，在聚合物薄膜表面形成納米級(jí)空洞陣列，獲得超親水自潔膜結(jié)構(gòu)。該方法工藝簡便，成本低。
【IPC分類】B29C71-04, B29C59-02
【公開號(hào)】CN104626529
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410843155
【發(fā)明人】葉向東, 蔡安江
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日