一種納米功能性薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于，依次包括涂料層、基材層、粘結(jié)層和保護(hù)層，所述涂料層的厚度為0.1-2um，基材層的厚度為10-50um，粘結(jié)層的厚度為0.5-5um，保護(hù)層的厚度為10-50um。使涂膜內(nèi)部的納米粒子也可發(fā)揮吸附和催化的作用，同時(shí)也有利于抗菌物質(zhì)的有序釋放，從而使涂層具有長(zhǎng)效吸附降解有害物質(zhì)和長(zhǎng)效抗菌的功效。
【專利說(shuō)明】一種納米功能性薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)，具體涉及一種納米功能性薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展和人們生活水皮的不斷提高，納米材料已開(kāi)始在涂料中有了廣泛的應(yīng)用。由于納米粒子具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因而展現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)。當(dāng)把這些材料加入傳統(tǒng)的涂料之中，就能產(chǎn)生良好的效果，如長(zhǎng)效抗菌性能，紫外屏蔽性能，光催化性能等，并同時(shí)增加涂料的一些固有性質(zhì)，如涂膜柔韌性，涂層硬度，附著力，耐汽油性，抗堿性等性能等等。本發(fā)明的多孔材料為碳包覆銅/金屬氧化物具有納米尺寸的三維孔道結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物形貌均一、可控，且制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，環(huán)境友好，并將其作為一個(gè)組分加入涂料中，使納米粒子可以容易被多孔物質(zhì)吸附而不易相互吸附成團(tuán)。多孔物質(zhì)的存在，可在涂層內(nèi)形成有效的微孔通道，使涂膜內(nèi)部的納米粒子也可發(fā)揮吸附和催化的作用，同時(shí)也有利于抗菌物質(zhì)的有序釋放，從而使涂層具有長(zhǎng)效吸附降解有害物質(zhì)和長(zhǎng)效抗菌的功效。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種納米功能性薄膜的制備方法，該薄膜依次包括涂料層、基材層、粘結(jié)層和保護(hù)層，
[0004]所述涂料層的的厚度為0.l-2um，基材層的厚度為10_50um，粘結(jié)層的厚度為
0.5-5um，保護(hù)層的厚度為10-50um。
[0005]所述基材層選自雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者雙向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘結(jié)層的材料選自丙烯酸結(jié)合劑，所述保護(hù)層為PET型離型膜。
[0006]其特征在于所述薄膜的制備包括以下步驟:
[0007]第一步:基材層的處理，選取基材作為基材層，將所述基材層的表面進(jìn)行電暈處理。
[0008]第二步，涂料層的制備，將涂料層涂布在第一步處理好的基材層的一個(gè)表面上，并在無(wú)氧的環(huán)境下固化光固化涂料層形成干膜。
[0009]第三步，將粘結(jié)層均勻涂布至基材層的另一面；
[0010]第四步，將保護(hù)層置于粘結(jié)層的另一面。
[0011]所述涂料層包括以下組分:
[0012](I)多孔材料，所述多孔材料的含量為1_40%。
[0013](2)納米粒子，含量為1_40%，所述納米粒子的選自納米氧化鈦、納米銀，納米鋁或其組合物。
[0014](3)成膜物質(zhì)，含量為5-80%，所述成膜物質(zhì)為丙烯酸樹脂。
[0015](4)添加劑，所述添加劑包括1-2%分散劑、1-2%消泡劑和1-3%的增稠劑，所述增稠劑選自，分子量為3-10萬(wàn)的羥乙基纖維素。[0016](5)去尚子水，所述去尚子水的含量為5_15%。
[0017]所述多孔材料由以下方法制備:
[0018]步驟一，選取納米金屬混合物
[0019]所述納米金屬混合物由納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體組成，所述乙酸鋅和乙酸銅的摩爾比為2:1。
[0020]步驟二，第一溶液的制備
[0021]將步驟一的納米金屬混合物與表面活性劑和乙二醇溶液混合，質(zhì)量比為:納米金屬混合物:表面活性劑:乙二醇溶液=(4-6): (3-5): 300，將混合液在60-90°C油浴中以600-1000r/min的速率攪拌10-30分鐘，自然冷卻制得第一溶液。
[0022]步驟三:第二溶液的制備
[0023]將乙二醇和草酸于常溫下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的質(zhì)量比為100:3。
[0024]步驟四:復(fù)合前驅(qū)體的制備
[0025]將步驟三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步驟二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100°C恒溫?cái)嚢?h ;反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)生成物分別用去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌3次，離心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到復(fù)合前驅(qū)體。所述第二溶液和第一溶液的質(zhì)量比為:1: 3-4。
[0026]步驟五:碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料的制備
[0027]將步驟四所制得復(fù)合前驅(qū)體至于管式爐中，通以氫氣體積含量為1-10%的X/H2氣氛，以5°C /min的速率升溫至200°C，恒溫保持2h，然后以5°C /min升至500°C，恒溫保持2h,即得碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料，所述X為純度不小于99.9%的氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種，氫氣的體積含量在1%-10%。
[0028]2.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體的粒徑為l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率為86%以上，孔洞的大小為l_25nm。
[0029]3.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述表面活性劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、氯化三甲基十六烷基銨(CTAC)、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)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)中的一種或以任意比的混合物。
[0030]4.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述納米粒子的粒徑為l-10nm。
[0031]本發(fā)明的多孔材料為碳包覆銅/金屬氧化物具有納米尺寸的三維孔道結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物形貌均一、可控，且制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，環(huán)境友好，并將其作為一個(gè)組分加入涂料中，使納米粒子可以容易被多孔物質(zhì)吸附而不易相互吸附成團(tuán)。多孔物質(zhì)的存在，可在涂層內(nèi)形成有效的微孔通道，使涂膜內(nèi)部的納米粒子也可發(fā)揮吸附和催化的作用，同時(shí)也有利于抗菌物質(zhì)的有序釋放，從而使涂層具有長(zhǎng)效吸附降解有害物質(zhì)和長(zhǎng)效抗菌的功效。
【具體實(shí)施方式】
[0032]一種納米功能性薄膜的制備方法，該薄膜依次包括涂料層、基材層、粘結(jié)層和保護(hù)層，
[0033]所述涂料層的的厚度為0.l_2um，基材層的厚度為10_50um，粘結(jié)層的厚度為
0.5-5um，保護(hù)層的厚度為10-50um。
[0034]所述基材層選自雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者雙向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘結(jié)層的材料選自丙烯酸結(jié)合劑，所述保護(hù)層為PET型離型膜。使用時(shí)將保護(hù)層剝離，粘貼至所需要的表面即可。
[0035]其特征在于所述薄膜的制備包括以下步驟:
[0036]第一步:基材層的處理，選取基材作為基材層，將所述基材層的表面進(jìn)行電暈處理。
[0037]第二步，涂料層的制備，將涂料層涂布在第一步處理好的基材層的一個(gè)表面上，并在無(wú)氧的環(huán)境下固化光固化涂料層形成干膜。
[0038]第三步，將粘結(jié)層均勻涂布至基材層的另一面；
[0039]第四步，將保護(hù)層置于粘結(jié)層的另一面。
[0040]所述涂料層包括以下組分:
[0041](I)多孔材料，所述多孔材料的含量為1_40%。
[0042](2)納米粒子，含量為1_40%，所述納米粒子的選自納米氧化鈦、納米銀，納米鋁或其組合物。
[0043](3)成膜物質(zhì)，含量為5-80%，所述成膜物質(zhì)為丙烯酸樹脂。
[0044](4)添加劑，所述添加劑包括1-2%分散劑、1-2%消泡劑和1_3%的增稠劑，
[0045]所述增稠劑選自，分子量為3-10萬(wàn)的羥乙基纖維素。
[0046](5)去尚子水，所述去尚子水的含量為5_15%。
[0047]所述多孔材料由以下方法制備:
[0048]步驟一，選取納米金屬混合物
[0049]所述納米金屬混合物由納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體組成，所述乙酸鋅和乙酸銅分別為 0.02mol 和 0.0lmol。
[0050]步驟二，第一溶液的制備
[0051]將步驟一的納米金屬混合物與4g表面活性劑和300ml乙二醇溶液混合，將混合液在80°C油浴中以800r/min的速率攪拌15分鐘，自然冷卻制得第一溶液。
[0052]步驟三:第二溶液的制備
[0053]將100乙二醇和0.03mol草酸于常溫下混合，制得第二溶液。
[0054]步驟四:復(fù)合前驅(qū)體的制備
[0055]將步驟三所制得的第二溶液以5mL/min的滴速滴入步驟二所制得的第一溶液中，以800r/min的速率80 V恒溫?cái)嚢?h ；反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)生成物分別用去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌3次，離心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到復(fù)合前驅(qū)體。所述第二溶液和第一溶液的質(zhì)量比為:1:3-4。
[0056]步驟五:碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料的制備
[0057]將步驟四所制得復(fù)合前驅(qū)體至于管式爐中，通以氫氣體積含量為1-10%的X/H2氣氛，以5°C /min的速率升溫至200°C，恒溫保持2h，然后以5°C /min升至500°C，恒溫保持2h,即得碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料，所述X為純度不小于99.9%的氮?dú)狻鍤?、氦氣中的一種，氫氣的體積含量在1%-10%。
[0058]所述納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體的粒徑為l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率為86%以上，孔洞的大小為l_25nm。
[0059]所述表面活性劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、氯化三甲基十六烷基銨(CTAC)、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)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)中的一種或以任意比的混合物。
[0060]所述納米粒子的粒徑為l-10nm。
[0061]選取800目的40g多孔材料,16g納米氧化鈦,4克納米銀粉，80g丙烯酸樹脂，3g分散劑和3g消泡劑、4g羥乙基纖維素和30g去離子水至于容器中，采用機(jī)械攪拌混合均勻，形成穩(wěn)定的涂料。所述涂料具有較多微孔通道，有長(zhǎng)效吸附、催化降解有機(jī)有害氣體和殺菌性能。所述涂料常溫下水接觸角大于120度。
[0062]GB/T1733-93的耐水實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果為360小時(shí)無(wú)異樣；
[0063]GB1727-79的耐醇性(60%乙醇溶液)測(cè)試結(jié)果為100小時(shí)無(wú)異樣。
[0064]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種納米功能性薄膜的制備方法，該薄膜依次包括涂料層、基材層、粘結(jié)層和保護(hù)層， 所述涂料層的的厚度為0.l_2um，基材層的厚度為10-50um，粘結(jié)層的厚度為0.5_5um，保護(hù)層的厚度為10-50um。 所述基材層選自雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜或者雙向拉伸聚酯(PET)薄膜。所述粘結(jié)層的材料選自丙烯酸結(jié)合劑，所述保護(hù)層為PET型離型膜。 其特征在于所述薄膜的制備包括以下步驟: 第一步:基材層的處理，選取基材作為基材層，將所述基材層的表面進(jìn)行電暈處理。 第二步，涂料層的制備，將涂料層涂布在第一步處理好的基材層的一個(gè)表面上，并在無(wú)氧的環(huán)境下固化光固化涂料層形成干膜。 第三步，將粘結(jié)層均勻涂布至基材層的另一面； 第四步，將保護(hù)層置于粘結(jié)層的另一面。 所述涂料層包括以下組分: (1)多孔材料，所述多孔材料的含量為1_40%。 (2)納米粒子，含量為1_40%，所述納米粒子的選自納米氧化鈦、納米銀，納米鋁或其組合物。 (3)成膜物質(zhì)，含量為5-80%，所述成膜物質(zhì)為丙烯酸樹脂。 (4)添加劑，所述添加劑包括1-2%分散劑、1-2%消泡劑和1-3%的增稠劑，所述增稠劑選自，分子量為3-10萬(wàn)的羥乙基纖維素。 (5)去尚子水，所述去尚子水的含量為5_15%。 所述多孔材料由以下方法制備: 步驟一，選取納米金屬混合物 所述納米金屬混合物由納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體組成，所述乙酸鋅和乙酸銅的摩爾比為2:1。 步驟二，第一溶液的制備 將步驟一的納米金屬混合物與表面活性劑和乙二醇溶液混合，質(zhì)量比為:納米金屬混合物:表面活性劑:乙二醇溶液=(4-6): (3-5): 300，將混合液在60-90°C油浴中以600-1000r/min的速率攪拌10-30分鐘，自然冷卻制得第一溶液。 步驟三:第二溶液的制備 將乙二醇和草酸于常溫下混合，制得第二溶液，所述乙二醇和草酸的質(zhì)量比為100:3。 步驟四:復(fù)合前驅(qū)體的制備 將步驟三所制得的第二溶液以3-10mL/min的滴速滴入步驟二所制得的第一溶液中，以600-1000r/min的速率60-100°C恒溫?cái)嚢?h ;反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)生成物分別用去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌3次，離心收集，于烘箱中80°C干燥6h，即得到復(fù)合前驅(qū)體。所述第二溶液和第一溶液的質(zhì)量比為:1: 3-4。 步驟五:碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料的制備 將步驟四所制得復(fù)合前驅(qū)體至于管式爐中，通以氫氣體積含量為1-10%的X/H2氣氛，以5°C /min的速率升溫至200°C，恒溫保持2h，然后以5°C /min升至500°C，恒溫保持2h，即得碳包覆Cu/ZnO復(fù)合多孔材料，所述X為純度不小于99.9%的氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種，氫氣的體積含量在1%-10%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述納米乙酸鋅和納米乙酸銅粉體的粒徑為l_50nm，所制得的的多孔材料的孔隙率為86%以上，孔洞的大小為 l-25nm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述表面活性劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、氯化三甲基十六烷基銨(CTAC)、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)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)中的一種或以任意比的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的一種納米功能性薄膜的制備方法，其特征在于所述納米粒子的粒徑為1-lOnm。
【文檔編號(hào)】B32B27/32GK103753928SQ201410037504
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】魏偉, 毛亮, 韓陽(yáng), 魏昌林, 吳夕虎 申請(qǐng)人:江蘇興華膠帶股份有限公司