[发明专利]荷叶结构的自清洁塑料膜、表面微型结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料膜及表面微型结构的制备方法，尤其涉及一种具有荷叶结构的自清洁塑料膜及表面微型结构的制备方法。

背景技术

目前，现有模荷叶表面结构获得自清洁功能的方法主要有利用EDM(Electrical Discharge Machining的缩写，即电火花加工)制备表面微型结构的方法、飞秒激光器雕刻成型方法、特殊膜层方法。再如，名称为一种荷叶式不粘炊具的制备方法(CN 101396229A)的专利，其采用表面喷砂方式来生成具有自清洁功能的结构表面。以上各种方法要么加工工序复杂，要么无法达到理想的自清洁功能的效果，从而影响制成品的自清洁功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷或者不足，提供一种具有荷叶结构的自清洁塑料膜及表面微型结构的制备方法，该方法采用超精密单点金刚石加工技术，可以加工出具有类似荷叶表面结构的微型面型，且能达到亚微米级表面形状精度和纳米级表面粗糙度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有荷叶结构的自清洁塑料膜的制备方法，包括以下步骤：1)采用单点金刚石加工设备制备模芯；2)利用模芯以塑料注塑制备具有亚微米级表面形状精度和纳米级表面粗糙度的微型表面面型，使其表面整齐排布或交错排布有凹槽，且水滴与其接触面具有具有90度以上的接触角。

在本发明上述方法中，还包括以下步骤(1)为单点金刚石加工设备创建三维荷叶结构的表面微型结构的CAD格式的图形数据文件；(2)生成单点金刚石刀具路径文件；(3)利用单点金刚石加工刀具路径文件和CAD格式的图形数据文件，由单点金刚石加工设备在塑料上加工形成荷叶表面微型结构，所述荷叶表面微型结构由整齐排布或交错排布的凹槽组成，凹槽尺寸为10微米～20微米，深度为10微米～50微米。

在本发明上述方法中，制备模芯所用材料为铜、镍铜、钢、铝、硅、锗。

在本发明上述方法中，该塑料是包括PC、PMMA在内的亲水性低透明性光学塑料。

在本发明上述方法中，所述塑料是具有不同折射率的透明或者有色光学材料。

在本发明上述方法中，还包括对表面进行镀膜的步骤。

在本发明上述方法中，在步骤1)中制备一个以上模芯；在步骤2)中将多个模芯拼接使用来注塑较大的具有微型结构的注塑用的成型表面。

按照本发明的另一个方面，按照本发明前述方法制备的荷叶结构的自清洁塑料膜，其特征在于，所述塑料膜其表面整齐排布或交错排布有凹槽，且水滴与其接触面具有具有90度以上的接触角。

按照本发明的另一方面，本发明还提供了一种具有荷叶结构的自清洁表面微型结构的制备方法，包括以下步骤：采用单点金刚石加工工艺在铜、镍铜、钢、铝、硅、锗或者玻璃上制备产生具有亚微米级表面形状精度和纳米级表面粗糙度的微型表面面型，使水滴与其表面具有90度以上的接触角。

按照本发明的另一个方面，按照本发明前述方法制备的自清洁表面微型结构，其特征在于，在铜、镍铜、钢、铝、硅、锗或者玻璃上制备产生具有亚微米级表面形状精度和纳米级表面粗糙度的微型表面面型，使水滴与其表面具有90度以上的接触角。

实施本发明方法的有益效果是，通过超精密单点金刚石加工技术可制备出具有荷叶表面微型结构的具有自清洁功能的塑料膜。该种具有自清洁功能的塑料膜可以应用于汽车风挡、楼宇窗玻璃的生产中，也可以用来制备具有自清洁功能的塑料。该自清洁塑料可以直接用来生产具有自清洁要求的产品，比如自清洁水杯、自清洁塑料桌台布以及其他具有自清洁功能的塑料产品。该方法制备的具有自清洁功能的模芯可以用来制备类似滚压设备一样的模具、滚压机或滚压装置，该模具、滚压机或滚压装置可以用快速地把普通的塑料制备成具有自清洁功能的塑料产品。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是自然界荷叶的自清洁效果图；

图2是在扫描电镜下观察到的荷叶表面微型结构示意图；

图3是荷叶表面微型结构和水滴之间的接触角的示意图；

图4是具有疏水性或者自清洁功能的微型结构在不同材料上的应用效果图，从左至右分别是在玻璃材料、陶瓷材料和金属材料上的效果图；

图5是水珠在不同接触角下的亲水性示意图，从左至右依次是超级疏水性(接触角不小于150度)、疏水性(接触角在90度到150度)、亲水性(接触角在10度到90度)、超级亲水性(接触角在0度到10度)的效果图；