[发明专利]一种二氧化钛塑料薄膜及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化钛薄膜材料领域，具体地说涉及一种二氧化钛塑料薄膜及其加工方法。

背景技术

二氧化钛薄膜材料在紫外光的照射下，能产生强氧化性自由基，这些活泼自由基能分解有机化合物，具有杀菌、自清洁作用，同时在紫外光照射时，材料表面产生超亲水特性。

TiO₂的光催化作用与其晶体晶型及粒子尺度有直接相关性，以锐钛矿型晶型、纳米尺度粒子效果最佳，锐钛矿型具光生空穴电势更大，氧化性更强，而纳米尺度的粒子因量子效应和表面效应，具有显著优越于大尺度粒子的效应。同时人们还发现二氧化钛薄膜材料表面是多孔结构时，其膜层可长期保持超亲水特性，因此制备纳米尺度、多孔、锐钛矿型二氧化钛薄膜材料成为行业热点。

目前国内外合成纳米二氧化钛薄膜的方法很多，主要有溶胶-凝胶法、分子束外延、化学气相沉积法、喷涂热解法、溅射沉积等。目前大多数商业用的二氧化钛薄膜都是采用溶胶-胶法制备的。

但上述方法各自有一些缺点，溶胶-凝胶法、分子束外延、化学气相沉积法、喷涂热解法的缺点是镀膜工艺中需要一个大约在500～600℃的热分解有机物的过程，高温限制基片材质的选择性；溅射沉积尤其磁控溅射是一种新型、低温溅射镀膜方法，此种方法制备的薄膜具有高质量，良好的结合性和强度等优点，但因溅射过程是原子的沉积过程，此过程难以形成纳米尺度的多孔结构，所以该法制备的二氧化钛薄膜孔隙率低，不能充分发挥二氧化钛薄膜的光催化效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有纳米尺度、多孔结构的二氧化钛膜层，附着力和柔韧性较好的二氧化钛塑料薄膜及其加工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种二氧化钛塑料薄膜，包括高分子塑料薄膜、覆盖在所述高分子塑料薄膜表面的纯铝膜层、由所述纯铝膜层的表面经过氧化处理生成的多孔结构的氧化铝膜层、以及沉积在所述氧化铝膜层表面的二氧化钛膜层。

进一步地，所述氧化铝膜层的孔隙率为60～65％，孔径为0.25～0.6μm。

进一步地，所述高分子塑料薄膜的厚度为10～80μm，所述纯铝膜层的厚度为25～500nm，所述氧化铝膜层的厚度为25～500nm。

上述二氧化钛塑料薄膜的加工方法，包括以下步骤：

(1)纯铝膜层的加工

对于极性的高分子塑料薄膜，直接在高分子塑料薄膜的表面镀制出纯铝膜层；

对于非极性的高分子塑料薄膜，先对高分子塑料薄膜的表面进行电晕处理，再在高分子塑料薄膜的表面镀制出纯铝膜层；

(2)氧化铝膜层的加工

以纯铝膜层为阳极，置于硫酸水溶液中，通以直流电，对纯铝膜层进行阳极氧化处理，通过电解作用使纯铝膜层的表面氧化，生成多孔结构的氧化铝膜层；

(3)二氧化钛膜层的加工

在氧化铝膜层的表面沉积二氧化钛，制出二氧化钛膜层。

本发明中，高分子塑料薄膜一般选用厚度10～80μm的，当选择极性塑料薄膜时，比如BOPET、BOPA可以直接进行真空镀铝，而对于BOPP、CPP、PE等非极性塑料薄膜，在镀制出纯铝膜层前需对薄膜表面进行电晕处理。

电晕处理的具体工艺为：使用南京嘉铂利JBL-1000K电晕处理机进行电晕处理，电晕工艺采用AC220V(±20％)稳定电源，单头或多头电极，电极间隙控制在1～2mm进行薄膜单面或双面处理，处理电压范围在10000～20000V之间。电晕处理机的输出功率范围1000～13000VA，电晕处理机的频率调节范围10～25kHz。通过电晕处理可使非极性塑料薄膜表面张力达到38～42dyn/cm或表面自由能达到3.8～4.0*10^-6J/cm²以上。电晕处理功率是决定处理程度的主要因素，处理速度为25～80m/min，电晕处理适用的材料范围广，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、氟塑料，以及各种相应的共聚物等；处理时间短、速度快，适合连续生产；且操作简单、控制容易；电晕处理只涉及塑料表层极浅的范围，一般只有纳米数量级，基本上不影响制品的机械性能。