一种防紫外线塑料薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种防紫外线塑料薄膜及其制备方法与应用。所述方法包括：采用悬挂法将作为基材的塑料薄膜设置于真空腔内，并采用线性离子束沉积技术，以碳源气体为工作气体，对所述基材施加偏压，从而在所述基材的两侧表面均沉积类金刚石涂层，获得防紫外线塑料薄膜。本发明专利技术采用线性离子束沉积技术在低温下制得防紫外线塑料薄膜，制备的薄膜中类金刚石涂层与塑料薄膜基材结合良好，并且紫外线透过率小于5％；同时本发明专利技术提供的方法简单可控，具有较强的可操作性，易于产业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种防紫外线塑料薄膜及其制备方法与应用
本专利技术属于塑料基材表面改性
，具体涉及一种防紫外线塑料薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
太阳光中紫外线可分为三段：400-320nm(UV-A)，320-280nm(UV-B)，280-200nm(UV-C)。UV-C波长较短，在空气中易被吸收，而不能到达地球表面；UV-A会透过表皮组织，使肌肉失去弹性，造成皮肤粗糙，产生皱纹；UV-B则有致皮肤癌的问题。紫外线在日光中约占6％，其中UV-A的比例较大，UV-B的比例较小，由于目前含氯氟烃对地球臭氧层的破坏，使得臭氧层空洞的臭氧浓度逐渐减少。据报道，如果臭氧层水平降低1％，将增加2％的UV-B透射量，皮肤癌的发生率会提高0.5-5％。因此，对一些比较常用的材料如塑料薄膜进行抗紫外线功能提升，使其能够成功应用于防晒服、遮阳伞、汽车贴膜等领域，显得尤为重要。为了改善塑料薄膜的力学及表面特性，并赋予其新的特性，如防紫外线功能，可采用在塑料薄膜表面沉积类金刚石涂层(Diamond-likecarbon，DLC)的技术，DLC是一类主要由金刚石相的sp3和石墨相的sp2杂化碳键组成的亚稳非晶碳材料统称，具有均匀性好、高硬度、良好耐磨性和化学惰性等特性，然而，由于DLC涂层内应力高，且力学、热膨胀系数等性能与塑料薄膜存在巨大差异，使得无机DLC涂层与有机塑料薄膜基材间结合力较弱，导致DLC涂层易剥落失效。此外，由于塑料薄膜厚度仅为几十微米至几百微米，在其表面沉积DLC涂层时，涂层自身应力以及等离子体轰击会导致塑料薄膜卷曲和形变。因此，如何在保证塑料薄膜不变形的情况下，获得兼备强界面结合、优异防紫外线功能的金刚石涂层，是目前存在的技术难点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种防紫外线塑料薄膜及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种防紫外线塑料薄膜的制备方法，其包括：采用悬挂法将作为基材的塑料薄膜设置于真空腔内，并采用线性离子束沉积技术，以碳源气体为工作气体，对所述基材施加偏压，从而在所述基材的两侧表面均沉积类金刚石涂层，获得防紫外线塑料薄膜；所述线性离子束沉积技术采用的条件包括：线性离子束能量为600～950eV，腔体温度为15～35℃，碳源气体流量为30～40sccm，线性离子束电流为0.08～0.15A，偏压为-30～-50V。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的防紫外线塑料薄膜，所述防紫外线塑料薄膜包括作为基材的塑料薄膜以及沉积于所述基材两侧的类金刚石涂层，其中，所述基材两侧类金刚石涂层的厚度相同。本专利技术实施例还提供了一种防紫外线塑料薄膜，其包括基材，所述基材的相背对的两侧表面上均沉积有一类金刚石涂层，且两个类金刚石涂层的厚度相同。本专利技术实施例还提供了前述的防紫外线塑料薄膜于制备防晒服、遮阳伞或汽车贴膜中的用途。本专利技术实施例还提供了一种装置，其至少包含前述的防紫外线塑料薄膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术中采用线性离子束技术在塑料薄膜表面沉积类金刚石涂层，线性离子束技术具有以下优点：①离化率高，稳定性好，具有优异的绕镀性，易于实现塑料薄膜双面均匀涂层沉积，使薄膜不产生变形或弯曲；②可控性和重现性较好，能够通过控制工艺参数实现对类金刚石涂层内应力、内部微结构的精确调控；③成膜温度低，可实现常温甚至低温下沉积，特别适合于塑料薄膜基材；(2)本专利技术中通过控制线性离子束电流和基体偏压，实现离子高通量、低能量特点，在优化线性离子束能量范围下制备类金刚石涂层，减少了类金刚石涂层在沉积过程中产生的内应力，并使沉积过程中保持碳离子对塑料薄膜适宜的轰击能量，从而使类金刚石涂层与塑料薄膜之间具有良好的结合力；(3)本专利技术中通过控制线性离子束电流和基体偏压，在优化线性离子束能量范围下制备类金刚石涂层，控制类金刚石涂层微结构，使制备的类金刚石涂层的拉曼拟合结果ID/IG值范围在0.3～0.5，使薄膜具有优异的防紫外线性能；(4)本专利技术中通过控制线性离子束能量范围600～950eV，结合优化的单面类金刚石涂层厚度范围60～350nm，使得塑料薄膜表面类金刚石涂层结合良好，并且紫外线透过率小于5％；(5)本专利技术中为了满足防紫外线透过率小于5％，制备的类金刚石涂层双面叠加厚度需要达到120nm及以上，为了减少等离子体轰击对塑料薄膜单面的破坏程度，同时保证塑料薄膜与类金刚石涂层间良好的结合力，对塑料薄膜进行双面镀，此外，采取双面镀类金刚石涂层，可使镀膜前后塑料薄膜正反面应力平衡，面形变抵消，塑料薄膜镀类金刚石涂层后不发生卷曲变形；(6)本专利技术中类金刚石涂层的沉积方法简单可控，具有较强的可操作性，易于产业化推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a-1b分别是本专利技术实施例1和对比例1中制备防紫外线塑料薄膜时塑料薄膜固定方式的示意图；图2a-2d分别是本专利技术实施例1-4中塑料薄膜沉积类金刚石涂层后的形变图；图3a-3d分别是本专利技术实施例1-4制备的防紫外线塑料薄膜中基材与类金刚石涂层结合性能图；图4是纯PET薄膜、实施例1-4以及对比实施例3-4中制备的防紫外线塑料薄膜的紫外光透过率曲线图；图5是本专利技术对比例1制备的防紫外线塑料薄膜的形变图；图6本专利技术对比例2制备的防紫外线塑料薄膜中基材与类金刚石涂层结合性能图。具体实施方式鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是利用线性离子束沉积技术在塑料薄膜两侧沉积厚度相同的类金刚石涂层，从而保证塑料薄膜不发生形变的情况下，还具有良好的界面结合力以及优异的防紫外线功能。下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例的一个方面提供了一种防紫外线塑料薄膜的制备方法，其包括：采用悬挂法将作为基材的塑料薄膜设置于真空腔内，并采用线性离子束沉积技术，以碳源气体为工作气体，对所述基材施加偏压，从而在所述基材的两侧表面均沉积类金刚石涂层，获得防紫外线塑料薄膜；所述线性离子束沉积技术采用的条件包括：线性离子束能量为600～950eV，腔体温度为15～35℃，碳源气体流量为30～40sccm，线性离子束电流为0.08～0.15A，偏压为-30～-50V。进一步的，所述碳源气体包括C2H2或CH4。进一步的，沉积在所述基材两侧表面的类金刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防紫外线塑料薄膜的制备方法，其特征在于包括：/n采用悬挂法将作为基材的塑料薄膜设置于真空腔内，并采用线性离子束沉积技术，以碳源气体为工作气体，对所述基材施加偏压，从而在所述基材的两侧表面均沉积类金刚石涂层，获得防紫外线塑料薄膜；所述线性离子束沉积技术采用的条件包括：线性离子束能量为600～950eV，腔体温度为15～35℃，碳源气体流量为30～40sccm，线性离子束电流为0.08～0.15A，偏压为-30～-50V。/n

【技术特征摘要】
1.一种防紫外线塑料薄膜的制备方法，其特征在于包括：
采用悬挂法将作为基材的塑料薄膜设置于真空腔内，并采用线性离子束沉积技术，以碳源气体为工作气体，对所述基材施加偏压，从而在所述基材的两侧表面均沉积类金刚石涂层，获得防紫外线塑料薄膜；所述线性离子束沉积技术采用的条件包括：线性离子束能量为600～950eV，腔体温度为15～35℃，碳源气体流量为30～40sccm，线性离子束电流为0.08～0.15A，偏压为-30～-50V。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳源气体包括C2H2和/或CH4。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：沉积在所述基材两侧表面的类金刚石涂层的厚度相同；优选的，所述类金刚石涂层的厚度为60～350nm。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述类金刚石涂层的拉曼拟合结果ID/IG值为0.3～0.5。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：至少采用粘结和/或夹持方式将所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪爱英，崔丽，孙丽丽，张栋，郭鹏，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33