[發明專利]一種納米二氧化鈦/聚四氟乙烯薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010193613.7
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111303471A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 呂亮;何明平;王玉林;吳越超;朱鵬江;黃振軒;謝作法
• 申請（專利權）人: 衢州學院;呂亮
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L27/18;C08K3/22;B29C65/16;B29L7/00
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本發明公開了一種納米二氧化鈦/聚四氟乙烯薄膜及其制備方法。采用激光照射法，在聚四氟乙烯（PTFE）薄膜表面焊接納米二氧化鈦，制得納米二氧化鈦/聚四氟乙烯薄膜，具有親水性好、耐磨性好和自潔凈化空氣的作用。具體制備方法包括下述步驟：1）將PTFE薄膜平鋪，在其表面均勻鋪上一層納米二氧化鈦，再以一定壓力進行冷壓，使納米二氧化鈦嵌入PTFE薄膜表面；2）再對PTFE薄膜表面進行激光照射，利用激光束的熱效應使薄膜表面被照射到的微小區域瞬間熔融，熔體將該區域表面粘附的納米片包圍起來，待熔體冷卻固化時，就可以將納米二氧化鈦錨定在PTFE薄膜表面，從而實現粉末材料與PTFE表面的有效焊接，制得納米二氧化鈦/聚四氟乙烯薄膜。本發明采用的激光焊接法工藝簡單，成本低，且可有效改善PTFE薄膜的表面耐磨性、親水性，并起到自潔凈化空氣的作用。

技術領域

本發明涉及一種納米二氧化鈦/聚四氟乙烯薄膜及其制備方法，特別是提供了一種利用激光熱效應將納米二氧化鈦焊接于聚四氟乙烯表面制備復合薄膜的方法。

背景技術

聚四氟乙烯（PTFE）薄膜是由聚四氟乙烯懸浮樹脂經冷壓燒結、車削、壓延制成。PTFE分子中的—CF₂-重復單元呈鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑比氫原子稍大，所以相鄰的-CF₂-單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面，這種幾乎無間隙的空間屏障使得任何原子或基團都不能進入其結構內部而破壞碳鏈。PTFE 自身的結構特點使它具有優異的自潤滑性能、化學穩定性能和耐高低溫性能，良好的電絕緣性能、耐候性能和不燃性能。

然而，其分子結構特點也造成了PTFE 薄膜比表面積較小、表面能較低、與其它材料間的粘接性能較差等缺點，不利于涂裝和粘接，耐摩擦性能也不太理想，應用于高端建筑用薄膜上還需進行表面改性。

近年來，國內外研究人員通過對PTFE薄膜進行表面改性處理，以期提高PTFE 薄膜的相關性能。聚四氟乙烯薄膜表面改性的目的主要是為了提高其表面親水性，改善與其他材料的粘接性能。PTFE薄膜表面改性的技術種類較多，例如鈉-萘絡合物化學處理、激光輻射改性、離子注入改性、高溫熔融法、高能輻射接枝改性、等離子體改性方法等。這些方法但都具有相應的缺點。鈉-萘絡合物處理劑有毒，有腐蝕性，處理后表面變色，長時間暴露在光照下，粘結性能嚴重降低；激光輻射改性方法對使用的激光源要求苛刻，需滿足以下條件：激光束的振蕩波長能被 PTFE 吸收，激光束的光子能量大于 PTFE 的 C-F 鍵能；離子注入改性是將高能量的離子束入射到材料中，離子束與材料中的原子或者分子發生一系列的物理化學反應，改變材料的結構和性能，但是處理設備價格昂貴；高溫熔融法的缺點是聚四氟乙烯在高溫下尺寸穩定性較差，不易保持形狀，且高溫可能造成材料本體的損傷；高能輻射改性問題是，輻射不僅會對表面起作用，而且會對本體造成損害，聚四氟乙烯不耐輻射，會造成降解，機械性能下降，而且輻射對操作人員也可能有不良的影響，需做好防護措施；等離子體改性存在處理設備價格昂貴、處理后效果維持時間不長等不足。因此，構建一種簡單、廉價、處理效果穩定的PTFE薄膜表面改性工藝，是提高PTFE薄膜性能的重要挑戰。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。激光焊接具有深度比大、熱影響區域小、表面成形好等特點。不僅可以應用于焊接金屬，也可用于焊接塑料，或者是將塑料與金屬焊接結合。但是目前的激光焊接基本上都是對塊體材料之間進行焊接，鮮有報道塊體材料與納米粉末材料之間的焊接。

根據現有技術存在的問題，為了改善PTFE薄膜的耐磨性能、親水性能等，本發明利用激光熱效應將納米材料焊接于聚四氟乙烯薄膜表面進行改性，具有工藝簡單，設備價格低廉，而且納米二氧化鈦與聚四氟乙烯薄膜結合牢固，穩定性好、耐候性好，同時還具有自潔凈化空氣作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用激光熱效應將納米二氧化鈦焊接于聚四氟乙烯表面制備復合薄膜的方法。

其特征在于，所述改性方法包括：