[发明专利]一种聚氯乙烯超疏水自清洁表面制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料表面改性技术领域，尤其涉及聚氯乙烯超疏水自清洁表面制备方法。

背景技术

聚氯乙烯PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。现在许多小型的船体都是塑料材质，其中有很大一部分是用的聚氯乙烯塑料制备的。

借用金属和木材等的加工方法，制造尺寸很精确或数量不多的塑料制品，也可作为成型的辅助工序，如挤出型材的锯切。由于塑料的性能与金属和木材不同,塑料的热导性差，热膨胀系数、弹性模量低,当夹具或刀具加压太大时，易于引起变形，切削时受热易熔化，且易粘附在刀具上。因此，塑料进行机械加工时，所用的刀具及相应的切削速度等都要适应塑料特点。常用的机械加工方法有锯、剪、冲、车、刨、钻、磨、抛光、螺纹加工等。此外，塑料也可用激光截断、打孔和焊接。

塑料的表面修饰目的是美化塑料制品表面，通常包括：机械修饰，即用锉、磨、抛光等工艺，去除制件上毛边、毛刺，以及修正尺寸等；涂饰，包括用涂料涂敷制件表面，用溶剂使表面增亮，用带花纹薄膜贴覆制品表面等；施彩，包括彩绘、印刷和烫印；镀金属，包括真空镀膜、电镀以及化学法镀银等。其中烫印是在加热、加压下，将烫印膜上的彩色铝箔层(或其他花纹膜层)转移到制件上。许多家用电器及建筑制品、日用品等，都用此法获得金属光泽或木纹等图案。

本发明的目的是激光处理聚氯乙烯塑料表面使其产生超疏水效果,减少其对水的阻力和对水生物的附着。近年来，仿造生物体表的形态和结构制备具有特殊功能表面的材料已成为现今多学科研究的热点，涌现出众多物理化学方法，成功实现了仿生表面的制备。但，为了适应时代的发展，使用绿色无污染技术构造仿生表面是必然趋势。激光加工具有许多优势,激光加工材料表面相比其他的方法更加的灵活。激光微纳加工作为一种具有广阔应用前景的制备技术，其加工过程简单、制备精度非常高、可加工的材料广泛、并实现复杂结构的微纳制备。

综上所述，亟待开发出一种工艺简单，制备效率高，适用于产业化应用，不产生任何环境污染且一次性实现塑料基材表面疏水性而无需经过任何化学工艺处理的方法，是目前科研工作者亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种聚氯乙烯超疏水自清洁表面制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚氯乙烯超疏水自清洁表面制备方法，

包括如下步骤：

步骤1：将聚氯乙烯样品表面进行抛光处理；

步骤2：将抛光处理后的聚氯乙烯样品表面进行清洗并晾干，得到洁净的聚氯乙烯样品表面；

步骤3：采用脉冲激光对洁净的聚氯乙烯样品表面进行激光扫描处理，在聚氯乙烯样品表面形成微结构，制备得到聚氯乙烯超疏水自清洁表面。

与现有技术相比，本发明方法具有以下优点：

(1)利用本发明方法制备得到的聚氯乙烯塑料表面最大接触角可达165°，最小滚动角为5.4°，因此具有非常好的疏水性能；

(2)本发明的制备方法工艺简单，操作方便，效率高，能耗少，成本低，完全克服了传统使用化学试剂刻蚀聚氯乙烯塑料表面或者在激光加工完成后仍需再采用低表面能物质进一步修饰表面的缺陷，绿色环保，不采用任何化学试剂涂层，且本发明方法的工艺参数容易控制，易于实现工业应用；

(3)采用本发明方法制备得到的塑料表面超疏水性能稳定，具备防水生物附着的功能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述脉冲激光的波长小于或等于1000nm，脉宽大于30fs，单脉冲能量小于0.1mJ，重复频率为10kHz-200kHz。

进一步：所述脉冲激光的波长为800-1000nm，脉宽为90fs-550fs。

进一步：所述脉冲激光的波长为800nm，脉宽为90fs-550fs，所述单脉冲能量为20μJ-70μJ。

进一步：所述脉冲激光的脉宽为90fs。

进一步：所述脉冲激光的脉宽为550fs。

进一步：采用振镜扫描系统对聚氯乙烯样品表面进行激光扫描处理，扫描速度范围为0.1mm/s-30m/s，脉冲激光的通断及振镜系统的扫描范围、扫描轨迹和加工速度均由计算机程序控制和设定。