[发明专利]一种利用皮秒激光制备塑料基材微纳表面的方法

说明书

本发明提供了一种利用皮秒激光制备塑料基材微纳表面的方法，属于表面改性技术领域。本发明在塑料基材表面进行皮秒激光扫描，得到微纳表面。本发明采用皮秒激光扫描的方式，通过控制皮秒激光扫描的参数，能够在塑料基材表面获得微纳结构，赋予塑料基材超疏水、防污、自清洁性能，所得微纳表面的接触角≥150°，滚动角≤10°。同时，本发明方法操作简单，避免有毒化学试剂的使用，绿色环保；微纳结构在塑料基材表面原位生成，使用寿命高，稳定性好。实施例结果表明，本发明所得塑料基材微纳表面经厨余垃圾清洁测试后，具有良好的防污、自清洁功能。

技术领域

本发明涉及表面改性技术领域，特别涉及一种利用皮秒激光制备塑料基材微纳表面的方法。

背景技术

自然界中很多动植物具有自清洁功能，例如荷叶表面的滚珠效应，水黾能够在水面上穿梭自由的行走，蝉能保持翅膀的干爽而正常飞行。这些动植物与水接触的表面都具有超疏水非浸润、防粘附的功能，经研究发现，除了具有特定的辅助化学组分附着在这些表面，更关键的是组成这些表面的单元是微细的表面粗糙结构。

随着工业化的不断发展，塑料材料的应用领域逐渐增多，应用环境也越来越复杂，对其表面的使用性能如防污、疏水等也提出了更高的要求。若将自然界中动植物的超疏水、自清洁效应引入到塑料材料表面，将会大大提高塑料材料的使用价值。

目前，在塑料基材形成超疏水表面的方法主要是在塑料表面涂覆低表面能含氟涂层(例如CN200510135388.7公开的一种低表面能氟碳防污涂料)，或者在塑料基材表面负载纳米颗粒(例如CN201310094667.8公开的一种耐用性超疏水材料的制备方法)。然而，涂覆低表面能含氟涂层以造成环境污染，负载纳米颗粒的方法又过于繁琐。且含氟涂层、纳米颗粒受自然环境、外力的影响，易从塑料基材上脱落，使得疏水表面稳定性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用皮秒激光制备塑料基材微纳表面的方法，本发明方法简单，绿色环保，所得微纳表面具有良好的稳定性，能够赋予塑料基材超疏水、自清洁性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种利用皮秒激光制备塑料基材微纳表面的方法，包括以下步骤：

在塑料基材表面进行皮秒激光扫描，得到微纳表面；

所述皮秒激光扫描包括以下参数：

皮秒激光波长为532～1032nm；

脉冲宽度为5～15ps；

扫描速度为50～1000mm/s；

扫描间距为5～100μm；

重复频率为1Hz～2MHz；

脉冲能量为1～80μJ。

优选的，所述皮秒激光扫描的扫描次数为1～10次。

优选的，所述微纳表面为沟槽微纳结构和/或三维网状多孔微纳结构；

所述沟槽微纳结构为直线沟槽微纳结构或网格状沟槽微纳结构。

优选的，当所述微纳表面为沟槽微纳结构时，所述皮秒激光扫描的扫描间距独立为20～100μm；

所述沟槽微纳结构的沟槽深度独立为5～30μm。

优选的，当所述微纳表面为三维网状多孔微纳时，所述皮秒激光扫描的扫描间距为0.1～15μm；

所述三维网状多孔微纳结构的孔径为200nm～20μm，孔隙率≥70％。

优选的，所述微纳表面的接触角≥150°，滚动角≤10°。