[发明专利]一种用于温室薄膜的超疏水改性方法

说明书

本发明公开了一种用于温室薄膜的超疏水改性方法。将PE膜置于感应耦合等离子体刻蚀仪中；通过感应耦合等离子体刻蚀仪对PE膜的上表面进行刻蚀处理一段时间，使得在PE膜上表面形成纳米纹理化结构；通过感应耦合等离子体刻蚀仪对PE膜的上表面进行沉积处理一段时间，使得在PE膜纳米纹理化结构上表面沉积一层氟碳层，完成改性并取出。本发明是通过感应耦合等离子体刻蚀的两步处理法，在薄膜表面构建纳米纹理结构以及覆盖一层低表面能的物质，赋予薄膜优异的超疏水特性以及自清洁能力。

技术领域

本发明涉及超疏水改性技术的一种薄膜改性制备方法，尤其是涉及了一种用于温室薄膜的超疏水改性方法。

背景技术

温室是一种利用太阳辐射创造适宜植物生长的微气候的封闭结构，是农业生产的典型形式之一。温室中涉及的组件通常包括覆盖材料、骨架、栽培设施和控制温室内部微气候所需的技术设备。其中覆盖材料是温室最重要的组成部分，塑料薄膜一般是最常使用的，尤其是聚乙烯(PE)薄膜使用最为广泛。这些塑料薄膜的使用寿命一般在1年左右，在使用过程中，环境中的灰尘、草屑等经常附着于薄膜表面，并且由于薄膜的疏水性较差，即使经历雨水的冲刷，也不能达到很好的清洁效果，因此只能被丢弃，而目前对于这些薄膜的回收处理效果还不明显，极其容易造成“白色污染”。

因此，为了避免环境污染的加剧，需要从根源上解决问题，即如何提高薄膜的使用寿命。

这些塑料薄膜之所以被丢弃的原因在于两点，一是由于日用过程中的破损严重，一是由于长期使用透光性显著下降，不利于温室内的植物的生长发育。薄膜的破损是由于使用不当以及环境因素(如狂风暴雨)造成的，通常难以避免，而现有薄膜的疏水性较差，长期使用，经常变得灰蒙蒙，不利于植物生长，不得不更换。虽然不能人为干预自然因素不破坏薄膜，还可以在使用过程中多加注意，不对其造成额外伤害，现有技术中缺少了一些技术手段对薄膜进行改性处理，以增加它们的疏水性。

现有的超疏水改性技术有蜡固化、模板法、物理/化学气相沉积法、刻蚀法、光刻法等等，这些技术或者需要昂贵的硅模具来制造纳米结构，或者需要高温、真空等条件，并且制造过程相对复杂。它们既不适用于大规模的实际应用，也不适用于塑料薄膜。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种用于温室薄膜的超疏水改性方法。

本发明的目的在于弥补现有塑料薄膜疏水性较差的不足，通过超疏水改性技术，使薄膜表面纳米纹理化，并且进一步覆盖一层具有低表面能的氟碳化合物，这样不仅赋予了薄膜超疏水特性，还使其获得了自清洁能力，薄膜的透光性也得到了很好的保持，这样在长期使用过程中，延长使用寿命的同时也更有利于温室内植物充分利用太阳能。

本发明首先，用氧气(O₂)和三氟甲烷(CHF₃)(流量比(sscm)为1:3)的混合物作为工艺气体蚀刻PE薄膜，处理时间为10min，获得已经纳米结构化的PE薄膜；

然后在相同条件下，使用四氟化碳(C₄F₈)气体在已经纳米结构化的PE薄膜上进一步沉积一层薄的氟碳化合物层，处理时间为30s。

具体地，本发明针对PE薄膜的超疏水表面构建是通过感应耦合等离子纳米纹理化的两步法实现的，技术方案具体是：

1)将PE膜置于感应耦合等离子体刻蚀仪中；

2)通过感应耦合等离子体刻蚀仪对PE膜的上表面进行刻蚀处理一段时间，使得在PE膜上表面形成纳米纹理化结构，获得已经纳米结构化的PE薄膜；

3)通过感应耦合等离子体刻蚀仪对PE膜的上表面进行沉积处理一段时间，使得在PE膜上的纳米纹理化结构上表面沉积一层氟碳层，进一步保证和增强超疏水性，完成改性并取出。这一步在PE薄膜表面覆盖一层低表面能的氟碳化合物，以增强超疏水性能。