專利名稱：具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍍膜結構，特別是一種利用具碳氟(CFX)、碳氫(CHX)或以上兩種官能基的高分子對納米氧化鋅粉體表面改質，形成具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構。
背景技術：
自然界許多植物葉面上因具有獨特微結構及表面化性而展露其超疏水性，超疏水性表面的特征為水在其上會形成近似球狀液滴，例如自然界中的蓮花葉，當水滴在葉面上形成并滾動，可同時將灰塵帶走，使葉面能保持清潔亮麗，而具有自潔(self-cleaning)功能。造成荷葉表面的自潔現象為蓮花葉的低表面張力及表面粗糙度。
當液體滴在固體表面上時，固體表面和液滴切線的夾角，即是所謂的接觸角θ。當氣-固的界面張力(也即固體表面能)越大，接觸角就會越小，此時表示固體表面較易被濕潤；當接觸角為0度時，表示液體形成水膜而能完全的濕潤固體表面。相反地，當氣-固的界面張力越低，接觸角就會越大，代表固體表面越不易被濕潤；當接觸角為180度時，代表液體形成球狀液滴而完全不能濕潤于固體表面。
另外，當固體具有粗糙表面時，也會使液體在表面上的接觸角變大。表面粗糙度對沾濕性的效應為尺寸低凹的表面可使吸附氣體原子穩定存在，在宏觀表面上相當于有一層穩定的氣體薄膜，使液體無法與固體的表面直接接觸，即液體與固體的接觸表面包含有固體及氣體的混合界面。
現今已有許多制作具有疏水性的涂料或是具有疏水性的表面的方法，例如美國專利第5,693,236號是提供一種制作具有疏水性表面的方法，其步驟包含有首先，制備針狀材料與可固形化液體的混合物，將此混合物涂覆在物體表面并固型化液體，接著形成含有針狀材料及以固型化液體基材的涂層。當基材被蝕刻速率大于針狀材料被蝕刻速率的情況下，通過蝕刻層而在表面形成針狀材料的凹處與凸出物，最后將此層表面鍍上疏水物質。
一般將具有疏水性涂料涂布于固體表面后，雖可具有防水的性質，但是灰塵沾上固體表面后，液體不能有效率的在固體表面上滾動來清除灰塵，因此無法有效達到自潔功能。再者，以疏水性涂料涂布于固體表面后，也無法有效防止紫外光對人體及有機物的侵害。
因此，提供一種低表面能、具有粗糙表面結構、遮蔽紫外線的疏水性涂層，其可克服現有技術的缺點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜，使用具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對納米氧化鋅粉體表面進行改質，形成具有微細纖毛狀的粗糙表面結構，而且具有遮蔽紫外光及疏水/油的功能的透明鍍膜。
為了實現上述目的，本發明提供了一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，包含有一氧化鋅粉體；及一高分子鍍層，以一高分子對該氧化鋅粉體表面改質而形成。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該高分子為一含碳氟官能基的聚合物。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該高分子為一含碳氫官能基的聚合物。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一納米氧化鋅粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體具有纖維鋅礦結構。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一四足錐狀的粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該四足錐狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體的直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一棒狀的粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該棒狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體的直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
本發明還提供一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，包含有一氧化鋅粉體；及一透光阻絕層，由一透光阻絕材鍍于該氧化鋅粉體表面而形成；及一高分子鍍層，由一高分子對該透光阻絕層做表面改質而形成。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，還包含有一氨基，對該透光阻絕層做表面改質。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該透光阻絕材為一二氧化硅，而形成一ZnO-SiO2核殼結構納米粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該ZnO-SiO2核殼結構納米粉體的殼厚度為1nm至20nm之間。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該高分子為一含碳氟官能基的聚合物。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該高分子為一含碳氫官能基的聚合物。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一納米氧化鋅粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體具有纖維鋅礦結構。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一四足錐狀的粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該四足錐狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該氧化鋅粉體為一棒狀的粉體。
上述具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特點在于，該棒狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
本發明的功效，在于使用具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對納米氧化鋅粉體表面進行改質，形成具有微細纖毛狀的粗糙表面結構，而且具有遮蔽紫外光及疏水/油的功能的透明鍍膜。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1A為四足錐形狀的納米氧化鋅粉體的電子顯微鏡照片；圖1B為棒狀的納米氧化鋅粉體的電子顯微鏡照片；圖2為依據本發明的透明鍍膜結構的第一具體實施例；圖3為依據本發明的透明鍍膜結構的第二具體實施例；及圖4為依據本發明的納米ZnO-SiO2核殼結構粒子的電子顯微鏡照片。
其中，附圖標記10米氧化鋅粉體15透光阻絕層20高分子鍍層具體實施方式
依據本發明提供的透明鍍膜結構，系利用四足錐狀(Tetrapod)或棒狀(rod)的納米氧化鋅粉體10來達到吸收及遮蔽紫外光效果，再通過含有碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對納米氧化鋅粉體10表面進行改質，以形成具有微細纖毛狀的粗糙表面結構，而且具有遮蔽紫外光及疏水/油的功能的透明鍍膜結構。
并且，四足錐狀或棒狀的納米氧化鋅粉體10的制造方式，是采用在常壓及含有氮氣的氣氛控制下，以非消耗電極式直流等離子，將固態鋅原料導入等離子區(plasma zone)使之汽化，再以大量含氧及氮氣體使汽化的金屬微粒以均質成核方式氧化、并且通過控制等離子噴出口的大小的方式，形成高速的等離子射流，再以大量空氣冷卻，來防止粒子粗化及凝結團聚，而生成具有纖維鋅礦(HCP Wurztite)結構的四足錐狀(Tetrapod)或棒狀(rod)的納米氧化鋅粉體10，如臺灣專利號I233321及200528186中所示。
另外，在本發明提供的透明鍍膜結構中的四足錐(Tetrapod)狀的納米氧化鋅粉體10是由四支截面呈六角形的棒狀的納米氧化鋅粉體10所構成，參照圖1A所示，每一支棒狀(rod)納米氧化鋅粉體10直徑大小為10nm至100nm之間，長度為50nm至1000nm之間。參照圖1B為棒狀(Rod)的納米氧化鋅粉體10中，每一支棒狀(rod)納米氧化鋅粉體10直徑大小為10nm至100nm之間，長度為50nm至1000nm之間。
依據本發明提供的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，將通過以下具體實施例配合所附圖式，予以詳細說明如下。
請參閱「第2圖」系為依據本發明提供之第一具體實施例的透明鍍膜結構。此透明鍍膜結構系包含有可吸收及遮蔽紫外光，且具有纖維鋅礦(HCPWurztite)結構的四足錐狀(Tetrapod)或棒狀(rod)的納米氧化鋅粉體10，及以高分子(例如碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的聚合物)對納米氧化鋅粉體10表面改質而形成的高分子鍍層20。此透明鍍膜結構為遮蔽紫外光及疏水/油的功能的粗糙表面結構。
圖3為依據本發明提供的第二具體實施例的透明鍍膜結構。此透明鍍膜結構包含有納米氧化鋅粉體10、透光阻絕層15及高分子鍍層20。納米氧化鋅粉體10以金屬鋅為原料，且通過直流電漿技術生成具有纖維鋅礦(HCP Wurztite)結構的四足錐狀(Tetrapod)或棒狀(rod)的納米氧化鋅粉體10。
接著，為了避免光觸媒效應，在納米氧化鋅粉體10鍍上透光阻絕材(例如二氧化硅(SiO2))形成透光阻絕層20，其厚度約為1nm至20nm之間，而形成ZnO-SiO2核殼(core-shell)結構納米粉體。
接下來，以氨基對透光阻絕層15表面改質，也是對ZnO-SiO2核殼(core-shell)結構粉體表面改質，改變ZnO-SiO2核殼(core-shell)結構粒子的表面電性，也即是為了進一步增加高分子對ZnO-SiO2核殼(core-shell)結構粉體的兼容性。
但是，此氨基表面改質并非一定需要，而是以后續的高分子性質來決定是否需以氨基作表面改質。
最后，再以具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對經氨基改質的透光阻絕層15的表面進行表面改質而形成高分子鍍層20。
請參閱圖4是通過場發射電子顯微鏡所拍攝的微觀相片，在納米氧化鋅粉體10上鍍上二氧化硅(SiO2)而形成的ZnO-SiO2核殼(core-shell)結構納米粒子，此結構的SiO2殼厚度約為5nm。
通過前述得知，本發明的透明鍍膜結構利用具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對納米氧化鋅粉體10表面改質；或以具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子對表面鍍有透光阻絕層15的納米氧化鋅粉體10表面改質，來形成具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構。
另外，若以不同形狀的納米氧化鋅粉體分別涂布于木材基板上，再以具碳氟官能基(CFX)、碳氫官能基(CHX)或以上兩種官能基的高分子涂布于粉體表面，形成透明鍍膜，而后測量此透明鍍膜的靜態接觸角。結果顯示四足錐狀的納米氧化鋅粉體10比棒狀及球狀的納米氧化鋅粉體有較佳的疏水/油功能。此外，本發明提供的透明鍍膜結構可運用于玻璃、木材、瓷磚及汽車烤漆等。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，包含有一氧化鋅粉體；及一高分子鍍層，以一高分子對該氧化鋅粉體表面改質而形成。
2.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該高分子為一含碳氟官能基的聚合物。
3.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該高分子為一含碳氫官能基的聚合物。
4.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一納米氧化鋅粉體。
5.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體具有纖維鋅礦結構。
6.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一四足錐狀的粉體。
7.根據權利要求6所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該四足錐狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體的直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
8.根據權利要求1所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一棒狀的粉體。
9.根據權利要求8所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該棒狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體的直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
10.一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，包含有一氧化鋅粉體；及一透光阻絕層，由一透光阻絕材鍍于該氧化鋅粉體表面而形成；及一高分子鍍層，由一高分子對該透光阻絕層做表面改質而形成。
11.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，還包含有一氨基，對該透光阻絕層做表面改質。
12.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該透光阻絕材為一二氧化硅，而形成一ZnO-SiO2核殼結構納米粉體。
13.根據權利要求12所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該ZnO-SiO2核殼結構納米粉體的殼厚度為1nm至20nm之間。
14.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該高分子為一含碳氟官能基的聚合物。
15.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該高分子為一含碳氫官能基的聚合物。
16.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一納米氧化鋅粉體。
17.根據權利要求16所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體具有纖維鋅礦結構。
18.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一四足錐狀的粉體。
19.根據權利要求18所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該四足錐狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
20.根據權利要求10所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該氧化鋅粉體為一棒狀的粉體。
21.根據權利要求20所述的具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，其特征在于，該棒狀的氧化鋅粉體的每一支棒狀晶體直徑為10nm至100nm之間，長度50nm至1000nm之間。
全文摘要
本發明涉及一種具遮蔽紫外光及疏水/油功能的透明鍍膜結構，包含有氧化鋅粉體；及透光阻絕層，由透光阻絕材鍍于該氧化鋅粉體表面而形成；及高分子鍍層，由高分子對該透光阻絕層做表面改質而形成。本發明包含有一氨基，對該透光阻絕層做表面改質，該透光阻絕材為一二氧化硅，而形成一ZnO－SiO
文檔編號C09C1/04GK1986651SQ200510132398
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月23日 優先權日2005年12月23日
發明者廖世杰, 謝建德, 陳金銘, 郭蓉蓉, 張家豪 申請人:財團法人工業技術研究院