橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921018691.2 (22)申请日 2019.07.02 (66)本国优先权数据 201821124245.5 2018.07.16 CN (73)专利权人 海南大学 地址 570228 海南省海口市美兰区人民大 道58号 (72)发明人 文峰刘嘉琪李路吉 (51)Int.Cl. C23C 28/04(2006.01) C08J 7/06(2006.01) C08L 9/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜 (57)摘要 本实用新。

2、型提供一种橡胶表面的抗紫外耐 磨复合膜， 属于橡胶表面技术领域。 本实用新型 的抗紫外耐磨复合膜成膜于橡胶表面， 其中， 所 述抗紫外耐磨复合膜具有双层薄膜结构， 其包括 在所述橡胶表面上依次沉积形成的用于吸收紫 外线的Ti-O薄膜和用于增强所述橡胶的耐磨性 能的类金刚石薄膜。 本实用新型具有良好的紫外 线吸收效果， 同时还能起到保护层作用。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 210736891 U 2020.06.12 CN 210736891 U 1.一种橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜， 所述抗紫外耐磨复合膜成膜于橡胶表面， 其特 征在于， 所述抗紫外耐磨复合膜具有双层薄膜结构， 其。

3、包括在所述橡胶表面上依次沉积形 成的用于吸收紫外线的Ti-O薄膜和用于增强所述橡胶的耐磨性能的类金刚石薄膜。 2.根据权利要求1所述的一种橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜， 其特征在于， 所述Ti-O薄 膜的厚度范围为30nm-100nm， 所述类金刚石薄膜的厚度范围为30nm-200nm。 3.根据权利要求1所述的一种橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜， 其特征在于， 所述Ti-O膜 是有元素X掺杂的X-Ti-O薄膜， 其中X是C、 N的一种或几种； DLC膜是有元素Y掺杂的类金刚石 薄， 其中Y是Si、 N的一种或几种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210736891 U 2 一种橡胶表面的抗紫外。

4、耐磨复合膜 技术领域 0001 本实用新型属于橡胶表面技术领域， 涉及一种橡胶表面的抗紫外耐磨复合薄膜 背景技术 0002 橡胶行业是国民经济最重要的基础行业之一， 橡胶已经被广泛应用在生活生产 中， 在密封件、 外包装等领域中随处可见橡胶的影子。 橡胶密封件在工作环境中长期受到严 重的摩擦易导致磨损失效， 且橡胶的工作环境一般都处于直接或者间接暴露在光照下， 易 受到紫外线干扰， 而橡胶抗紫外线能力普遍都比较差。 这些因素造成橡胶制品的寿命非常 有限。 0003 名称为 “一种用于橡胶模具的类金刚石微纳米涂层及制备方法” 、 公开号为 CN105420673A发明专利批露了一种应用于橡胶基体。

5、上增强基体硬度和耐磨性的类金刚石 涂层及其制备方法， 然而， 这种设计存在以下问题和缺点： 类金刚石涂层虽具有耐腐蚀的性 能, 但是良好的紫外光透过性也限制了其对于橡胶在紫外线暴露下老化的保护。 有相关发 明专利:二氧化钛作为抗紫外线剂在橡胶组合物中的用途(公开号CN1313878A)披露了一种 利用小粒径二氧化钛微粒掺入橡胶防止橡胶紫外老化的方法, 然而, 这种设计存在以下 问题和缺点： 在橡胶成分中添加抗紫外线剂往往会影响橡胶的力学性能(彭向阳,王聪,罗 伟才, 等.紫外吸收剂对硅橡胶力学和表面性能的影响研究J.武汉理工大学学报,2016, (5):34-39. DOI:10.3963/j。

6、.issn.1671-4431.2016.05.007.), 且小粒径二氧化钛制备工 艺较复杂, 不利于工业生产。 发明内容 0004 为了解决上述问题， 本实用新型提供了一种新型的橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜 的设计， 其目的在于， 提供一种既耐磨抗蚀， 还具有防止橡胶在紫外线暴露下老化的表面保 护膜。 该复合膜制备方法简单， 适应于橡胶的工业生产。 0005 为实现上述目的， 本实用新型提供的一种新型的橡胶表面抗紫外耐磨复合膜的设 计及其制备是这样实现的： 0006 本实用新型的橡胶表面的抗紫外耐磨复合膜成膜于橡胶表面， 其中， 所述抗紫外 耐磨复合膜具有双层薄膜结构， 其包括在所述橡胶表面。

7、上依次沉积形成的用于吸收紫外线 的Ti-O薄膜和用于增强所述橡胶的耐磨性能的类金刚石薄膜。 成膜于橡胶表面的紫外耐磨 复合膜可以吸收紫外光， 同时增强橡胶耐划擦磨损性能。 0007 本实用新型的一实施例的抗紫外耐磨复合膜中， 所述Ti-O薄膜的厚度范围为 30nm-100nm， 所述类金刚石薄膜的厚度范围为30nm-200nm。 0008 本实用新型的一实施例的抗紫外耐磨复合膜中， 所述Ti-O膜是有元素X掺杂的X- Ti-O薄膜， 其中X是C、 N的一种或几种； DLC膜是有元素Y掺杂的类金刚石薄， 其中Y是Si、 N的 一种或几种。 0009 在橡胶基体上沉积抗紫外耐磨复合膜的方法， 是采。

8、用磁控溅射法 （包括脉冲直流 说明书 1/3 页 3 CN 210736891 U 3 磁控溅射法， 直流磁控溅射法） ， 其中Ti-O薄膜是以高纯钛为靶源， 以含氧元素气体 （包括二 氧化碳、 氧气） 和氩气的混合气体为放电气体； DLC薄膜是以高纯石墨为靶源， 以碳化物气体 (包括甲烷、 乙炔、 丁烷)和氩气的混合气体为放电气体或以纯氩气为放电气体。 橡胶在沉积 前进行清洗、 烘干和反溅射清洗等预处理； 沉积薄膜时真空度在0.1-2 Pa之间， 基材不加 热， 基板偏压为0-200 V， 电源电流为0.1-0.3 A； 沉积Ti-O薄膜进气分压比 （CO2 /Ar） 为1/ 5-3/5。 。

9、通过控制沉积时间， 调控沉积薄膜的厚度。 0010 本实用新型的橡胶基材在沉积前进行清洗预处理， 将基材置于持续沸腾的蒸馏水 中， 5 min后取出。 然后放入无水乙醇中， 超声清洗15 min， 更换乙醇重复清洗， 直至乙醇清 洗结束不变色。 真空干燥箱烘干。 放入真空室后， 基体再次进行清除表面污染的处理。 采用 反溅射方法， 条件如下： 向真空室内通入氩气， 使真空室压强变为2.5 Pa左右， 在基板上加 负偏压-600 V， 反溅射清洗3-5 min。 然后沉积薄膜层。 0011 为了使上述抗紫外耐磨复合膜保持较好的耐磨性能， 应控制薄膜厚度不能过厚。 Ti-O膜的厚度范围为30-10。

10、0 nm为宜， 类金刚石DLC薄膜的厚度范围为30-200 nm为宜。 0012 由于本实用新型的采用双层复合功能薄膜的结构， 从而可以得到以下有益效果： 得到的抗紫外耐磨复合膜具有良好的紫外线吸收效果， 同时还能起到保护层作用， 代替橡 胶表面作为与外界接触时的摩擦副部分， 降低了表面摩擦系数， 提高了耐磨性能。 因此， 所 得到的一种新型的橡胶表面抗紫外耐磨复合膜能够显著提高橡胶的使用寿命， 增强使用性 能， 同时具有工艺流程短、 制备过程简单的优点。 附图说明 0013 图1是本实用新型所制备的抗紫外耐磨复合膜沉积在橡胶的结构示意图， 其中1为 橡胶基底， 2为Ti-O膜， 3为DLC膜。

11、。 0014 图2是本实用新型所制备的抗紫外耐磨复合膜在石英玻璃基材上的紫外-可见光 透过光谱。 0015 图3是在丁腈橡胶上有无沉积本实用新型所制备的抗紫外耐磨复合膜的摩擦系数 曲线对比图。 具体实施方式 0016 下面根据附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。 0017 如图1所示， 抗紫外耐磨复合膜成膜于橡胶1表面， 以吸收紫外光， 同时增强橡胶耐 划擦磨损性能， 抗紫外耐磨复合膜具有双层薄膜结构抗紫外耐磨复合膜是在橡胶1的表面 依次沉积吸收紫外线的Ti-O薄膜2和耐磨的类金刚石 （DLC） 薄膜3。 0018 如图1所示， 抗紫外耐磨复合膜成膜于橡胶1表面， 以吸收紫外光， 同时。

12、增强橡胶耐 划擦磨损性能， 抗紫外耐磨复合膜具有双层薄膜结构抗紫外耐磨复合膜是在橡胶1的表面 依次沉积吸收紫外线的Ti-O薄膜2和耐磨的类金刚石 （DLC） 薄膜3。 0019 作为基材的橡胶1可以是丁腈橡胶、 硅橡胶、 丁苯橡胶、 顺丁橡胶、 三元乙丙橡胶、 氯丁橡胶、 异戊橡胶、 通用橡胶、 聚丙烯酸酯橡胶或氟橡胶中的一种， 基材在沉积前进行清 洗预处理， 将基材置于持续沸腾的蒸馏水中， 5 min后取出， 然后放入无水乙醇中， 超声清洗 15 min， 更换乙醇重复清洗， 直至乙醇清洗结束不变色； 真空干燥箱烘干。 说明书 2/3 页 4 CN 210736891 U 4 0020 在一。

13、实施例中， Ti-O薄膜2的厚度范围为30-100 nm为宜， DLC薄膜3的厚度范围为 30nm-200 nm为宜。 0021 在一实施例中， Ti-O薄膜2也可以是有其他元素掺杂的X-Ti-O膜， 其中X可以是C、 N 或其他元素的一种或几种共掺； DLC薄膜3也可以是有其他元素掺杂的X-DLC膜， 其中X可以 是Si、 N或其他元素的一种或几种共掺。 0022 采用丁腈橡胶和石英玻璃为基材， 石英玻璃与丁腈橡胶在相同环境下沉积以测试 透过光谱。 基材在放入真空室前需要进行清洗预处理； 放入真空室后， 采用反溅射方法， 进 一步除去表面污染进行表面净化和活化以提高沉积薄膜的结合力。 采用脉。

14、冲直流磁控溅射 法， 以高纯Ti为靶源， 以CO2/Ar=1/5的混合气体作为放电气体， 在真空度为0.5 Pa下先沉积 Ti-O薄膜30 min。 所用脉冲电源频率为40 kHz， 占空比为75 %， 电流0.3 A。 然后采用直流磁 控溅射法， 以高纯石墨为靶源， 以纯氩气为放电气体， 在真空度为1.4 Pa下沉积DLC薄膜30 min。 所用直流电源功率为100 W。 制备出的两层薄膜厚度均为40 nm左右。 石英玻璃上抗紫 外耐磨复合膜的透过光谱如图2所示， 复合膜在200-500 nm波长的范围透过率为0， 可以很 好地保护基材不受紫外线照射。 沉积了抗紫外耐磨复合膜的丁腈橡胶在旋转摩擦磨损实验 中表现出超低的摩擦系数， 并在磨损12000转后依旧具有低的摩擦系数， 体现了抗紫外耐磨 复合膜良好的耐摩擦性能， 如图3所示。 0023 虽然已经以详细的本发明实施方案进行描述， 可理解的是， 随附的权利要求所限 定的本发明不受上述描述所阐述的具体细节的限制， 因为其可以有许多明显的变化， 而不 会背离其精神和范围。 说明书 3/3 页 5 CN 210736891 U 5 图 1 图 2 说明书附图 1/2 页 6 CN 210736891 U 6 图 3 说明书附图 2/2 页 7 CN 210736891 U 7 。