新型疏水抗菌塗層的製備方法
2023-05-17 12:47:56
新型疏水抗菌塗層的製備方法
【專利摘要】本發明涉及抗菌塗層的製備，旨在提供一種新型疏水抗菌塗層的製備方法。該方法包括：採用改性氟樹脂在潔淨基材表面塗膜，製備疏水塗層；在該疏水塗層表幹前，將經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液均勻塗布到其表面，固化後獲得新型疏水抗菌塗層。本發明基於仿生技術原理，利用介孔二氧化矽中空載銀微球部分嵌入含氟有機膜中，一方面通過構造微納粗糙的塗層表面結構，進一步增強塗層疏水性能；另一方面利用該中空載銀微球獨特的結構，通過二氧化矽中空載銀微球表面的介孔通道長期緩慢釋放銀離子，起到持久抗菌的作用，從而實現塗層緩釋抗菌和超疏水功能的一體化集成。
【專利說明】新型疏水抗菌塗層的製備方法
【技術領域】[0001]本發明涉及抗菌塗層的製備，特別涉及一種新型疏水抗菌塗層的製備方法。
【背景技術】
[0002]長期處於潮溼環境中的物體表面往往容易生長黴菌，將物體表面作疏水化處理可有效避免溼氣、汙垢在物體表面富集，減少黴菌在物體表面的滋生。目前，應用較多的是低表面能含氟材料，一般而言單體氟含量越高，疏水性能越好，但價格也會大幅提高。德國波恩大學研究人員通過研究荷葉自清潔現象發現荷葉表層生長著納米級蠟晶，使荷葉表面疏水，同時荷葉表面的微米乳突等形成微觀粗糙表面進一步增強其疏水性，使得汙垢不易在其表面富集，賦予其自清潔功能。此外，目前應用的疏水塗層功能普遍較為單一，一些研究雖然在疏水塗層中添加抗菌組分，實現疏水功能和抗菌功能的一體化集成，但處於表面的抗菌活性組分容易大量溶出而流失，導致塗層抗菌持久性降低。因此，如何通過表面結構設計構造一種高效的疏水、緩釋抗菌塗層體系，成為極富有挑戰性的一項開發工作。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種新型疏水抗菌塗層的製備方法。
[0004]為解決技術問題，本發明提供了一種新型疏水抗菌塗層的製備方法，包括如下步驟:
[0005](I)採用固含量為5%~40%的改性氟樹脂在潔淨基材表面塗膜，製備疏水塗層；
[0006](2)在該疏水塗層表幹前，將質量濃度為8~40g/L的經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液均勻塗布到其表面，固化後獲得新型疏水抗菌塗層；
[0007]所述經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液按如下過程製備獲得:
[0008]a、將聚苯乙烯微球加入質量百分濃度為98%的濃硫酸中，聚苯乙烯在濃硫酸中質量濃度為20g/L ;50°C下攪拌6h，反覆離心、去離子水洗滌4次，然後重新分散到無水乙醇中，得到質量濃度為5g/L的磺化聚苯乙烯分散液；
[0009]b、在上述磺化聚苯乙烯分散液中，加入與該分散液同樣質量的質量濃度為5g/L的氯化亞錫水溶液；室溫下攪拌30min，離心、洗滌後，加入到溶有酒石酸鉀鈉的0.lmol/L的銀氨溶液中，酒石酸鉀鈉:銀氨離子:氯化亞錫摩爾比為10: 5: I ;室溫下攪拌lh，在所得混合物中加入異丙醇，異丙醇與混合物的體積比為2: 3，得到載銀聚苯乙烯複合微球分散液；
[0010]C、在上述載銀聚苯乙烯複合微球分散液中，加入正矽酸乙酯和質量百分濃度為28%的氨水，混合液中異丙醇:氨水:正矽酸乙酯的體積比為60: 3: 5 ;室溫下攪拌24h，所得產物經離心、洗滌後，在550°C下煅燒2h，即獲得二氧化矽中空載銀微球；
[0011]d、將該二氧化矽中空載銀微球分散到與步驟(1)中相同種類且固含量為2%的改性氟樹脂中，陳化8h後，獲得經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液。[0012]本發明中，步驟(1)中所述改性氟樹脂是丙烯酸改性氟樹脂或有機矽改性氟樹脂中的一種。
[0013]本發明中，步驟(1)中所述疏水塗層和新型疏水抗菌塗層的製備方法為旋轉塗膜法或噴塗法。
[0014]本發明中，所述潔淨基材為經水清洗並乾燥的表面無明顯汙跡的陶瓷、混凝土、漆膜的任意一種。
[0015]與現有製備技術相比，本發明的有益效果是:
[0016]本發明基於仿生技術原理,利用介孔二氧化娃中空載銀微球部分嵌入含氟有機膜中，一方面通過構造微納粗糙的塗層表面結構，進一步增強塗層疏水性能；另一方面利用該中空載銀微球獨特的結構，通過二氧化矽中空載銀微球表面的介孔通道長期緩慢釋放銀離子，起到持久抗菌的作用，從而實現塗層緩釋抗菌和超疏水功能的一體化集成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為介孔二氧化矽中空載銀微球的掃描電鏡照片(表觀形貌照片)；
[0018]圖2為介孔二氧化娃中空載銀微球的掃描電鏡照片(為微球球殼內部照片，淺色顆粒為負載在球殼內部的納米銀顆粒);
[0019]圖3為新型疏水抗菌塗層表面的掃描電鏡照片；
[0020]圖4為不同塗層對水的接觸角對比照片(水滴在改性氟樹脂疏水塗層表面的接觸角為 112.0° )；
[0021]圖5為不同塗層對水的接觸角對比照片(水滴在採用相同改性氟樹脂所製備新型疏水抗菌塗層表面的接觸角為150.4° )。`【具體實施方式】
[0022]以下通過實例進一步對本發明進行描述。
[0023]本發明提供的新型疏水抗菌塗層的製備方法，包括如下步驟:
[0024]( I)採用固含量為5%~40%的改性氟樹脂在潔淨基材表面塗膜，製備疏水塗層；
[0025](2)在該疏水塗層表幹前，將質量濃度為8~40g/L的經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液均勻塗布到其表面，固化後獲得新型疏水抗菌塗層；
[0026]所述經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液按如下過程製備獲得:
[0027]a、將聚苯乙烯微球加入質量百分濃度為98%的濃硫酸中，聚苯乙烯在濃硫酸中質量濃度為20g/L ;50°C下攪拌6h，反覆離心、去離子水洗滌4次，然後重新分散到無水乙醇中，得到質量濃度為5g/L的磺化聚苯乙烯分散液；
[0028]b、在上述磺化聚苯乙烯分散液中，加入與該分散液同樣質量的質量濃度為5g/L的氯化亞錫水溶液；室溫下攪拌30min，離心、洗滌後，加入到溶有酒石酸鉀鈉的0.lmol/L的銀氨溶液中，酒石酸鉀鈉:銀氨離子:氯化亞錫摩爾比為10: 5: I ;室溫下攪拌lh，在所得混合物中加入異丙醇，異丙醇與混合物的體積比為2: 3，得到載銀聚苯乙烯複合微球分散液；
[0029]C、在上述載銀聚苯乙烯複合微球分散液中，加入正矽酸乙酯和質量百分濃度為28%的氨水，混合液中異丙醇:氨水:正矽酸乙酯的體積比為60: 3: 5 ;室溫下攪拌24h，所得產物經離心、洗滌後，在550°C下煅燒2h，即獲得二氧化矽中空載銀微球；
[0030]d、將該二氧化矽中空載銀微球分散到與步驟(1)中相同種類且固含量為2%的改性氟樹脂中，陳化8h後，獲得經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液。
[0031 ] 各實施例中，除下表中試驗數據有所差別，其餘試驗數據均相同。
[0032]
【權利要求】
1.一種新型疏水抗菌塗層的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)採用固含量為5%~40%的改性氟樹脂在潔淨基材表面塗膜，製備疏水塗層； (2)在該疏水塗層表幹前，將質量濃度為8~40g/L的經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液均勻塗布到其表面，固化後獲得新型疏水抗菌塗層； 所述經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液按如下過程製備獲得: a、將聚苯乙烯微球加入質量百分濃度為98%的濃硫酸中，聚苯乙烯在濃硫酸中質量濃度為20g/L ;50°C下攪拌6h，反覆離心、去離子水洗滌4次，然後重新分散到無水乙醇中，得到質量濃度為5g/L的磺化聚苯乙烯分散液； b、在上述磺化聚苯乙烯分散液中，加入與該分散液同樣質量的質量濃度為5g/L的氯化亞錫水溶液；室溫下攪拌30min，離心、洗滌後，加入到溶有酒石酸鉀鈉的0.lmol/L的銀氨溶液中，酒石酸鉀鈉:銀氨離子:氯化亞錫摩爾比為10: 5:1 ;室溫下攪拌lh，在所得混合物中加入異丙醇，異丙醇與混合物的體積比為2: 3，得到載銀聚苯乙烯複合微球分散液； C、在上述載銀聚苯乙烯複合微球分散液中，加入正矽酸乙酯和質量百分濃度為28%的氨水，混合液中異丙醇:氨水:正矽酸乙酯的體積比為60: 3: 5;室溫下攪拌24h，所得產物經離心、洗滌後，在550°C下煅燒2h，即獲得二氧化矽中空載銀微球； d、將該二氧化矽中空載銀微球分散到與步驟(1)中相同種類且固含量為2%的改性氟樹脂中，陳化8h後，獲得經疏水改性的二氧化矽中空載銀微球分散液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(1)中所述改性氟樹脂是丙烯酸改性氟樹脂或有機矽改性氟樹脂。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(1)中所述疏水塗層和新型疏水抗菌塗層的製備方法為旋轉塗膜法或噴塗法。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述潔淨基材為經水清洗並乾燥的表面無明顯汙跡的陶瓷、混凝土、漆膜的任意一種。
【文檔編號】C09D127/22GK103509396SQ201310420130
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月15日 優先權日:2013年9月15日
【發明者】申乾宏, 楊輝, 尤文卉, 詹樹林, 王峻, 盛建松, 程笛, 方錫武, 王新敏 申請人:浙江大學