离子液体基涂料及其制备方法以及具有离子液体基涂层的制品的制造方法技术

本发明专利技术为离子液体基涂料，可用于多孔和无孔材料的表面形成离子液体基涂层。作为非限制性实例，具有离子液体基涂层的多孔基材可用于消毒空气和水并去除空气和水中的微生物，从而提供防止微生物污染的抗微生物表面，或用于多孔材料以在不增加流动阻力的情况下提高其对于空气中或水中颗粒物的过滤效率。作为另一个非限制性实例，离子液体基涂料在无孔基材上可形成具有自消毒功能的表面涂层以防止微生物存活于该表面。所述离子液体基涂料包含至少一种离子液体、胶黏剂和至少一种添加剂，该添加剂可以是消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料或它们的组合。

【技术实现步骤摘要】
离子液体基涂料及其制备方法以及具有离子液体基涂层的制品的制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2019年5月15日提交的美国临时专利申请No.62/920,764的优先权。
本专利技术涉及表面涂层，尤其是用于在多孔和无孔制品上形成抗微生物和自消毒表面的离子液体基涂层，该涂层可以增强多孔过滤介质的过滤性质。
技术介绍
大多数离子液体自身具有抗微生物性能，由于这些离子液体的蒸气压低，从而使得其排放可忽略不计，因此是环境应用方面的理想材料。它们出色的溶解性质也使它们能够吸收和溶解其他消毒剂或空气污染物，从而增强其自身的消毒和净化能力。此外，离子液体较高的化学稳定性和热稳定性确保其不存在无用的降解副产物。但由于离子液体通常具有很高的粘度和很低的表面润湿能力，因此，很难将这些理想的性质应用于表面涂料，在多孔或无孔的基材上制备均一稳定的离子液体基涂层十分困难。因此，亟需一种离子液体基涂料及其制备相应涂层的方法，来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术为离子液体基涂料，可用于多孔和无孔材料的表面形成离子液体基涂层。在非限制性实例中，具有离子液体基涂层的多孔基材可用于消毒空气和水并去除空气和水中的微生物，从而提供防止微生物污染的抗微生物表面，或用于多孔材料以在不增加流动阻力的情况下，提高其对于空气或水中颗粒物的过滤效率。作为另一个非限制性实例，具有离子液体基涂层的无孔基材可形成具有自消毒功能的表面以防止微生物在该表面上存活。所述离子液体基涂料包含至少一种离子液体、胶黏剂和至少一种添加剂，所述添加剂可以是消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料或它们的组合。当将离子液体基涂料施加到基材上以涂覆形成具有离子液体基涂层的基材时，该经涂覆的基材具有消毒和/或抗微生物性能；当将离子液体基涂料施加到多孔基材上以涂覆形成具有离子液体基涂层的多孔基材时，该经涂覆的多孔基材在不增加流动阻力的情况下，提高了对空气和/或水中颗粒物的过滤效率。胶黏剂的非限制性实例包括金属氧化物、沸石、碳质颗粒的溶胶或分散体，或他们的组合。作为另一个非限制性实例，胶黏剂可以是由水溶性硅源和硅醇盐制备的二氧化硅溶胶、胶体氧化铝、胶体二氧化硅和胶体二氧化钛溶胶、活性炭溶胶、沸石溶胶或沸石-金属氧化物混合溶胶。典型的水溶性硅源包括但不限于硅酸盐溶液，典型的硅醇盐包括但不限于原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯和原硅酸四丙酯。溶胶或分散体具有不同的pH值，该pH值可以调节至少一种离子液体与胶黏剂之间的相互作用进行调节，以实现所述至少一种离子液体在胶黏剂中间层上均匀且稳定的吸附。至少一种离子液体的阳离子的非限制性实例包括选自以下的阳离子：咪唑鎓、吡啶鎓、铵、以及它们的组合。此外，至少一种离子液体的阴离子的非限制性实例选自以下的阴离子：氯离子、溴离子、碘离子、硝酸根、硫酸氢根、乙酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、硫氰酸根、三氟甲磺酸根、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺以及它们的组合。消毒剂添加剂的非限制性实例包括抗微生物金属盐、抗微生物金属颗粒、植物化学物质、精油、氧化性消毒剂以及它们的组合。粘度调节剂添加剂的非限制性实例包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃以及它们的组合。pH缓冲剂添加剂的非限制性实例包括乙酸、乙酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钾以及它们的组合。香料或香精添加剂的非限制性实例包括脂族烃、醛、醇、酯、芳族化合物以及它们的组合。为了更好地制造具有本专利技术所述离子液体基涂层的制品，将胶黏剂施加到基材上，以在基材上形成胶黏剂中间层。而后将复合材料施加到胶黏剂中间层上，其中复合材料由至少一种离子液体和至少一种添加剂形成，如上所述，该添加剂可以是消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料或它们的组合。如上所述，基材可以是多孔基材或无孔基材。用于将胶黏剂施加到基材上的涂布技术的非限制性实例包括通过擦拭、刷涂、浸涂、旋涂和喷涂中的至少一种将胶黏剂施加到基材上。在胶黏剂施加到基材上之后，可以将胶黏剂干燥。用于将复合材料施加到胶黏剂中间层上的涂布技术的非限制性实例包括通过擦拭、刷涂、浸涂、旋涂和喷涂中的至少一种将复合材料施加到胶黏剂中间层上。在将复合材料施加到胶黏剂中间层上之后，可以将复合材料干燥。可替代地，为了更好地制造具有本专利技术所述离子液体基涂层的制品，复合材料可作为替代物而施加到基材上。该复合材料包括胶黏剂、至少一种离子液体和至少一种添加剂，该添加剂可以是消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料或它们的组合。如上所述，基材可以是多孔基材或无孔基材。在该实施方案中，将至少一种离子液体掺入胶黏剂中以形成复合材料。用于将至少一种离子液体掺入胶黏剂以形成复合材料的掺入技术的非限制性实例包括物理混合、静电吸附和化学官能化。用于将复合材料施加到基材上的涂布技术的非限制性实例包括通过擦拭、刷涂、浸涂、旋涂和喷涂中的至少一种将复合材料施加到基材上。在将复合材料施加到基材上之后，可以将此复合材料干燥。如上所述，溶胶或分散体具有不同的pH值，该pH值可以调节至少一种离子液体和胶黏剂之间的相互作用，以保持所述至少一种离子液体和胶黏剂的复合材料的稳定而没有出现任何沉淀。通过进一步阅读以下说明书，本主题的这些和其他特征将变得显而易见。附图简要说明图1示意性地展示出了具有离子液体基涂层的制品的制造方法。图2示意性地展示出了具有离子液体基涂层的制品的其他制造方法。图3A是纤维素纸样品的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3B是具有胶黏剂中间层的纤维素纸的SEM图像，放大倍数为X200。图3C是具有胶黏剂中间层的纤维素纸的SEM图像，放大倍数为X2500。图3D是其上具有离子液体基涂层的纤维素纸的SEM图像。图4A是高效空气颗粒(HEPA)过滤器表面的SEM图像。图4B是在具有胶黏剂中间层的HEPA过滤器表面的SEM图像。图4C是具有离子液体基涂层的HEPA过滤器表面的SEM图像。图5是HEPA过滤器、纯离子液体样品(IL)、具有金属氧化物中间层的HEPA过滤器(HEPA/MO)和具有离子液体基涂层的HEPA过滤器(HEPA/MO/IL)的傅里叶变换红外光谱(FTIR)的光谱图。图6A是在大肠杆菌(E.coli)样品中使用蒸馏去离子(DDI)水产生的抑菌圈的展示照片。图6B是在大肠杆菌样品中使用乙醇产生的抑菌圈的展示照片。图6C是在大肠杆菌样品中使用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIM-BF4)离子液体产生的抑菌圈的展示照片。图6D是在大肠杆菌样品中使用具有EMIM-BF4离子液体涂层的HEPA过滤器产生的抑菌圈的展示照片。图6E是在大肠杆菌样品中使用具有1-丁基-3-甲基咪唑碘盐(BMIM-I)离子液体涂层的HEPA过滤器产生的抑菌圈的展示照片。图7A是具有EMIM-BF4、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIM-BF4)、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(HMIM-BF4)、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(DMIM-BF4)、1-乙基-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子液体基涂料，包含：/n至少一种离子液体；/n胶黏剂；和/n至少一种添加剂，该添加剂选自由消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料以及它们的组合组成的组,/n当将所述离子液体基涂料施加到基材上以形成经涂覆的基材时，该经涂覆的基材将具有消毒和/或抗微生物性能，并且/n当将所述离子液体基涂料施加到多孔基材上以形成经涂覆的多孔基材时，该经涂覆的多孔基材在不增加流动阻力的情况下，对空气和/或水中的颗粒物具有增强的过滤效率。/n

【技术特征摘要】
20190515 US 62/920,7641.一种离子液体基涂料，包含：
至少一种离子液体；
胶黏剂；和
至少一种添加剂，该添加剂选自由消毒剂、粘度调节剂、pH缓冲剂、香料以及它们的组合组成的组,
当将所述离子液体基涂料施加到基材上以形成经涂覆的基材时，该经涂覆的基材将具有消毒和/或抗微生物性能，并且
当将所述离子液体基涂料施加到多孔基材上以形成经涂覆的多孔基材时，该经涂覆的多孔基材在不增加流动阻力的情况下，对空气和/或水中的颗粒物具有增强的过滤效率。


2.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述胶黏剂选自由金属氧化物胶黏剂、沸石胶黏剂、碳质颗粒基胶黏剂以及它们的组合组成的组。


3.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种离子液体的阳离子选自由咪唑鎓、吡啶鎓、铵、以及它们的组合所组成的组。


4.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种离子液体的阴离子选自由氯离子、溴离子、碘离子、硝酸根、硫酸氢根、乙酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、硫氰酸根、三氟甲磺酸根、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺以及它们的组合组成的组。


5.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种添加剂包括消毒剂，其中所述消毒剂选自由抗微生物金属盐、抗微生物金属颗粒、植物化学物质、精油、氧化性消毒剂以及它们的组合组成的组。


6.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种添加剂包括粘度调节剂，其中所述粘度调节剂选自由水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、四氢呋喃以及它们的组合组成的组。


7.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种添加剂包括pH缓冲剂，其中所述pH缓冲剂选自由乙酸、乙酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钾以及它们的组合组成的组。


8.根据权利要求1所述的离子液体基涂料，其中所述至少一种添加剂包括香料，其中所述香料选自由脂族烃、醛、醇、酯、芳族化合物以及它们的组合组成的组。


9.一种制造具有离子液体基涂层的制品的方法，该方法包括以下步骤：
将胶黏剂施加到基材上以在所述基材上形成胶黏剂中间层；以及
将复合材料施加到所述胶黏剂中间层上，其中所述复合材料包含至少一种离子液体和至少一种添加剂，所述添加剂选自由消毒...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨经伦，韩伟，宋西子，关继祖，罗煜棠，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81