一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，包括步骤(1)制备光引发剂小分子；(2)制备含双键的季铵盐小分子；(3)制备基体材料；(4)制备聚合物溶液；(5)在基底表面制备交联层；(6)在基底表面获得防雾抗菌涂层。本发明专利技术提供一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，使得涂层拥有良好的抗菌与促进细菌残骸分解的能力，提高了涂层的耐刮擦性能，同时使得涂层能够有效的与基底相粘合，更好的提高了涂层的使用寿命，更好的促进了行业的发展与进步。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法
本专利技术涉及抗菌涂层领域，具体是指一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法。
技术介绍
由于医护人员长时间在病毒环境中与患者接触，稍有不慎就有直接暴露在病毒环境中的危险，包括在为防护服眼罩除雾的过程中可能接触病原体，或防护服眼罩消毒不彻底等都有可能使医护人员受到感染。此时，一线医护人员就急需一种防雾效果显著、具有良好抗菌防病毒效果的涂层，来避免医护人员在工作时眼罩起雾带来的不便，消除眼罩表面细菌的滋生，保障医护人员可以在清晰的视野下，有效的医治新型冠状病毒肺炎患者，同时也保障医护人员自身的安全。基于防雾表面研究进展，通常有三种防雾表面处理策略可使防护面罩表面不形成产生折射的水珠或不均匀的水质层：(1)超亲水防雾：增大防护面罩表面能，较大的表面张力使水滴迅速平展形成均匀水质层，即超亲水表面；(2)超疏水防雾：降低防护面罩表面能，较小的表面张力使水珠从基底表面滚落，即超疏水表面；(3)吸水性防雾：构造两性可润湿的表面使水滴吸收到涂层的内部，即两性吸水表面。传统方法制备的超亲水性、超疏水性及两性吸水性防护面罩防雾涂层均存在耐刮差性不强、长期防雾性差的缺点。此外，防雾涂层功能的单一性限制了其应用的范围，如医疗器械胃窥镜、喉管、防护服眼罩等所需的涂层，既要有优良的防雾效果，又要有较好的抗菌性能，以此来保障医疗探测仪器或防护装置在应用过程中清晰无雾、卫生无菌。抗菌策略包括杀菌和抗细菌粘附两种，细菌杀灭过程又包括物理或化学损伤，这些损伤发生在细菌的表面或内部。国内外研究学者对纳米材料多种抗菌机理做出了研究，可做以下分类：(1)结构抗菌：细菌膜是许多抗菌制剂的重要靶点，该类纳米材料由于其独特的物理性质，如表面拓扑、大小、几何形状、表面电荷等，细菌和纳米材料之间直接接触也会破坏细菌细胞膜。这种纳米材料的抗菌机理在于对细菌细胞膜的物理损伤，而与细菌类型无关。因此，这一抗菌纳米结构具有良好的普适性。(2)化学抗菌：该类纳米材料不是直接接触微生物使细胞膜发生机械破裂，而是通过产生有毒成分如活性氧(ROS)或活性氮(RNS)，诱导细菌细胞膜脂质过氧化，对细胞内蛋白质或基因造成损伤，由此来达到灭菌的效果。该类纳米材料除了可以通过纳米粒子本身主动攻击细菌或在光照下被动地造成细菌损伤外，还可以作为催化剂，将生物环境中的分子转化为有毒成分，以促进细菌的杀灭。单一的杀菌涂层可以有效地杀灭细菌，却无法消除细菌碎片在透明基底残留的问题，但通过杀菌-抗粘附结合的方法，可以有效满足胃窥镜、喉管、防护服眼罩、护目镜等光学仪器所需防雾抗菌效果。其中季铵盐与纳米TiO2光催化偶联制备出的新型抗菌材料集杀菌-抗粘附性能于一身，具有抗菌谱广、使用安全、方便、节能、环保等特点。微生物的细胞膜通常是由带负电荷的脂质层和肽聚糖组成，季铵盐分子带正电,经高分子化后,相对分子质量增大,电荷密度提高,更易将细胞表面带负电荷的细菌吸附到其表面,然后与细胞膜结合,使细胞破裂,胞内物质如RNA、DNA和K+等泄漏，从而导致细菌死亡。涂层内的纳米TiO2更具有持久性、广谱性、耐热性、不易产生耐药性、杀菌彻底等优点，且无毒、无味、对皮肤无刺激、具有很高的安全性。在紫外光照射条件下，锐钛矿晶相的纳米TiO2不仅能够产生ROS杀菌，而且可以有效地分解、清除细菌残骸及其所含的各种有机物质。通过构造超亲水性表面实现防雾的同时，在涂层表面形成的水化层也可防止细菌的粘附。为此，如何提高涂层与基底的粘合性以及涂层的机械强度便成了如今行业的研发方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，使得涂层拥有良好的抗菌与促进细菌残骸分解的能力，提高了涂层的耐刮擦性能，同时使得涂层能够有效的与基底相粘合，更好的提高了涂层的使用寿命，更好的促进了行业的发展与进步。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)制备光引发剂小分子：以丙烯酰氯或丙烯酰氯烯烃衍生物以及二苯甲酮类光引发剂为原料，并加入三乙胺作为缚酸剂，在无水、冰浴、氮气保护条件下进行酯化反应，即得到光引发剂小分子；(2)制备含双键的季铵盐小分子：以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和卤化物为原料，在室温、氮气保护条件下进行季铵化反应，即得到含双键的季铵盐小分子；(3)制备基体材料：将光引发剂小分子、季铵盐小分子以及单体加入反应溶剂，并加入偶氮二异丁腈为引发剂进行热引发自由基聚合，在氮气环境中以80℃反应3-4h；(4)制备聚合物溶液：将10～50nm的纳米TiO2加入基体材料中，控制纳米TiO2的浓度在5～20mg/ml范围内，并在磁子搅拌器中以800r/min的速度匀速搅拌2-3h，以使得纳米TiO2均匀分散在基底材料中，即得到聚合物溶液；(5)在基底表面制备交联层：选择基底，利用旋凃、刷涂或浸涂的方法将聚合物溶液涂覆在基底表面，后将基底放置于365nm波长的紫外灯下光照0.5h引发聚合物溶液中大分子与基底交联，交联使两者紧密连接即在基底表面形成了交联层；(6)在基底表面获得防雾抗菌涂层：将表面形成了交联层的基底放置于80℃的烘箱中加热8-12h，以使得反应完全进行，接着将该基底放入80℃的真空烘箱中除去溶剂和未反应的单体分子，即得到了防雾抗菌涂层。步骤(1)中所述的丙烯酰氯烯烃衍生物为甲基丙烯酰氯或丁烯酰氯；所述二苯甲酮类光引发剂中至少含有一个羟基作为酯化反应的位点，该二苯甲酮类光引发剂为4-羟基-二苯甲酮、4，4'-二羟基二苯甲酮、2，4'-二羟基二苯甲酮中的任意一种。步骤(2)中所述的卤化物中含有烷基长链或苯环，且该烷基长链含4-12个碳原子。步骤(3)中所述反应溶剂为丙酮、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、丁醇或四氢呋喃中的任意一种；所述单体为亲水单体和疏水单体；所述亲水单体为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丙磺酸和乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种的混合物；所述疏水单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯中的任意一种或两种的混合物，其交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。步骤(3)中基体材料的各组分的重量份数为：步骤(6)中所述的防雾抗菌涂层的厚度为0.5-10μm，硬度至少为2.5GPa，该防雾抗菌涂层与基底的接触角为5°-30°。本专利技术较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术使得防雾抗菌涂层拥有良好的抗菌与促进细菌残骸分解的能力，提高了防雾抗菌涂层的耐刮擦性能，同时使得防雾抗菌涂层能够有效的与基底相粘合，更好的提高了防雾抗菌涂层的使用寿命，更好的促进了行业的发展与进步。附图说明图1为本专利技术季铵盐小分子合成反应步骤及分子结构。图2为本专利技术防雾抗菌涂层的功能单体的分子式。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式并不限于此。实施例1一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)制备光引发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)制备光引发剂小分子：以丙烯酰氯或丙烯酰氯烯烃衍生物以及二苯甲酮类光引发剂为原料，并加入三乙胺作为缚酸剂，在无水、冰浴、氮气保护条件下进行酯化反应，即得到光引发剂小分子；/n(2)制备含双键的季铵盐小分子：以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和卤化物为原料，在室温、氮气保护条件下进行季铵化反应，即得到含双键的季铵盐小分子；/n(3)制备基体材料：将光引发剂小分子、季铵盐小分子以及单体加入反应溶剂，并加入偶氮二异丁腈为引发剂进行热引发自由基聚合，在氮气环境中以80℃反应3-4h；/n(4)制备聚合物溶液：将10～50nm的纳米TiO

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合材料防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备光引发剂小分子：以丙烯酰氯或丙烯酰氯烯烃衍生物以及二苯甲酮类光引发剂为原料，并加入三乙胺作为缚酸剂，在无水、冰浴、氮气保护条件下进行酯化反应，即得到光引发剂小分子；
(2)制备含双键的季铵盐小分子：以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和卤化物为原料，在室温、氮气保护条件下进行季铵化反应，即得到含双键的季铵盐小分子；
(3)制备基体材料：将光引发剂小分子、季铵盐小分子以及单体加入反应溶剂，并加入偶氮二异丁腈为引发剂进行热引发自由基聚合，在氮气环境中以80℃反应3-4h；
(4)制备聚合物溶液：将10～50nm的纳米TiO2加入基体材料中，控制纳米TiO2的浓度在5～20mg/ml范围内，并在磁子搅拌器中以800r/min的速度匀速搅拌2-3h，以使得纳米TiO2均匀分散在基底材料中，即得到聚合物溶液；
(5)在基底表面制备交联层：选择基底，利用旋凃、刷涂或浸涂的方法将聚合物溶液涂覆在基底表面，后将基底放置于365nm波长的紫外灯下光照0.5h引发聚合物溶液中大分子与基底交联，交联使两者紧密连接即在基底表面形成了交联层；
(6)在基底表面获得防雾抗菌涂层：将表面形成了交联层的基底放置于80℃的烘箱中加热8-12h，以使得反应完全进行，接着将该基底放入80℃的真空烘箱中除去溶剂和未反应的单体分子，即得到了防雾抗菌涂层。


2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，赵强，
申请(专利权)人：成都思博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51