专利名称：一种无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，特别涉及一种无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法。
背景技术：
根据水在固体表面的浸润程度，固体可以分为亲水性和疏水性，通常我们将与水的接触角小于5°的表面称为超亲水表面。水在超亲水表面迅速的铺展开，形成一层连续的水膜，从而有助于分离表面的污物，实现表面的自洁净，因为表面没有造成光散射的水滴形成，超亲水表面可用于制备防雾涂层。细菌是威胁人类生存健康的主要生物性危害，新型抗菌材料的研制是当前科学研究的热点之一。抗菌涂层在生物医学、环境卫生、医疗健康以及人们的日常生活中有着广泛的用途。如能将两种特性结合，制备出一种兼具超亲水性与抗菌性的涂层，将极具应用前景。目前用于制备超亲水涂层最成功的方法，是在表面制备具有光催化特性的二氧化钛(TiO2)薄膜。该薄膜在紫外线照射后可具备超亲水特性，引起光催化特性也具备抗菌的特性(参见中国专利CN03150158.3 一种防雾抗菌涂层液及其制备方法)。然而，基于二氧化钛(TiO2)薄膜涂层的超亲水特性高度依赖于紫外线照射，在黑暗中储存一段时间之后，其超亲水特性迅速消失。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，制备的涂层在无需光照处理的条件下具备超亲水性、抗雾性以及抗菌性。本发明的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤:
1)氧化锌纳米材料的聚丙烯酸表面修饰:将氧化锌纳米材料悬浮于聚丙烯酸中处理，然后离心清洗，得到氧化锌纳米材料悬液；
2)将聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面；
3)清洗干燥后将步骤I)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面；
4)清洗干燥后重复步骤2)和步骤3)，直至得到所需层数的涂层。进一步，所述步骤I)中，将氧化锌纳米材料悬浮于浓度为lmg/ml的聚丙烯酸中处理10分钟，氧化锌纳米材料悬液的终浓度控制为10 mg/ml。进一步，所述步骤2)中，将浓度为lmg/ml的聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面，静置5分钟。进一步，所述步骤3 )中，清洗干燥后将步骤I)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面，静置20分钟。进一步，所述氧化锌纳米材料的制备方法为:
a.将氨水逐滴加入锌盐溶液 中，同时不停搅拌该溶液，直到溶液由混浊重新变为透 明；b.将步骤a得到的透明溶液在7(T80°C下超声处理，析出氧化锌纳米晶体；
c.将步骤b得到的氧化锌纳米晶体用清水和乙醇分别清洗，干燥后得到氧化锌纳米材料。进一步，所述氧化锌纳米材料的制备方法中，步骤a中锌盐溶液为硝酸锌溶液，其浓度为 0.05 0.2mol/L0本发明的有益效果在于:本发明以氧化锌纳米材料为结构单元，与带有正电荷的聚电解质通过层层自组装方法，在基底材料表面制备了具有多层结构的涂层，该涂层具有多尺度的微/纳层级结构，在无需光照处理的条件下具备超亲水性、抗雾性以及抗菌性；该涂层无色透明，可用于修饰玻璃、金属、聚合物、纤维、丝绸、布料等多种材料，在防雾、抗菌、自洁净等方面均有广泛应用。另外，本发明中使用的氧化锌纳米材料可通过超声法在低温、无表面活性剂的水相中可控合成，合成方法简单、成本低。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
图1为氧化锌纳米材料的X射线衍射图谱；
图2为氧化锌纳米材料的扫描电子显微镜照片；
图3为无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备过程示意图；` 图4为无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层在制备过程中紫外-可见光光谱的变化； 图5为不同层数的涂层的扫描电子显微镜照片；
图6为不同层数的涂层的亲水性测定结果；
图7为涂层的防雾特性实验结果；
图8为不同层数的涂层的抗菌实验结果。
具体实施例方式以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。氧化锌纳米材料的合成方法，包括以下步骤:
a.将氨水逐滴加入硝酸锌溶液中，同时不停搅拌该溶液，直到溶液由混浊重新变为透
明；
b.将步骤a得到的透明溶液在80°C下超声处理2小时，析出氧化锌纳米晶体；
c.将步骤b得到的氧化锌纳米晶体用清水和乙醇分别清洗，干燥后得到氧化锌纳米材料。分别使用浓度为0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L的硝酸锌溶液制备氧化锌纳米材料，制备得到的氧化锌纳米材料的X射线衍射图谱和扫描电子显微镜照片如图1和图2所示，从图中可见氧化锌纳米材料的纳米结构可以通过改变前驱体溶液——硝酸锌溶液的浓度来控制。无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，如图3所示，包括以下步骤:
I)氧化锌纳米材料的聚丙烯酸表面修饰:将氧化锌纳米材料悬浮于浓度为lmg/ml的
聚丙烯酸中处理10分钟，然后离心清洗，得到氧化锌纳米材料悬液，氧化锌纳米材料悬液的终浓度控制为10 mg/ml ；
2)将浓度为lmg/ml的聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面，静置5分钟；
3)清洗干燥后将步骤I)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面，静置20分
钟；
4)清洗干燥后重复步骤2)和步骤3)，直至得到所需层数的涂层(分别制备不同层数的涂层进行性能验证)。图4为无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层在制备过程中紫外-可见光光谱的变化，从图中可见，随着涂层层数的增加，吸光度线性增长，表明了涂层的成功制备过程和线性增长过程。图5为不同层数的涂层的扫描电子显微镜照片，图中A-D分别对应于1-4个氧化锌纳米材料层，可见涂层的多层级微/纳结构和涂层的厚度可以控制。图6为不同层数的涂层的亲水性测定结果，表明涂层具有超亲水特性。图7为涂层的防雾特性实验结果，图中A为涂层修饰过的玻璃片，B为普通未作修饰的玻璃片，结果表明涂层具有防雾特性。
图8为不同层数的涂层的抗菌实验结果，图中A-D分别对应于1-4个氧化锌纳米材料层，左列I显示涂层上所有细菌，右列2显示涂层上所有细菌中的死细菌，结果表明涂层具有很好的抗菌特性。本发明以氧化锌纳米材料为结构单元，与带有正电荷的聚电解质通过层层自组装方法，在基底材料表面制备了具有多层结构的涂层，通过上述性能验证实验可以证明，该涂层具有多尺度的微/纳层级结构，在无需光照处理的条件下具备超亲水性、抗雾性以及抗菌性。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)氧化锌纳米材料的聚丙烯酸表面修饰:将氧化锌纳米材料悬浮于聚丙烯酸中处理，然后离心清洗，得到氧化锌纳米材料悬液； 2)将聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面； 3)清洗干燥后将步骤I)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面； 4)清洗干燥后重复步骤2)和步骤3)，直至得到所需层数的涂层。
2.根据权利要求1所述的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中，将氧化锌纳米材料悬浮于浓度为lmg/ml的聚丙烯酸中处理10分钟，氧化锌纳米材料悬液的终浓度控制为10 mg/ml。
3.根据权利要求1所述的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:所述步骤2)中，将浓度为lmg/ml的聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面，静置5分钟。
4.根据权利要求1所述的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中，清洗干燥后将步骤I)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面，静置20分钟。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:所述氧化锌纳米材料的制备方法为: a.将氨水逐滴加入锌盐溶液中，同时不停搅拌该溶液，直到溶液由混浊重新变为透`明；` b.将步骤a得到的透明溶液在7(T80°C下超声处理，析出氧化锌纳米晶体； c.将步骤b得到的氧化锌纳米晶体用清水和乙醇分别清洗，干燥后得到氧化锌纳米材料。
6.根据权利要求5所述的无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，其特征在于:所述氧化锌纳米材料的制备方法中，步骤a中锌盐溶液为硝酸锌溶液，其浓度为0.05 0.2mol/L。
全文摘要
本发明公开了一种无需光照处理的超亲水防雾抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤1)氧化锌纳米材料的聚丙烯酸表面修饰将氧化锌纳米材料悬浮于聚丙烯酸中处理，然后离心清洗，得到氧化锌纳米材料悬液；2)将聚乙烯亚胺溶液涂布于基底材料表面；3)清洗干燥后将步骤1)得到的氧化锌纳米材料悬液涂布于基底材料表面；4)清洗干燥后重复步骤2)和步骤3)，直至得到所需层数的涂层。本发明制备的涂层具有多尺度的微/纳层级结构，在无需光照处理的条件下具备超亲水性、抗雾性以及抗菌性；该涂层无色透明，可用于修饰玻璃、金属、聚合物、纤维、丝绸、布料等多种材料，在防雾、抗菌、自洁净等方面均有广泛应用。
文档编号C09D139/02GK103073937SQ201310028988
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者李长明, 袁伟永, 鲁志松 申请人:西南大学