本发明本发明涉及一种抗菌疏水涂层的制备方法，属于涂层制备和应用技术领域。
背景技术
超疏水表面指与水滴的接触角大于150°，滚动角小于10°的表面。自“荷叶效应”发现以来，超疏水表面在自清洁、防腐防霉、防冰防霜和油水分离等领域具有广泛应用。传统的超疏水表面制备方法，主要是通过仿生手段在基材表面构建微纳米粗糙结构，并用低表面能物质修饰，或者直接在低表面能材料表面构建粗糙结构。这些方法对基底材料要求较高，工艺设备较为复杂，实现规模化生产较为困难。故而，若化繁为简，制备含有微纳颗粒的超疏水涂层，将其涂覆于所需基底表面上，则对基材本身无过多要求，容易实现，且易于规模化生产。超疏水表面特殊的表面润湿性使其在防水、防覆冰、防腐蚀以及流体运输方面具有广泛的应用前景。目前制备超疏水表面的方法有溶胶一凝胶法、化学气相沉积、相分离、电沉积以及激光雕刻等,这些方法常常存在着制备麻烦,条件苛刻等缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种抗菌疏水涂层及其制备方法,通过该方法制备的涂层具有优异的防水效果。
1、一种抗菌疏水涂层的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、将2g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min,
步骤2、再向改性氟硅烷复合溶胶分散液中加入0.5g碳酸铵和0.5g聚氧乙烯醚,再使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min,得到改性氟硅烷复合乳液；
步骤3、然后将改性氟硅烷乳液加入到环氧树脂的乙醇溶液中,并使用电磁搅拌机搅拌20min,保证充分混合,得到组分a。
步骤4、将0.6g氨乙基哌嗪加入到5ml乙醇中稀释搅拌,保证稀释分散,得到氨乙基哌嗪的乙醇溶液,即组分b。
步骤5、将上述制备的组分b加入到组分a中,在1000r/min的转速下分散20min,然后超声分散,再在1000r/min的转速下分散10min得到混合均匀的涂料；
步骤6、使用喷涂的方式将上述混合均匀的涂料涂覆至键盘的塑料基底板,在高温100℃下固化小时,得到防水抗菌涂料的涂层样品。
所述的改性氟硅烷复合溶胶制备方法如下：
步骤1、首先将6g有机氟单体dfma、4g硅烷偶联剂kh-570、0.3g引发剂bpo溶于43g有机溶剂thf溶剂中，通过磁力搅拌器，室温下搅拌混合均匀，600r/min搅拌10min；
步骤2、搅拌完成后倒入带冷却回流装置和搅拌装置的三口烧瓶中，控制温度在65℃聚合反应6h，形成含氟硅烷聚合物溶液；
步骤3、将上述氟硅烷聚合溶液加入3gteos、2gh2o及适量盐酸调节ph=3.5，持续搅拌水解反应5h，得到透明的含氟硅烷聚合物溶液；
步骤4、取0.8g的纳米tio2粒子和1g的羧基磁珠粒子，加入到透明的氟硅溶液中，搅拌5min，超声10min，再搅拌5min，得到复合溶胶；
步骤5、接着在三口烧瓶中充入氮气，降温至45℃，加入1gcuo催化剂和9g丙烯酰胺，保温反应1.5h，制得改性氟硅烷复合溶胶。
有益效果：本发明提供了一种抗菌疏水涂层及其制备方法,该方法制备获得的抗菌疏水涂层材料能够降低表面能，从而显著提高其疏水性能。涂层材料含有的硅烷基团水解后形成羟基，羟基可与羧基磁珠和tio2粒子结合，羧基磁珠高磁含量、高饱和磁化强度、粒径分布均一、水分散性良好、羧基功能化、生物相容性良好等优异性能，同时，涂层材料中所形成的单分散不团聚的规整圆球形,稳定性高的粒径又可与基底表面以共价键方式结合。因此，涂层材料与基材之间的粘接性能大大提高；改性氟硅烷有利于表面疏水性能以及在耐腐蚀性能上的提高氨乙基哌嗪是环氧树脂的固化剂,而环氧树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性能和与底物的粘接性能,可以形成稳定的环氧树脂固化剂；本发明的制备的复合涂层具有较好的抗菌和疏水性能，而且涂层的稳定性非常好，具有有良好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种抗菌疏水涂层的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、将2g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min,
步骤2、再向改性氟硅烷复合溶胶分散液中加入0.5g碳酸铵和0.5g聚氧乙烯醚,再使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min,得到改性氟硅烷复合乳液；
步骤3、然后将改性氟硅烷乳液加入到环氧树脂的乙醇溶液中,并使用电磁搅拌机搅拌20min,保证充分混合,得到组分a。
步骤4、将0.6g氨乙基哌嗪加入到5ml乙醇中稀释搅拌,保证稀释分散,得到氨乙基哌嗪的乙醇溶液,即组分b。
步骤5、将上述制备的组分b加入到组分a中,在1000r/min的转速下分散20min,然后超声分散,再在1000r/min的转速下分散10min得到混合均匀的涂料；
步骤6、使用喷涂的方式将上述混合均匀的涂料涂覆至键盘的塑料基底板,在高温100℃下固化小时,得到防水抗菌涂料的涂层样品。
所述的改性氟硅烷复合溶胶制备方法如下：
步骤1、首先将6g有机氟单体dfma、4g硅烷偶联剂kh-570、0.3g引发剂bpo溶于43g有机溶剂thf溶剂中，通过磁力搅拌器，室温下搅拌混合均匀，600r/min搅拌10min；
步骤2、搅拌完成后倒入带冷却回流装置和搅拌装置的三口烧瓶中，控制温度在65℃聚合反应6h，形成含氟硅烷聚合物溶液；
步骤3、将上述氟硅烷聚合溶液加入3gteos、2gh2o及适量盐酸调节ph=3.5，持续搅拌水解反应5h，得到透明的含氟硅烷聚合物溶液；
步骤4、取0.8g的纳米tio2粒子和1g的羧基磁珠粒子，加入到透明的氟硅溶液中，搅拌5min，超声10min，再搅拌5min，得到复合溶胶；
步骤5、接着在三口烧瓶中充入氮气，降温至45℃，加入1gcuo催化剂和9g丙烯酰胺，保温反应1.5h，制得改性氟硅烷复合溶胶。
实施例2
步骤1、将2g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将3g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
实施例3
步骤1、将2g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将2g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
实施例4
步骤1、将2g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将1g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同其余制备和实施例1相同。
实施例5
步骤1、将4g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同其余制备和实施例1相同。
实施例6
步骤1、将6g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同其余制备和实施例1相同。
实施例7
步骤1、将8g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
实施例8
步骤1、将10g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
实施例9
步骤1、将12g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
实施例10
步骤1、将14g环氧树脂溶解于5ml乙醇中,得到环氧树脂的乙醇溶液；将4g改性氟硅烷复合溶胶分散于25ml乙醇中,并使用电磁搅拌机在600r/min的转速下分散20min；其余制备和实施例1相同。
对照例1
与实施例1不同点在于：抗菌疏水涂层的步骤1中，不再添加改性氟硅烷复合溶胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：抗菌疏水涂层层的步骤1中，用等量的氟硅烷溶胶取代改性溶胶，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：抗菌疏水涂层的步骤2中，不再加入碳酸铵，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：抗菌疏水涂层的步骤2中，不再加入聚氧乙烯醚，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶的步骤1中，有机氟单体dfma、硅烷偶联剂kh-570质量比10:1，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶的步骤1中，有机氟单体dfma、硅烷偶联剂kh-570质量比1:10，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶制备的步骤3中，调节体系ph=7，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶制备的步骤3中，调节体系ph=10，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶制备的步骤4中，使用单组份羧基磁珠作为填充氧化物，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：改性氟硅烷复合溶胶制备的步骤4中，使用单组份tio2粒子作为填充氧化物，其余步骤与实施例1完全相同。
将以上实施例和对照例制备得到的抗菌疏水涂层进行性能测试,杀菌性参照测试标准astme2149-91；采用biolin光学接触角测量仪theta测量水接触角。
测试结果
实验结果表明本发明提供的防水抗菌涂层具有很好的疏水效果，材料在标准测试条件下，杀菌率越高，说明抗菌稳定性越好，静态水接触角越接近180°，疏水性越强反之，效果越差；与实施例1相比，实施例2到实施例10，分别改变防水涂层中主要原料组成的配比，对涂层的疏水性有一定提高，但不如是实施例1的效果更好；在环氧树脂、改性氟硅烷复合溶胶质量配比为1：2，其他配料用量固定时，疏水性最好；对照例1至对照例2不再加入改性氟硅烷复合溶胶并用普氟硅烷通溶胶取代，疏水性和抗菌性明显下降，说明改性后的氟硅烷复合溶胶对涂层的疏水性产生重要影响；对照例3和对照例4不再加入碳酸铵和聚氧乙烯醚，合成的涂层的疏水性依然不高；对照例5到对照例6改变有机氟单体dfma、硅烷偶联剂kh-570质量比，疏水性性也不好，说明偶联剂的用量过多和过少都会使得涂层疏水性下降；对照例7和对照例8提高改性氟硅烷复合溶胶合成体系的ph值，使得复合后的产物结构发生变化，水触角降低疏水性依然不强；对照例9和例10使用单组份氧化物粒子作为填充材料，抗菌疏水性明显降低，说明羧基磁珠和二氧化钛的的协同增强作用对材料的疏水性性产生很大影响；因此使用本发明制备的复合涂层具有优异的的的抗菌防水效果。