钛基载银二氧化钛复合抗菌基材和钛基锅具的制作方法

本实用新型涉及家电
技术领域：
，具体地，涉及一种钛基载银二氧化钛复合抗菌基材和一种钛基锅具。
背景技术：
：近年来，SRAS、禽流感、H7N9等由病毒、细菌传播的疾病频发，健康与卫生在人们心中的地位越来越重要，同时随着生活水平的发展，人们也越来越注重健康的生活品质，对日常饮食等领域抗菌材料的使用越来越受到重视。抗菌材料在冰、洗、空等大家电得到了一定的应用，加之对健康饮食存在着刚性需求，带有抗菌功能的生活小家电将迎来新的高峰。然而，锅具作为直接接触食品的部件，目前基本没有抗菌类锅具的应用。技术实现要素：本实用新型的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种钛基载银二氧化钛复合抗菌基材和一种钛基锅具。为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种钛基载银二氧化钛复合抗菌基材，所述复合抗菌基材包括含钛基材和形成于含钛基材上的复合抗菌膜层，所述复合抗菌膜层包括掺杂有银的二氧化钛膜层。优选地，所述复合抗菌膜层的厚度为20-50μm。优选地，所述含钛基材的厚度为0.5-5mm。优选地，所述含钛基材为钛基材，所述钛基材的厚度为0.5-5mm。优选地，所述含钛基材为含钛的复合板材，所述复合板材的厚度为0.5-5mm，复合板材中钛层的厚度为0.1-1mm。优选地，所述复合抗菌膜层为掺杂有银的二氧化钛膜层。第二方面，本实用新型提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材和形成于含钛基材上的复合抗菌膜层，所述复合抗菌膜层包括掺杂有银的二氧化钛膜层。优选地，所述复合抗菌膜层的厚度为20-50μm。优选地，所述含钛基材的厚度为0.5-5mm。优选地，所述含钛基材为钛基材，所述钛基材的厚度为0.5-5mm，所述复合抗菌膜层的厚度为20-50μm。优选地，所述含钛基材为含钛的复合板材，所述复合板材的厚度为0.5-5mm，复合板材中钛层的厚度为0.1-1mm，所述复合抗菌膜层的厚度为20-50μm。优选地，所述复合抗菌膜层为掺杂有银的二氧化钛膜层。本实用新型的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材，具有较强的生物活性和优异的抗菌性，复合抗菌膜层与含钛基材之间无不连续界面，且具有较高的结合强度和优异的耐磨性能，而且复合抗菌膜层中的银不易被氧化。另外，本实用新型的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材的制备方法，简单，易于控制，稳定性好，成本低。本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1是本实用新型的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材的结构示意图。图2是本实用新型的一种实施方式的钛基锅具的结构示意图。图3是本实用新型的另一种实施方式的钛基锅具的结构示意图。附图标记说明1为含钛基材，2为复合抗菌膜层，3为钛层，4为非钛层。具体实施方式以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，如图1所示，本实用新型提供了一种钛基载银二氧化钛复合抗菌基材，所述复合抗菌基材包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2包括掺杂有银的二氧化钛膜层。优选情况下，以所述复合抗菌膜层2的重量为基准，银含量为3-10wt％。优选情况下，复合抗菌膜层2的厚度为20-50μm。优选情况下，复合抗菌膜层2的硬度为350-450HV。优选情况下，含钛基材1的厚度为0.5-5mm。优选情况下，含钛基材1为钛基材，所述钛基材的厚度为0.5-5mm。优选情况下，含钛基材1为含钛的复合板材，所述复合板材的厚度为0.5-5mm，复合板材中钛层的厚度为0.1-1mm。本领域技术人员应该理解的是，本实用新型所述的掺杂有银的二氧化钛膜层，是指二氧化钛和银相互掺杂混合的复合膜层，其可以通过在可溶性银盐存在下，将含钛基材1进行电解氧化处理制备得到，其中，在电解氧化过程中能够电沉积银，得到二氧化钛和银相互掺杂混合的复合膜层。根据本实用新型的一种优选实施方式，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层。第二方面，本实用新型提供了一种钛基载银二氧化钛复合抗菌基材的制备方法，该方法包括：在可溶性银盐存在下，将含钛基材1进行电解氧化处理，以在所述含钛基材1上形成复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2包括掺杂有银的二氧化钛膜层。本实用新型的方法中，优选情况下，电解氧化处理所用的电解液含有可溶性钠盐溶液、可溶性钾盐溶液、可溶性镁盐溶液和可溶性钙盐溶液中的至少一种以及可溶性银盐溶液；进一步优选地，所述电解液含有可溶性钠盐溶液和/或可溶性钾盐溶液以及可溶性银盐溶液。本实用新型的方法中，优选情况下，可溶性银盐选自醋酸银、硝酸银和氟化银中的至少一种。本实用新型的方法中，优选情况下，可溶性钠盐选自碳酸钠、硅酸钠、醋酸钠、硝酸钠和硫酸钠中的至少一种。本实用新型的方法中，优选情况下，可溶性钾盐选自碳酸钾、硅酸钾、醋酸钾、硝酸钾和硫酸钾中的至少一种。本实用新型的方法中，优选情况下，可溶性镁盐选自硝酸镁和/或醋酸镁。本实用新型的方法中，优选情况下，可溶性钙盐选自硝酸钙和/或醋酸钙。本实用新型的方法中，优选情况下，电解液中，以银离子计，可溶性银盐的浓度为0.01-0.03mol/L；分别以钠离子、钾离子、镁离子和钙离子计，可溶性钠盐、可溶性钾盐、可溶性镁盐和可溶性钙盐的总浓度为0.25-1.5mol/L，进一步优选为0.45-1.3mol/L。优选地，电解液含有可溶性钠盐溶液和/或可溶性钾盐溶液以及可溶性银盐溶液，且电解液中，分别以钠离子和钾离子计，可溶性钠盐和可溶性钾盐的总浓度为0.25-1.5mol/L，进一步优选为0.45-1.3mol/L。优选地，所述电解液含有0.1-0.3mol/L的碳酸钠、0.1-0.3mol/L的硅酸钠、0.05-0.1mol/L的醋酸钠和0.01-0.03mol/L的醋酸银(溶剂为去离子水)。本实用新型的方法中，优选情况下，所述电解氧化处理的方式为微弧氧化处理，所述微弧氧化处理的条件包括：阴极和阳极的距离为10-20cm，采用非对称脉冲电源，正向脉冲电压为400-500V，负向脉冲电压为60-100V，脉冲频率为50-200Hz，占空比为10-30％，微弧氧化的时间为60-120min，电解液的pH值为8-10。其中，可以将含钛基材1作为阳极，将不锈钢或石墨板作为阴极，进行前述微弧氧化处理。本实用新型的方法中，微弧氧化工艺的流程为常规流程，例如包括：将含钛基材1依次进行去氧化膜处理、除油处理、水洗处理、微弧氧化处理、纯水洗处理和封闭处理，去氧化膜处理、除油处理、水洗处理、纯水洗处理和封闭处理的具体步骤均为本领域实际人员所熟知，在此不再赘述。本实用新型的方法中，优选情况下，所述含钛基材1为钛基材或含钛的复合板材。本实用新型的方法的一种优选实施方式中，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层。第三方面，本实用新型提供了上述方法制备得到的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材。优选情况下，以所述复合抗菌膜层的重量为基准，银含量为3-10wt％。优选情况下，复合抗菌膜层的厚度为20-50μm。优选情况下，复合抗菌膜层的硬度为350-450HV。优选情况下，含钛基材1的厚度为0.5-5mm。优选情况下，含钛基材为钛基材，所述钛基材的厚度为0.5-5mm。优选情况下，含钛基材为含钛的复合板材，所述复合板材的厚度为0.5-5mm，复合板材中钛层的厚度为0.1-1mm。第四方面，如图2-3所示，本实用新型提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2包括掺杂有银的二氧化钛膜层。本实用新型的钛基锅具中，优选情况下，复合抗菌膜层2的厚度为20-50μm。本实用新型的钛基锅具中，优选情况下，以所述复合抗菌膜层2的重量为基准，银含量为3-10wt％。本实用新型的钛基锅具中，优选情况下，含钛基材1的厚度为0.5-5mm。本实用新型的钛基锅具中，根据一种实施方式，优选情况下，如图2所示，所述含钛基材1为钛基材，所述钛基材的厚度为0.5-5mm，所述复合抗菌膜层2的厚度为20-50μm。本实用新型的钛基锅具中，根据一种实施方式，优选情况下，如图3所示，所述含钛基材1为含钛的复合板材，所述复合板材的厚度为0.5-5mm，复合板材中钛层3的厚度为0.1-1mm，所述复合抗菌膜层2的厚度为20-50μm。其中，复合板材可以为钛层3与非钛层4(如铝层、铜层和铁层中的至少一层)形成的复合板材。本实用新型的钛基锅具的一种优选实施方式中，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层。第五方面，本实用新型提供了一种钛基锅具的制备方法，该方法包括在含钛基材1上形成复合抗菌膜层2，其中，在含钛基材1上形成复合抗菌膜层2的方法为本实用新型所述的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材的制备方法。实施例以下的实施例将对本实用新型作进一步的说明，但并不因此限制本实用新型。以下实施例中，采用金相法测定复合抗菌膜层的厚度。利用XPS(X射线光电子能谱分析仪)测定复合抗菌膜层的银含量。按照ISO6507-1：2005利用维氏硬度计测定复合抗菌膜层的硬度。清洗剂购自深圳宏达威化工有限公司，牌号为HDW-700。实施例1(1)将厚度为1.5mm的钛基材用清洗剂HDW-700进行清洗，然后在120℃烘干；(2)配制电解液：溶剂为去离子水，碳酸钠的终浓度为0.1mol/L，硅酸钠的终浓度为0.1mol/L，醋酸钠的终浓度为0.05mol/L，醋酸银的终浓度为0.01mol/L，电解液的pH值为8。(3)以步骤(1)得到的钛基材作为阳极，用夹具固定并浸入到步骤(2)配制的电解液中，以不锈钢作为阴极，进行微弧氧化处理，其中，阴极和阳极距离10cm，采用非对称脉冲电源，正向脉冲电压为400V，负向脉冲电压为60V，脉冲频率为100Hz，占空比为10％，微弧氧化时间为60min。(4)将步骤(3)得到的产物依次进行纯水洗处理和封闭处理，在钛基材表面形成了复合抗菌膜层，得到钛基载银二氧化钛复合抗菌基材。如图1所示，本实施例得到的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，含钛基材1为钛基材。经测定，本实施例制备的复合抗菌膜层2的厚度为20μm，银含量为3.45wt％，维氏硬度为350HV。同时，制备得到钛基锅具，如图2所示，本实施例提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材1和设置于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，其中，含钛基材1为钛基材，钛基材的厚度为1.5mm，复合抗菌膜层2的厚度为20μm，银含量为3.45wt％。实施例2(1)将厚度为2.5mm的钛基材用清洗剂HDW-700进行清洗，然后在120℃烘干；(2)配制电解液：溶剂为去离子水，碳酸钠的终浓度为0.2mol/L，硅酸钠的终浓度为0.2mol/L，醋酸钠的终浓度为0.08mol/L，醋酸银的终浓度为0.02mol/L，电解液的pH值为9。(3)以步骤(1)得到的钛基材作为阳极，用夹具固定并浸入到步骤(2)配制的电解液中，以不锈钢作为阴极，进行微弧氧化处理，其中，阴极和阳极距离15cm，采用非对称脉冲电源，正向脉冲电压为450V，负向脉冲电压为80V，脉冲频率为80Hz，占空比为20％，微弧氧化时间为90min。(4)将步骤(3)得到的产物依次进行纯水洗处理和封闭处理，在钛基材表面形成了复合抗菌膜层，得到钛基载银二氧化钛复合抗菌基材。如图1所示，本实施例得到的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，含钛基材1为钛基材。经测定，本实施例制备的复合抗菌膜层2的厚度为35μm，银含量为6.84wt％，维氏硬度为400HV。同时，制备得到钛基锅具，如图2所示，本实施例提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材1和设置于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，其中，含钛基材1为钛基材，钛基材的厚度为2.5mm，复合抗菌膜层2的厚度为35μm，银含量为6.84wt％。实施例3(1)将厚度为3.5mm的钛基材用清洗剂HDW-700进行清洗，然后在120℃烘干；(2)配制电解液：溶剂为去离子水，碳酸钠的终浓度为0.3mol/L，硅酸钠的终浓度为0.3mol/L，醋酸钠的终浓度为0.1mol/L，醋酸银的终浓度为0.03mol/L，电解液的pH值为10。(3)以步骤(1)得到的钛基材作为阳极，用夹具固定并浸入到步骤(2)配制的电解液中，以不锈钢作为阴极，进行微弧氧化处理，其中，阴极和阳极距离为20cm，采用非对称脉冲电源，正向脉冲电压为500V，负向脉冲电压为100V，脉冲频率为150Hz，占空比为30％，微弧氧化时间为120min。(4)将步骤(3)得到的产物依次进行纯水洗处理和封闭处理，在钛基材表面形成了复合抗菌膜层，得到钛基载银二氧化钛复合抗菌基材。如图1所示，本实施例得到的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，含钛基材1为钛基材。经测定，本实施例制备的复合抗菌膜层2的厚度为50μm，银含量为9.48wt％，维氏硬度为450HV。同时，制备得到钛基锅具，如图2所示，本实施例提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材1和设置于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，其中，含钛基材1为钛基材，钛基材的厚度为3.5mm，复合抗菌膜层2的厚度为50μm，银含量为9.48wt％。实施例4(1)将厚度为4.5mm的含钛复合板材用清洗剂HDW-700进行清洗，然后在120℃烘干，其中，含钛复合板材为钛层和铜层形成的复合板材，钛层的厚度为0.6mm。(2)配制电解液：溶剂为去离子水，碳酸钾的终浓度为0.15mol/L，硅酸钾的终浓度为0.15mol/L，醋酸钾的终浓度为0.06mol/L，醋酸银的终浓度为0.02mol/L，电解液的pH值为10。(3)以步骤(1)得到的含钛复合板材作为阳极，用夹具固定并浸入到步骤(2)配制的电解液中，以石墨板作为阴极，进行微弧氧化处理，其中，阴极和阳极距离为15cm，采用非对称脉冲电源，正向脉冲电压为440V，负向脉冲电压为80V，脉冲频率为120Hz，占空比为25％，微弧氧化时间为100min。(4)将步骤(3)得到的产物依次进行纯水洗处理和封闭处理，在含钛复合板材表面形成了复合抗菌膜层，得到钛基载银二氧化钛复合抗菌基材。如图1所示，本实施例得到的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材包括含钛基材1和形成于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，含钛基材1为含钛的复合板材，含钛的复合板材为钛层3和非钛层4(铜层)形成的复合板材，钛层3的厚度为0.6mm。经测定，本实施例制备的复合抗菌膜层2的厚度为40μm，银含量为6.03wt％，维氏硬度为420HV。同时，制备得到钛基锅具，如图3所示，本实施例提供了一种钛基锅具，所述钛基锅具包括锅体，所述锅体包括含钛基材1和设置于含钛基材1上的复合抗菌膜层2，所述复合抗菌膜层2为掺杂有银的二氧化钛膜层，其中，含钛基材1为含钛的复合板材，所述含钛的复合板材为钛层3和非钛层4(铜层)形成的复合板材，含钛的复合板材的厚度为4.5mm，钛层3的厚度为0.6mm，复合抗菌膜层2的厚度为40μm，银含量为6.03wt％。对比例1按照实施例2的方法，不同的是，不进行微弧氧化处理，而是在厚度为2.5mm的钛基材表面涂布形成厚度为35μm的银涂层，得到在钛基材表面形成有银涂层的抗菌膜层。对比例2按照实施例2的方法，不同的是，不进行微弧氧化处理，而是在厚度为2.5mm的钛基材表面涂布形成厚度为35μm的二氧化钛涂层，得到在钛基材表面形成有二氧化钛涂层的抗菌膜层。对比例3按照实施例2的方法，不同的是，仅将钛基材进行清洗、烘干，并不在钛基材上形成任何涂层或膜层。试验例1、用肉眼观察实施例1-4、对比例1-2得到的基材中抗菌膜层/涂层与基材之间是否存在不连续界面，肉眼感官结果见表1；经测定，维氏硬度的结果见表1。2、附着力：按照GB/T9286-1998，用刀片分别在实施例1-4、对比例1-2得到的基材上划1mm2的正方形小格100格，在同一45°对角位置用“3M610测试胶带”粘紧抗菌层，然后以90°角快速拉起胶布，重复3次，根据GB/T9286-1998中表1的分级标准，记录等级，结果见表1。3、抗菌性：按照中华人民共和国轻工行业标准QB/T2591-2003进行实验，将金黄色葡萄球菌的菌液、大肠埃希氏菌的菌液各自分别滴加在实施例1-4、对比例1-3得到的基材表面，起始滴加量记为“0”接触时间试样上的菌落数，培养24小时后的菌量记为24小时培养后试样上的菌落数，抗菌率＝(“0”接触时间试样上的菌落数-24小时培养后试样上的菌落数)/“0”接触时间试样上的菌落数×100％，结果见表2。表1维氏硬度附着力肉眼感官实施例1350HV0级抗菌膜层与基材之间无不连续界面实施例2400HV0级抗菌膜层与基材之间无不连续界面实施例3450HV0级抗菌膜层与基材之间无不连续界面实施例4420HV0级抗菌膜层与基材之间无不连续界面对比例1205HV3级涂层与基材之间无不连续界面对比例2210HV1级涂层与基材之间无不连续界面对比例3205HV/--表2大肠埃希氏菌抗菌率金黄色葡萄球菌抗菌率实施例190.46％92.05％实施例297.25％98.13％实施例399.99％99.99％实施例495.25％94.75％对比例198.13％85％对比例251.21％50.06％对比例315.81％13.32％从表1可以看出，本实用新型的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材中，复合抗菌膜层与基材之间无不连续界面，具有较高的结合强度和耐磨性，且复合抗菌膜层中的银不易被氧化。从表2可以看出，本实用新型的钛基载银二氧化钛复合抗菌基材，具有优异的抗菌性。以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。当前第1页1 2 3