一种多孔抗菌香味玻璃及其制备方法与流程

1.本发明涉及玻璃领域，尤其涉及一种多孔抗菌香味玻璃及其制备方法。


背景技术：

2.玻璃为非晶无机非金属材料，是一种重要的建筑材料，可用于防风、透光和装饰。随着科技工业的不断发展和人们生活品质的提升，对于玻璃的性能要求也不断提高。目前具有抗菌功能的玻璃主要是含有二氧化钛膜层的抗菌玻璃，需在有充足阳光或者紫外光照射催化下才具有较好的抗菌功能；而且抗菌材料主要分布在玻璃表面，抗菌效果有限且不能达到持久抗菌的效果。
3.申请号为201310381589.9的中国发明专利申请，公开了一种在玻璃基板上构造超亲水的增透复合涂层的制备方法，将玻璃基板浸入到含有二氧化硅粒子的溶胶液中，采用提拉法并通过煅烧去除有机物，将表面有二氧化硅涂层的玻璃基板再浸入到二氧化钛的前驱体溶胶液中，再采用提拉法在表面有二氧化硅涂层的玻璃基板上制备出二氧化钛涂层，通过再次煅烧使二氧化钛形成锐钛矿晶型，最终在玻璃基板上构造出具有超亲水的增透二氧化硅/二氧化钛复合涂层。该制备方法中，使用到具有较强危险性的浓盐酸等溶液，对设备易造成腐蚀；且两次煅烧热处理造成生产周期长、能耗大，大大增加生产制造成本。
4.目前的抗菌玻璃均无可以承载香味剂的结构。为使环境中的空气清新，喷涂较低浓度的香味剂到环境中，香味持续时间不长，对环境通风后香味保留下来的极少；喷涂较高浓度的香味剂则可能造成人体不适，无法实现环境中的香味适宜且持续稳定存在。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种多孔抗菌香味玻璃及其制备方法。该多孔抗菌香味玻璃具有可承载抗菌剂以达到高效持久抗菌、使用寿命长的效果，以及可承载香味剂以达到持久稳定清新空气的效果；另外，制备该多孔抗菌香味玻璃的方法工艺简单、安全环保，成本低廉，适合大规模的工业化生产。
6.具体地，本发明的技术方案如下：一种多孔抗菌香味玻璃，包括玻璃基体和多孔功能涂层，所述多孔抗菌香味玻璃由玻璃基体负载功能涂料后，煅烧、再负载抗菌剂和香味剂得到，所述功能涂料包括按质量百分比计的如下组分：硅溶胶70~80%，分散剂0.5~2%，沸石3~20%，表面改性剂0.1~1%，交联剂0.5~2%，造孔剂3~20%。
7.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述抗菌剂为纳米银抗菌剂、纳米氧化锌抗菌剂、纳米氧化钛抗菌剂、植物提取物抗菌剂、有机硅季铵盐抗菌剂、金属离子抗菌剂中的任意一种或多种组合。
8.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述香味剂为天然香料、半合成香料、合成香料中的任意一种或多种组合。
9.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述造孔剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、
酚醛树脂、氨基树脂的一种或任意两种的组合。
10.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述表面改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种或多种组合。
11.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述交联剂为水玻璃、硅酸盐、磷酸盐、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、苯丙乳液、玻璃粉、有机硅树脂、氨基树脂、聚碳树脂中的任意一种或多种组合。
12.作为本发明多孔抗菌香味玻璃的一种改进，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、木质素磺酸盐、微晶纤维素、亚甲基双甲基萘磺酸钠、聚丙烯酸钠、丙酰胺共聚物中的任意一种或多种组合。
13.本发明的另一目的是提供一种制备多孔抗菌香味玻璃的方法，包括以下步骤：s1）在容器中按比例加入硅溶胶、分散剂、沸石和表面改性剂，加热搅拌均匀，得到浆料a；s2）将浆料a降至一定温度后，加入一定比例的交联剂和造孔剂，加热分散至体系均匀，得到功能涂料b；s3）玻璃基体表面经过清洗预处理后备用；s4）将功能涂料b通过喷涂、刷涂或辊涂的方式，负载于玻璃基体表面；s5）将上述负载后的玻璃基体烧结固化，冷却，即得到具有多孔结构涂层的玻璃c；s6）将香味剂和抗菌剂通过喷涂、刷涂或辊涂的方式，渗入上述具有多孔结构涂层的玻璃c，即得到多孔抗菌香味玻璃。
14.作为本发明制备多孔抗菌香味玻璃的方法的一种改进，所述清洗预处理可为超声波清洗、等离子清洗、激光清洗、化学溶剂清洗中的一种或任意两种的组合。
15.作为本发明制备多孔抗菌香味玻璃的方法的一种改进，所述加热温度为40~100℃，搅拌时间为0.5~6h。
16.作为本发明制备多孔抗菌香味玻璃的方法的一种改进，所述烧结温度为150~800℃，烧结时间为10~300min。
17.与现有技术相比，本发明的优点是：1. 本发明采用烧结工艺，将含有硅溶胶、造孔剂、沸石和交联剂等的功能涂料负载于玻璃基体表面，然后通过烧结固化将有机物转化为无机材料或挥发形成孔隙，得到具有丰富孔隙结构的涂层，再将香味剂和抗菌剂通过喷涂、刷涂或辊涂的方式，充分包裹和填充在孔隙结构的内部和表面，从而得到多孔抗菌香味玻璃。多孔结构作为功能载体，可大大提高抗菌剂和香味剂的负载量，也为抗菌剂提供更多活性位点，保证香味剂和抗菌剂稳定持续向外界释放。
18.2. 本发明通过复配和调节不同原料在功能浆料中的占比，或通过调节香味剂和抗菌剂的种类和浓度，可设计不同孔隙结构和填充情况的多孔功能涂层，从而进一步调节香味剂和抗菌剂的释放速率，大大提高多孔抗菌香味玻璃的产品多样性。
19.3.本发明采用对玻璃基体进行清洗预处理和结合使用交联剂，可使玻璃基体和功能浆料进行相互填充和充分贴合，进一步增加不同界面之间的粘结力，保证了多孔抗菌香味玻璃的稳定性和耐用性；另外本发明采用了喷涂、刷涂或辊涂的方式进行负载，降低工艺难度，有利于该多孔抗菌香味玻璃的大规模生产和市场化应用。
附图说明
20.下面根据附图和具体实施方式对本发明及其有益的技术效果作进一步详细的描述，其中：图1是本发明多孔抗菌香味玻璃结构示意图。
21.附图标记名称：1、玻璃基体；2、多孔结构涂层；3、沸石。
具体实施方式
22.下面根据具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不局限于此。
23.实施例1：一种制备多孔抗菌香味玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1）在容器中按比例加入72%硅溶胶、1.2%分散剂十二烷基苯磺酸钠、15%沸石和0.8%表面改性剂钛酸酯偶联剂，加热搅拌均匀，加热温度为90℃，搅拌时间为2h，得到浆料a；s2）将浆料a降至60℃后，加入1.6%交联剂水玻璃和9.4%造孔剂丙烯酸树脂，加热分散至体系均匀，加热温度为60℃，搅拌时间为1h，得到功能涂料b；s3）玻璃基体表面经过超声波清洗预处理后备用；s4）将功能涂料b通过喷涂的方式，负载于玻璃基体表面；s5）将上述负载后的玻璃基体烧结固化，烧结温度为500℃，烧结时间为45min，冷却，即得到具有多孔结构涂层的玻璃c；s6）将天然香料香味剂和纳米银抗菌剂通过喷涂的方式，渗入上述具有多孔结构涂层的玻璃c，即得到多孔抗菌香味玻璃。
24.实施例2：一种制备多孔抗菌香味玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1）在容器中按比例加入70%硅溶胶、1%分散剂聚乙烯吡咯烷酮、10%沸石和0.5%表面改性剂硅烷偶联剂，加热搅拌均匀，加热温度为80℃，搅拌时间为3h，得到浆料a；s2）将浆料a降至50℃后，加入0.8%交联剂苯丙乳液和17.7%造孔剂环氧树脂，加热分散至体系均匀，加热温度为50℃，搅拌时间为2h，得到功能涂料b；s3）玻璃基体表面经过等离子清洗预处理后备用；s4）将功能涂料b通过刷涂的方式，负载于玻璃基体表面；s5）将上述负载后的玻璃基体烧结固化，烧结温度为400℃，烧结时间为60min，冷却，即得到具有多孔结构涂层的玻璃c；s6）将半合成香料香味剂和植物提取物抗菌剂通过喷涂的方式，渗入上述具有多孔结构涂层的玻璃c，即得到多孔抗菌香味玻璃。
25.实施例3：一种制备多孔抗菌香味玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1）在容器中按比例加入78%硅溶胶、0.8%分散剂聚乙二醇、8%沸石和0.2%表面改性剂铝酸酯偶联剂，加热搅拌均匀，加热温度为80℃，搅拌时间为1h，得到浆料a；s2）将浆料a降至45℃后，加入1%交联剂聚酰亚胺和12%造孔剂氨基树脂，加热分散至体系均匀，加热温度为45℃，搅拌时间为4h，得到功能涂料b；
s3）玻璃基体表面经过化学溶剂清洗预处理后备用；s4）将功能涂料b通过辊涂的方式，负载于玻璃基体表面；s5）将上述负载后的玻璃基体烧结固化，烧结温度为700℃，烧结时间为20min，冷却，即得到具有多孔结构涂层的玻璃c；s6）将合成香料香味剂和纳米氧化锌抗菌剂通过刷涂的方式，渗入上述具有多孔结构涂层的玻璃c，即得到多孔抗菌香味玻璃。
26.将实施例1至3的多孔抗菌香味玻璃分别编号为s1~s3，参照中华人民共和国建材行业标准镀膜抗菌玻璃jc/t 1054
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2007进行抗菌性能测试，测试对象包括金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus) atcc 6538、大肠埃希氏菌(escherichia coli) atcc 25922、白色念珠菌(canidia albicans) atcc 10231，所得结果见表1。
27.表1：编号为s1~s3的多孔抗菌香味玻璃的抗菌性能组别金黄色葡萄球菌抗菌率%大肠埃希氏菌抗菌率%白色念珠菌抗菌率%s1>99%>99%>99%s2>99%>99%>99%s3>99%>99%>99%将实施例1至3的多孔抗菌香味玻璃分别编号为s1~s3，参照国际标准塑料和其他非多孔表面抗病毒活性的测定iso 21702
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2019进行抗病毒测试，测试对象为甲型流感病毒hin1(a/pr/8/34)，宿主名称： mdck细胞，所得结果见表2。
28.表2：编号为s1~s3的多孔抗菌香味玻璃的抗病毒性能组别抗病毒活性值抗病毒活性率%s12.0599.20%s22.1399.52%s33.0599.68%由表1和表2的测试结果表明，本发明的多孔抗菌香味玻璃具有优异的抗菌抗病毒效果。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和结构的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。