一种光催化抗菌涂层及其制备装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种光催化抗菌涂层及其制备装置。


背景技术：

[0002]
光催化抗菌是近年来新兴的一种抗菌方法。纳米二氧化钛(tio2)作为光催化材料的典型代表，具有价廉、无毒、稳定性好、抗菌效果持久、净化空气以及自清洁等优点，二氧化钛添加量过多会使薄膜的光学性能显著下降，造成的雾度在一些对光学性能要求高的薄膜产品上无法接受。涂布液烘干后二氧化钛粒子多数埋没在涂层中。而二氧化钛杀菌原理首先需要多孔质吸附细菌，然后由其产生的羟基自由基和氧离子这样的高能量物质对细菌等有机物进行氧化分解。二氧化钛隐藏在涂层下直接导致二氧化钛与细菌接触不足，无法最大发挥抗菌效果。且二氧化钛的抗菌效果是由光催化来实现的，无光照情况下没有明显抗菌作用，使用环境存在较大局限。


技术实现要素：

[0003]
本发明主要解决的技术问题是提供一种同时使用载银纳米、二氧化钛这两种抗菌材料的功能性涂层及其制备装置，能够既具有纳米二氧化钛本身的可见光和紫外光下杀菌、抗病毒，降解有机物、自清洁的作用，又具有在无光源情况下纳米银强效抗菌、杀灭病毒作用。
[0004]
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光催化抗菌涂层，包括：质量百分比1-10%的载银纳米二氧化钛、质量百分比5-10%的表面活性剂、质量百分比30-70%的耐刮剂和质量百分比20-60%的溶剂，将载银纳米二氧化钛与表面活性剂在溶剂中进行预分散，再将预分散获得的分散液与耐刮剂、溶剂再混合，得到抗菌液；再将抗菌液中团聚的纳米颗粒进行过滤，最后将抗菌液涂布于基材上，经热固化、uv光固化得到抗菌涂层。
[0005]
在本发明一个较佳实施例中，溶剂包括甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮和甲基异丁酮等有机溶剂中的一种或几种任意比例的混合物。
[0006]
在本发明一个较佳实施例中，表面活性剂包括油酸类或硅烷偶联剂类。
[0007]
在本发明一个较佳实施例中，耐刮剂包括质量百分比为40-50%的树脂、0.5%-2%的活性稀释剂、4-8%的光引发剂、0.02-0.04%流平剂和40-55%溶剂的混合物，其中树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种组合的混合物，活性稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、新癸酸缩水甘油脂、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚及其他环氧化合物；光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮及其他自由基光引发剂，流平剂包括丙烯酸树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂一种或多种混合，溶剂包括甲苯或丁酮。
[0008]
在本发明一个较佳实施例中，载银二氧化钛粒径为10~50 nm。
[0009]
在本发明一个较佳实施例中，抗菌涂层厚度为0.5~3 μm。
[0010]
在本发明一个较佳实施例中，热固化的温度为50~150℃，固化时间为30s-60s，uv光固化的uv灯功率为50~444 mj/cm2。
[0011]
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光催化抗菌涂层的制备装置，按照制备工序依次包括：搅拌装置，包括造液桶和搅拌轴，搅拌轴在造液桶内沿x轴、z轴方向往复移动，造液桶的出口通过输液管道与涂布装置连接；涂布装置，包括辊组件和料桶，造液桶的出口通过输液管道与料桶连接，所述料桶与辊组件连接，辊组件作用于基材上，所述基材设于传送履带上；热固化装置，包括烘箱，所述烘箱设于传送履带上方，基材由传送履带送至烘箱内；光固化装置，包括uv灯照射腔，所述uv灯照射腔设于烘箱出口方向的传送履带上方，通过传动履带将热固化装置与光固化装置串联连接。
[0012]
在本发明一个较佳实施例中，所述热固化装置与光固化装置内均设有除静电装置。
[0013]
在本发明一个较佳实施例中，所述输液管道上设有若干道过滤筛组件，用于过滤料液中的颗粒。
[0014]
本发明的有益效果是：本发明的涂层含有载银二氧化钛的纳米颗粒，既具有纳米二氧化钛本身的可见光和紫外光下杀菌、抗病毒，降解有机物、自清洁的作用，又具有在无光照情况下纳米银强效抗菌、杀灭病毒作用；制备装置采用热固化、光固化与除静电装置组合方式，通过电离空气保持下方1m范围内膜材正负电荷平衡，提升产品质量，节约设备成本，保障安全生产。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本发明光催化抗菌涂层制备工艺一较佳实施例的流程图；图2是本发明光催化抗菌涂层制备装置一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0016]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0017]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0019]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0022]
本发明包括：实施例1：一种光催化抗菌涂层，包括：质量百分比4%的载银纳米二氧化钛、质量百分比6%的油酸类表面活性剂、质量百分比40%的聚氨酯丙烯酸酯和光引发剂混合助剂、质量百分比50%的乙酸乙酯。
[0023]
实施例2：一种光催化抗菌涂层，包括：质量百分比7.5%的载银纳米二氧化钛、质量百分比12.5%的硅烷偶联剂类表面活性剂、质量百分比40%的耐刮剂、质量百分比40%的甲基异丁酮。
[0024]
实施例3：一种光催化抗菌涂层，包括：质量百分比10%的载银纳米二氧化钛、质量百分比10%的硅烷偶联剂类表面活性剂、质量百分比30%的耐刮剂、质量百分比35%的丙酮和15%的丁酮混合溶剂。
[0025]
实施例1-3的制备工艺包括：先将载银纳米二氧化钛与表面活性剂在溶剂中进行预分散1，再将预分散获得的分散液与耐刮剂、溶剂再混合，得到抗菌液2；再将抗菌液中团聚的纳米颗粒进行过滤3，最后将抗菌液涂布于基材上4，经热固化5、uv光固化6得到抗菌涂层7，如图1所示。
[0026]
其中，抗菌液涂布厚度为0.5~3 μm，热固化的温度为50~150℃，固化时间为30s-60s，uv光固化的uv灯功率为50~444 mj/cm2。载银二氧化钛粒径为10~50 nm。
[0027]
耐刮剂包括质量百分比为40-50%的树脂、0.5%-2%的活性稀释剂、4-8%的光引发剂、0.02-0.04%流平剂和40-55%溶剂的混合物，其中树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或多种组合的混合物，活性稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、新癸酸缩水甘油脂、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚等环氧
化合物。光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮等自由基光引发剂，流平剂包括丙烯酸树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种混合，溶剂为甲苯或丁酮。
[0028]
本发明的光催化抗菌涂层利用银的掺杂降低二氧化钛的禁带宽度，提升了对太阳光的利用率，增强二氧化钛的光催化性能。由于纳米银的强效抗菌作用，二氧化钛的用量得以减少，对产品光学性能的影响降低。负载于二氧化钛的纳米银弥补了二氧化钛有效成分少，抗菌能力薄弱的缺点，并且不受光照影响，在无光环境仍能正常使用。比起纯粹的纳米银抗菌膜更是增加了自清洁功能。
[0029]
本发明的光催化抗菌涂层的制备装置，如图2所示，按照制备工序依次包括：搅拌装置，包括造液桶8和搅拌轴9，搅拌轴9在造液桶8内沿x轴、z轴方向往复移动，造液桶8的出口通过输液管道10与涂布装置连接；设有若干道过滤筛组件11，用于过滤料液中的颗粒，确保较佳的涂布效果。
[0030]
涂布装置，包括辊组件12和料桶，造液桶8的出口通过输液管道10与料桶连接，所述料桶与辊组件12连接，辊组件12作用于基材13上，所述基材13设于传送履带14上；辊组件12的涂布厚度为0.5~3 μm。
[0031]
热固化装置，包括烘箱15，所述烘箱15设于传送履带14上方，基材13由传送履带14送至烘箱15内；热固化的温度为50~150℃，固化时间为30s-60s。
[0032]
光固化装置，包括uv灯照射腔16，uv灯功率为50~444 mj/cm2。所述uv灯照射腔16设于烘箱15出口方向的传送履带14上方，通过传动履带14将热固化装置与光固化装置串联连接。光固化装置也可通过调节辐射强度以缩短光固化时间或减少串联设备数量，节约设备成本。
[0033]
本发明的涂层含有载银二氧化钛的纳米颗粒，既具有纳米二氧化钛本身的可见光和紫外光下杀菌、抗病毒，降解有机物、自清洁的作用，又具有在无光照情况下纳米银强效抗菌、杀灭病毒作用。
[0034]
所述热固化装置与光固化装置内均设有除静电装置17。固化设备加装除静电装置17，通过电离空气保持下方1m范围内膜材正负电荷平衡，提升产品质量，保障安全生产。
[0035]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。