CN101837670A - 超亲水性多功能涂层表面及制备方法 - Google Patents

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张敬曾
聂学渊
张春显
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张春显
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Abstract

该发明是关于制备一个超亲水性多功能涂层表面,该涂层表面由氧化物作为衬底层和金属铜颗粒作为表面层复合而成,该涂层表面可打印、可书写,并有抗微生物和细菌功能,用于标签、包装、隔热、抗细菌、抗异味和湿度控制。

Description

超亲水性多功能涂层表面及制备方法
技术领域
[0001] 该发明专利是关于制备一个超亲水性多功能涂层表面,该涂层表面由氧化物作为衬底层和金属铜颗粒作为表面层复合而成。该涂层表面可隔热、可打印、可书写,并有抗微 生物和细菌功能,用于标签、包装、隔热、抗细菌、抗异味和湿度控制。
背景技术
[0002] 金属铜具有杀菌功能,它能有效的杀灭大肠肝菌、葡萄球菌和许多其它抗抗生素 的微生物和细菌。然而,不锈钢和铝合金不具有杀菌功能。可是,大量的医院、学校、机关、 工厂、购物和商务中心、餐馆和其它公共建筑设施的门把手、水龙头、厕所用具、座椅扶手、 栏杆扶手以及公共交通扶手等是用不锈钢和铝合金制成。为了减少细菌和病毒的接触感 染,不锈钢和铝合金表面希望镀上一层金属铜和铜合金,但是,直接镀铜和铜合金于钢和铝 表面会造成腐蚀现象发生。为了使接触表面既具有杀菌功能又具有防腐蚀效果,该发明提 出了一种超亲水性多功能涂层表面及其制备方法,该发明的涂层表面是由氧化物作为衬底 层和金属铜颗粒作为表面层复合组成,其金属铜颗粒具有杀菌效果,其氧化物具有防腐蚀 功能和隔热性。
[0003] 该发明的氧化物和金属铜颗粒复合表面形貌使得该复合涂层表面具有超亲水性, 可隔热、可打印、可书写,并具有抗微生物和抗细菌的功能,用于标签、包装、抗细菌、抗异味 和湿度控制。
发明内容
[0004] 该发明提出了一种超亲水性多功能涂层表面及其制备方法,该发明的涂层表面是 由氧化物作为衬底层和金属铜颗粒作为表面层复合而组成。当被涂层的物件是由铝、镁、钛 和锆及合金制成时,电解质等离子氧化的方法用于制备其衬底层氧化物。然后,用电镀、热 喷涂和冷喷涂的方法在衬底层氧化物之上制备一层金属铜颗粒作为表面层。
[0005] 当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷时,真空复合沉积氧化物和金属铜颗粒的方 法用于制备其涂层表面。然后,选择性的侵蚀氧化物以便涂层表面上部分暴露金属铜颗粒。 真空复合沉积方法包括蒸发沉积、溅射沉积和阴极弧沉积。
[0006] 该复合涂层的金属铜颗粒提供杀菌效果,该复合涂层的氧化物提供防腐蚀功能和 隔热性。
[0007] 该发明的氧化物和金属铜颗粒复合表面形貌使得该复合涂层表面具有超亲水性, 可隔热、可打印、可书写,并具有抗微生物和抗细菌的功能,用于标签、包装、抗细菌、抗异味 和湿度控制。
附图说明
[0008] 下面结合附图和实施例子对本发明进一步说明。
[0009] 图1是本发明的涂层截面及亲水性示意图:(a)氧化物涂层截面;(b)金属铜颗粒和氧化物复合涂层截面;(C)氧化物涂层亲水性;(d)金属铜颗粒和氧化物复合涂层超亲水 性。
[0010] 图2是本发明的涂层截面及亲水性示意图:(a)选择性地氧化物侵蚀之前的金属 铜颗粒和氧化物复合涂层截面;(b)选择性地氧化物侵蚀之后的金属铜颗粒和氧化物复合 涂层截面;(c)侵蚀之前的金属铜颗粒和氧化物复合涂层亲水性;(d)侵蚀之后的金属铜颗 粒和氧化物复合涂层超亲水性。
具体实施方式
[0011] 本发明是要使其复合涂层具有超极亲水性,并具有增强的杀菌效果、防腐蚀性和 隔热功能。
[0012] 当被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆及合金1制成时,首先用电解质等离子氧化的 方法制备一层氧化物作为衬底层2(图1)。在电解质等离子氧化的过程中,物件浸没于碱性 电解质中,连接到电源上。当电压升高到100伏以上时,物件表面产生等离子放电和氧化, 从而形成一层氧化物2 (图la)。
[0013] 然后,用电镀、热喷涂和冷喷涂的方法在衬底层氧化物之上制备一层金属铜颗粒3 作为表面层(图lb)。
[0014] 单层的氧化物涂层亲水性不高,水以水珠4的形式附着于氧化物表面(图Ic)。本 发明的金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超极亲水性,水珠5能均勻分散到复合涂层表面 (图 Id)。
[0015] 当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷1时,真空复合沉积氧化物2和金属铜颗粒3 的方法用于制备其涂层表面(图2a)。然后,选择性地侵蚀氧化物2以便涂层表面上部分暴 露金属铜颗粒3 (图2b)。真空复合沉积方法包括蒸发沉积、溅射沉积和阴极弧沉积。
[0016] 氧化物侵蚀之前的金属铜颗粒和氧化物复合涂层亲水性不高,水以水珠4的形式 附着于氧化物表面(图2c)。本发明即侵蚀之后的金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超极 亲水性,水珠5能均勻分散到复合涂层表面(图2d)。
[0017] 在该金属铜颗粒和氧化物复合涂层中,金属铜颗粒提供杀菌效果,氧化物提供防 腐蚀功能和隔热性。
[0018] 本发明的氧化物和金属铜颗粒复合表面形貌使得该复合涂层表面具有超亲水性, 可隔热、可打印、可书写,并具有抗微生物和抗细菌的功能,用于标签、包装、抗细菌、抗异味 和湿度控制。
[0019] 实施例1
[0020] 被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆及合金制成,用电解质等离子氧化的方法制备一 层氧化物作为衬底层。在电解质等离子氧化的过程中,物件浸没于碱性电解质中,连接到电 源上。当电压升高到100伏以上时,物件表面产生等离子放电和氧化,从而形成一层氧化 物。该氧化物涂层不反光,可打印、可书写,用于有耐高温和防火要求的标签、包装等。
[0021] 实施例2
[0022] 被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆及合金制成,用电解质等离子氧化的方法首先制 备一层氧化物作为衬底层。氧化物衬底层表面有许多小坑,然后,用电镀的方法镀一层金属 铜颗粒作为表面层。铜颗粒是镀进并嵌入氧化物衬底层表面的小坑上,该金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超亲水性,从而使铜能更好与细菌接触,其灭菌效果大大增强。该复合涂 层能在1-3小时之内杀灭各种细菌,包括各种杆菌、球菌和螺旋菌。
[0023] 实施例3
[0024] 被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆及合金制成,用电解质等离子氧化的方法首先制 备一层氧化物作为衬底层。氧化物衬底层表面有许多小坑,然后,用热喷涂和冷喷涂的方法 喷镀一层金属铜颗粒作为表面层。该金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超亲水性,从而使 铜能更好与细菌接触,其灭菌效果大大增强。该复合涂层能在1-3小时之内杀灭各种细菌, 包括各种杆菌、球菌和螺旋菌。
[0025] 实施例4
[0026] 当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷时,真空复合沉积氧化物和金属铜颗粒的方 法用于制备其涂层表面。然后,选择性地侵蚀氧化物以便涂层表面上部分暴露金属铜颗粒。 真空复合沉积方法包括蒸发沉积、溅射沉积和阴极弧沉积。该复合涂层的金属铜颗粒提供 杀菌效果,该复合涂层的氧化物提供防腐蚀功能和隔热性。该复合涂层能在1-3小时之内 杀灭各种细菌,包括各种杆菌、球菌和螺旋菌。
[0027] 实施例5
[0028] 该金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超亲水性和增强的灭菌效果,用于医院、学 校、购物及商务中心、餐馆和其它公共建筑设施的门把手、水龙头、厕所用具、座椅扶手、栏 杆扶手、公共交通扶手以及其他公共场所公众经常性反复接触的所有物件。
[0029] 实施例6
[0030] 该金属铜颗粒和氧化物复合涂层具有超亲水性和增强的灭菌效果,用于医院、学 校、机关、工厂、购物及商务中心、旅馆、餐馆和其它公共建筑,以及交通工具如汽车、火车、 船舶等的空调系统,以便其抗细菌、抗异味和湿度控制。

Claims (10)

  1. 一种超亲水性多功能涂层表面及其制备方法,其特征在于该涂层表面由氧化物作为衬底层和金属铜颗粒作为表面层复合而组成。
  2. 2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆 及合金制成时,所述的氧化物涂层作为衬底层是用电解质等离子氧化的方法制成,该氧化 物表面有大量小坑,所述的作为表面层的金属铜颗粒是由铜和铜合金组成,是用电镀的方 法制备而成。
  3. 3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当被涂层的物件是由铝、镁、钛和锆 及合金制成时,所述的氧化物涂层作为衬底层是用电解质等离子氧化的方法制成,该氧化 物表面有大量小坑。所述的作为表面层的金属铜颗粒是由铜和铜合金组成,是用热喷涂和 冷喷涂的方法制备而成。
  4. 4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷 时,真空复合蒸发沉积氧化物和金属铜颗粒的方法用于制备所述的涂层表面,然后,选择性 地侵蚀其氧化物以便涂层表面上部分暴露金属铜颗粒。
  5. 5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷 时,真空复合溅射沉积氧化物和金属铜颗粒的方法用于制备所述的涂层表面,然后,选择性 地侵蚀其氧化物以便涂层表面上部分暴露金属铜颗粒。
  6. 6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当被涂层的物件是钢件、塑料和陶瓷 时,真空复合阴极弧沉积氧化物和金属铜颗粒的方法用于制备所述的涂层表面,然后,选择 性地侵蚀其氧化物以便涂层表面上部分暴露金属铜颗粒。
  7. 7.根据权利要求1所述的涂层表面及其制备方法,其特征在于:所述的氧化物和金属 铜颗粒复合表面形貌使得所述的涂层表面具有超亲水性、隔热性和抗微生物和抗细菌性。
  8. 8.根据权利要求1所述的涂层表面及其制备方法,其特征在于:所述的氧化物和金属 铜颗粒复合表面形貌使得所述的涂层表面具有可打印、可书写和隔热效果,用于标签和包 装。
  9. 9.根据权利要求1所述的涂层表面及其制备方法,其特征在于:所述的氧化物和金属 铜颗粒复合表面形貌使得所述的涂层表面具有抗微生物和抗细菌的功能,用于抗细菌和抗 异味。
  10. 10.根据权利要求1所述的涂层表面及其制备方法,其特征在于:所述的氧化物和金属 铜颗粒复合表面形貌使得所述的涂层表面具有超亲水、抗微生物和防腐功能,用于空调系 统及湿度控制。
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