CN102327857A

CN102327857A - 一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法

Info

Publication number: CN102327857A
Application number: CN201110146852A
Authority: CN
Inventors: 余水; 乔永亮; 陈玲; 李明仁
Original assignee: Xiamen Runner Industrial Corp
Current assignee: Runner Xiamen Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102327857B

Abstract

一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，涉及一种表面喷涂技术。提供一种具有长期抗菌和抑菌效果的纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法。基材表面处理；喷涂底漆层；表面敏化、活化处理；喷涂纳米镜面层；喷涂紫外光固化抗菌面漆层。工艺流程简单，操作简便安全，而且成本低，使用于自动化、批量化生产，绿色环保；此外本发明的纳米镜面喷镀抗菌层，其抗菌效率高，抗菌时效长。抗菌塑料样品依据JIS Z2801：2000标准进行检测，抗菌效率达到99.99％。

Description

一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种表面喷涂技术，尤其是涉及一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法。

背景技术

进入21世纪以来，塑料制品已成为人们的日常生活中必不可少的一部分，其广泛应用于生活的每一个细节，例如在人们日常接触的各种家用电器(电话、洗衣机、电脑、电器开关等)当中已经大量采用了塑料制品。另一方面由于环境污染等原因，人们日常接触的塑料制品的表面往往会带有大量的细菌，成为一个个细菌污染源和疾病传播源。据统计，全世界每年死亡人数中大约有1700万人是因细菌传染而引起的。那么发展和研究具有抗菌性能的新型镀层制品，对于改善人们的生活环境、减少疾病发生率、保护人类身体健康等方面都具有十分重要的现实意义。

从2003年SARS病毒全球泛滥到最近H1N1流感的全球性爆发，让消费者对食品安全和环境中存在各种病原菌的担心加剧。全球抗菌剂在塑料中应用日益广泛，以满足人们对公共卫生和日常生活需求，全球抗菌剂在塑料中应用的年增长率约为3.5％～4％。北美是使用抗菌剂(包括生物抑制剂)最多的地区，占全球总用量的40％，日本占20％。而日本的人均抗菌剂使用量最大，远超北美和欧洲。根据世界知名的民意调查公司Gallup poll最近发布的一项调查显示，绝大多数的消费者表示愿意购买有抗菌保护的抗菌产品，75％的消费者偏爱选择具有抗菌保护的产品。调查里10人有7人以上透露有用到超过6样抗菌产品。消费者感觉在用途和环境方面有必要使用抗菌加工的制品。

纳米镜面喷镀技术应用化学原理，通过直接喷涂的方式使被涂物表面呈现镜面的金属效果，该技术具有工艺简单，成本低，绿色环保，纳米银镜面层具有抗菌抑菌效果。

中国专利ZL200420071581公开一种表面抗菌耐磨制品，其基材是金属制品、无机材料制品、高分子材料制品，通过物理气相沉积技术在上述基材表面上镀含有银或铜或银铜复合物的硬质膜。该发明的镀层的耐磨性不够好，抗菌性持续效果差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种具有长期抗菌和抑菌效果的纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法。

本发明包括以下步骤：

1)基材表面处理；

在步骤1)中，所述基材可选自塑胶基材、金属基材、陶瓷基材等中的一种；所述基材表面处理中，对塑胶基材可采用火焰处理、常压等离子处理或静电除尘处理等；对金属基材可采用除油活化处理；对陶瓷基材可采用封孔处理。

2)喷涂底漆层；在经过表面处理的基材上喷涂一层底漆层，再流平、烘干；

在步骤2)中，所述底漆层可采用喷涂紫外光固化(UV)底漆层，所述底漆层的厚度可为10～30μm，所述烘干的温度可为50～70℃，所述烘干的时间可为5～10min；所述在紫外线光固化炉内接受照射固化交联的时间可为10～45s；所述底漆层还可采用水性涂料，所述底漆层的厚度可为10～30μm，所述烘干的温度可为50～70℃，所述烘干的时间可为25～30min。

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的基材表面喷敏化活化液，再喷洗、干燥；

在步骤3)中，所述敏化活化液中，每升敏化活化液中含氯化亚锡10～30g，氯化钯0.5～1.5g，氯化氢20～30g，其余为去离子水。

4)喷涂纳米镜面层：在已表面敏化、活化处理后的基材表面喷涂纳米镜面层，然后在纳米镜面层表面喷涂无水亚硫酸纳溶液，再烘干；

在步骤4)中，所述喷涂纳米镜面层，可用双头喷枪对已敏化、活化处理后的基材表面同时喷涂银氨溶液和硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离可为10～20cm，所述纳米镜面层的厚度可为50～200nm；所述烘干的温度可为50～70℃，烘干的时间可为20～30min。

5)喷涂紫外光固化抗菌面漆层：用喷枪对已喷涂纳米镜面层的基材表面喷涂紫外光固化抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，即完成在基材进行纳米镜面喷镀抗菌涂层的工作。

在步骤5)中，所述紫外光固化抗菌面层的厚度可为10～30μm，所述烘干的温度可为50～70℃，烘干的时间可为5～10min，所述照射固化交联的时间可为10～45s；

所述紫外光固化抗菌面漆层中添加的抗菌剂可为有机抗菌剂、无机抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂可选自二氯十辛基异噻唑啉酮(Dichlorooctylisothiazolinone，DCOIT，例如罗门哈斯公司vinyzene的产品)，3-(三甲氧甲硅烷基)丙基十八烷基二甲基氯化铵、DC5700(例如美国道康宁公司的产品)，10，10’-氧代双吩恶砒(OBPA，例如托洛伊公司TroyCorporation的产品)，磷酸酯复合物(例如聚合化学合金公司PolyChem Alloy的产品)，PolySeptL型抗菌剂，正-乙基-1，2-异噻唑啉-3-酮(BBT，例如美国ARCH公司的产品)等抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂的用量可为紫外光固化漆总质量的0.03％～1.0％；

所述无机抗菌剂可选自纳米银、纳米铜等中的至少一种；无机抗菌剂的用量可为涂料质量的0.01％～1.0％。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：工艺流程简单，操作简便安全，而且成本低，使用于自动化、批量化生产，绿色环保；此外本发明的纳米镜面喷镀抗菌层，其抗菌效率高，抗菌时效长。抗菌塑料样品依据JIS Z2801：2000标准进行检测，抗菌效率达到99.99％。

具体实施方式

实施例1

在PP塑料表面进行纳米镜面喷镀抗菌涂层方法，包括以下步骤：

1)PP塑料表面改性处理：对PP塑料表面进行火焰处理，以除去油脂和对其表面改性处理，以提高与底漆之间的结合力。

2)喷涂紫外光固化(UV)底漆层；用喷枪在经过表面改性处理的PP塑料表面上喷涂30μm厚的紫外光固化底漆层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为50℃，烘干时间为10min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为45s。

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的PP塑料表面喷敏化活化液，后超纯水喷洗、干燥，所述敏化活化液中含氯化亚锡10g/L，含氯化钯0.5g/L，氯化氢20g/L，其余为去离子水；

4)纳米镜面喷镀层：用双头喷枪对已敏化活化处理后的PP塑料表面同时喷涂银氨溶液、硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离为20cm，喷涂后形成50纳米厚的镜面层，然后镜面层表面喷涂无水亚硫酸纳溶液，对镜面成起稳定化作用，阻止镜面层被氧化，烘干的温度可为50℃，时间为30min。

5)喷涂紫外光固化(UV)抗菌面漆层。用喷枪对已喷涂纳米镜面层的PP塑料表面喷涂30μm厚的紫外光固化(UV)抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为50℃，烘干时间为10min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为45s。

所述紫外光固化(UV)抗菌面漆层中添加的抗菌剂为美国ARCH公司的正-乙基-1，2-异噻唑啉-3-酮(BBT)的抗菌剂，其用量为上述紫外光固化(UV)漆质量的1.0％。

样品依据JIS Z2801：2000 Antimicrobial-Test for antimicrobial activity and efficacy标准进行检测，检测结果如表1所示。

表1

实施例2

在ABS塑料表面进行纳米镜面喷镀抗菌涂层方法，包括以下步骤：

1)ABS塑料表面改性处理：对ABS塑料表面进行常压等离子处理和静电除尘处理，以除去油脂和对其表面改性处理，以提高与底漆之间的结合力。

2)喷涂紫外光固化(UV)底漆层；用喷枪在经过表面改性处理的ABS塑料表面上喷涂10μm厚的紫外光固化底漆层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为60℃，烘干时间为8min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为30s。

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的ABS塑料表面喷敏化活化液，后超纯水喷洗、干燥，所述敏化活化液中含氯化亚锡30g/L，含氯化钯1.5g/L，氯化氢30g/L，其余为去离子水；

4)纳米镜面喷镀层：用双头喷枪对已敏化活化处理后的ABS塑料表面同时喷涂银氨溶液、硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离为10cm，喷涂后形成200纳米厚的镜面层，然后镜面层表面喷涂无水亚硫酸纳溶液，对镜面成起稳定化作用，阻止镜面层被氧化，烘干的温度可为60℃，时间为20min。

5)喷涂紫外光固化(UV)抗菌面漆层。用喷枪对已喷涂纳米镜面层的ABS塑料表面喷涂10μm厚的紫外光固化(UV)抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为60℃，烘干时间为8min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为30s。

所述紫外光固化(UV)抗菌面漆层中添加的抗菌剂为托洛伊公司(Troy Corporation)的10，10’-氧代双吩恶砒(OBPA)抗菌剂，其用量为上述紫外光固化(UV)漆质量的0.03％。

实施例3

在PC塑料表面进行纳米镜面喷镀抗菌涂层方法，包括以下步骤：

1)PC塑料表面改性处理：对PC塑料表面进行常压等离子处理和静电除尘处理，以除去油脂和对其表面改性处理，以提高与底漆之间的结合力。

2)喷涂紫外光固化(UV)底漆层；用喷枪在经过表面改性处理的PC塑料表面上喷涂20μm厚的紫外光固化底漆层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为70℃，烘干时间为5min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为10s。

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的PC塑料表面喷敏化活化液，后超纯水喷洗、干燥，所述敏化活化液中含氯化亚锡20g/L，含氯化钯1g/L，氯化氢25g/L，其余为去离子水；

4)纳米镜面喷镀层：用双头喷枪对已敏化活化处理后的PC塑料表面同时喷涂银氨溶液、硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离为15cm，喷涂后形成100nm厚的镜面层，然后镜面层表面喷涂无水亚硫酸纳溶液，对镜面成起稳定化作用，阻止镜面层被氧化，烘干的温度可为70℃，时间为25min。

5)喷涂紫外光固化(UV)抗菌面漆层。用喷枪对已喷涂纳米镜面层的PC塑料表面喷涂20μm厚的紫外光固化(UV)抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为70℃，烘干时间为5min，烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为10s。

所述紫外光固化(UV)抗菌面漆层中添加的抗菌剂为美国道康宁公司的3-(三甲氧甲硅烷基)丙基十八烷基二甲基氯化铵，DC5700抗菌剂，其用量为上述紫外光固化(UV)漆质量的0.5％。

实施例4

在金属表面进行纳米镜面喷镀抗菌涂层方法，包括以下步骤：

1).金属表面改性处理：对金属表面进行除油活化处理；

2)喷涂底漆层；用喷枪在经过表面改性处理的金属表面上喷涂水性涂料，底漆层的厚度可为15μm，烘干的温度可为70℃，烘干的时间为25min；

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的金属表面喷敏化活化液，后超纯水喷洗、干燥，所述敏化活化液中含氯化亚锡15g/L，含氯化钯0.7g/L，氯化氢27g/L；

4)纳米镜面喷镀层：用双头喷枪对已敏化活化处理后的金属表面同时喷涂银氨溶液、硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离为20cm，喷涂后形成80纳米厚的镜面层，然后镜面层表面喷涂无水亚硫酸纳溶液，对镜面成起稳定化作用，阻止镜面层被氧化，烘干的温度可为70℃，时间为25min。

5)喷涂紫外光固化(UV)抗菌面漆层。用喷枪对已喷涂纳米镜面层的金属表面喷涂25μm厚的紫外光固化(UV)抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为70℃，烘干的时间为5min烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为20s。

所述紫外光固化(UV)抗菌面漆层中添加的抗菌剂为纳米银，其用量为上述水性涂料质量的0.01％。

实施例5

在陶瓷表面进行纳米镜面喷镀抗菌涂层方法，包括以下步骤：

1)陶瓷表面改性处理：对陶瓷表面进行封孔处理；

2)喷涂底漆层；用喷枪在经过表面改性处理的陶瓷表面上喷涂水性涂料，底漆层的厚度可为30μm，烘干的温度可为50℃，烘干的时间为30min；

3)表面敏化、活化处理：用喷枪对已喷涂底漆层的金属表面喷敏化活化液，后超纯水喷洗、干燥，所述敏化活化液中含氯化亚锡10g/L，含氯化钯0.9g/L，氯化氢25g/L，其余为去离子水；

5)喷涂紫外光固化(UV)抗菌面漆层。用喷枪对已喷涂纳米镜面层的PA6塑料表面喷涂25μm厚的紫外光固化(UV)抗菌面层后，再送入红外线烘炉，进行喷漆膜层流平、烘干，烘干的温度可为70℃，烘干的时间为5min烘干后的喷漆膜层在紫外线光固化炉内接受照射固化交联，其时间为20s。

所述紫外光固化(UV)抗菌面漆层中添加的抗菌剂为纳米铜，其用量为上述水性涂料质量的1.0％。

Claims

1.一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)基材表面处理；

2.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤1)中，所述基材选自塑胶基材、金属基材、陶瓷基材中的一种；所述基材表面处理中，对塑胶基材采用火焰处理、常压等离子处理或静电除尘处理；对金属基材采用除油活化处理；对陶瓷基材采用封孔处理。

3.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤2)中，所述底漆层采用喷涂紫外光固化底漆层，所述底漆层的厚度为10～30μm，所述烘干的温度为50～70℃，所述烘干的时间为5～10min；所述在紫外线光固化炉内接受照射固化交联的时间为10～45s。

4.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤2)中，所述底漆层为水性涂料层，所述底漆层的厚度为10～30μm，所述烘干的温度为50～70℃，所述烘干的时间为25～30min。

5.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤3)中，所述敏化活化液中，每升敏化活化液中含氯化亚锡10～30g，氯化钯0.5～1.5g，氯化氢20～30g，其余为去离子水。

6.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤4)中，所述喷涂纳米镜面层，是用双头喷枪对已敏化、活化处理后的基材表面同时喷涂银氨溶液和硼氢化钠溶液，喷枪口距基材表面的距离为10～20cm。

7.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤4)中，所述纳米镜面层的厚度为50～200nm；所述烘干的温度为50～70℃，烘干的时间为20～30min。

8.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤5)中，所述紫外光固化抗菌面层的厚度为10～30μm，所述烘干的温度为50～70℃，烘干的时间为5～10min，所述照射固化交联的时间为10～45s。

9.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤5)中，所述紫外光固化抗菌面漆层中添加的抗菌剂为有机抗菌剂、无机抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂选自二氯十辛基异噻唑啉酮、3-(三甲氧甲硅烷基)丙基十八烷基二甲基氯化铵、DC5700、10，10’-氧代双吩恶砒、磷酸酯复合物、PolySept L型抗菌剂，正-乙基-1，2-异噻唑啉-3-酮抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂的用量为紫外光固化漆总质量的0.03％～1.0％。

10.如权利要求1所述的一种纳米镜面喷镀抗菌涂层的方法，其特征在于在步骤5)中，所述无机抗菌剂选自纳米银、纳米铜中的至少一种；无机抗菌剂的用量为涂料质量的0.01％～1.0％。