CN102691046B - 抗菌镀膜件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有持久抗菌效果且适用多种环境的抗菌镀膜件，其包括基材，形成于基材表面的若干二氧化钛层和若干金属铜层，该若干二氧化钛层和若干金属铜层交替排布。所述二氧化钛层对金属铜层中铜离子的快速溶出起到阻碍作用，从而可缓释铜离子的溶出，使金属铜层具有长效的抗菌效果；同时所述抗菌镀膜件适用于多种环境，在没有光照的条件下，抗菌镀膜件主要依靠金属铜层起到抗菌效果，在光照的条件下，二氧化钛层可发挥其抗菌效果，使抗菌镀膜件具有更强的抗菌效果。此外，本发明还提供一种所述抗菌镀膜件的制备方法。

Description

抗菌镀膜件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌镀膜件及其制备方法。
背景技术
有害细菌的传播和感染严重威胁着人类的健康，尤其是近年来SARS病毒、禽流感等的传播和感染，使抗菌材料在日常生活中的应用迅速发展起来。目前常用的抗菌材料有两种，金属抗菌材料和光催化抗菌材料。常见的金属抗菌材料为铜、锌及银等，它们的抗菌机理是﹕抗菌金属缓慢释放出金属离子如Cu2+、Zn2+，当微量的具有杀菌性的金属离子与细菌等微生物接触时，该金属离子依靠库伦力与带有负电荷的微生物牢固吸附，金属离子穿透细胞壁与细菌体内蛋白质上的巯基、氨基发生反应，使蛋白质活性破坏，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡，从而达到杀菌的目的。常见的光催化抗菌材料为二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)。二氧化钛的抗菌原理是：在水和空气的体系中，太阳光、紫外线的照射下，二氧化钛表面产生具有强的氧化作用的活性物质·OH和O2·，能起到杀死细菌的作用。
但是随着金属离子的消耗流失，金属抗菌材料的抗菌效果会逐渐减低。而光催化抗菌材料只有在光照射的条件下，才能较好地发挥其抗菌效果。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种抗菌效果持久且适用多种环境下使用的抗菌镀膜件。
另外，还有必要提供一种上述抗菌镀膜件的制备方法。
一种抗菌镀膜件，其包括基材，形成于基材表面的若干二氧化钛层和若干金属铜层，该若干二氧化钛层和若干金属铜层交替排布，且该抗菌镀膜件的最外层为二氧化钛层。
一种抗菌镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供基材；
在该基材的表面形成二氧化钛层；
在该二氧化钛层的表面形成金属铜层；
重复交替形成二氧化钛层和金属铜层以形成最外层为二氧化钛层的抗菌镀膜件。
本发明抗菌镀膜件在基材表面交替溅镀二氧化钛层和金属铜层，二氧化钛层对金属铜层中铜离子的快速溶出起到阻碍作用，从而可缓释铜离子的溶出，使金属铜层具有长效的抗菌效果，相应延长了抗菌镀膜件的使用寿命；同时所述抗菌镀膜件适用于多种环境，在没有光照的条件下，抗菌镀膜件主要依靠金属铜层起到抗菌效果，在光照的条件下，二氧化钛层可发挥其抗菌效果，使抗菌镀膜件具有更强的抗菌效果。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的抗菌镀膜件的剖视图；
图2为本发明一较佳实施例真空镀膜机的俯视示意图。
主要元件符号说明
抗菌镀膜件 10
基材 11
打底层 13
二氧化钛层 15
金属铜层 17
真空镀膜机 20
镀膜室 21
钛靶 23
铜靶 24
轨迹 25
真空泵 30
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施方式的抗菌镀膜件10包括基材11、形成于基材11表面的打底层13，形成于打底层13表面的若干二氧化钛层15和若干金属铜层17，该若干二氧化钛层15和若干金属铜层17交替排布，其中与所述打底层13直接相结合的是二氧化钛层15，且抗菌镀膜件10的最外层为二氧化钛层15。所述若干二氧化钛层15和若干金属铜层17的总厚度为0.5～1.2μm。本实施例中，所述若干二氧化钛层15和若干金属铜层17的层数分别可在2～10层之间。
该基材11的材质优选为不锈钢，但不限于不锈钢。
该打底层13可以磁控溅射的方式形成。该打底层为一金属钛层。该打底层13的厚度为50～100nm。
该若干二氧化钛层15可以磁控溅射的方式形成。所述每一二氧化钛层15的厚度为30～120nm。
该若干金属铜层17可以磁控溅射的方式形成。所述每一金属铜层17的厚度为40～160nm。所述每一金属铜层17位于二相邻的二氧化钛层15中之间，可缓释金属铜层17中金属铜离子的溶出，使金属铜层17具有长效的抗菌效果。
本发明一较佳实施方式的抗菌镀膜件10的制备方法，其包括如下步骤：
提供基材11，该基材11的材质优选为不锈钢，但不限于不锈钢。
对该基材11进行表面预处理。该表面预处理可包括常规的对基材11进行无水乙醇的超声波清洗及烘干等步骤。
结合参阅图2，提供一真空镀膜机20，该真空镀膜机20包括一镀膜室21及连接于镀膜室21的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室21抽真空。该镀膜室21内设有转架(未图示)、二钛靶23和二铜靶24。转架带动基材11沿圆形的轨迹25公转，且基材11在沿轨迹25公转时亦自转。
采用磁控溅射法在经预处理后的基材11的表面溅镀打底层13，该打底层13为一金属钛层。溅镀该打底层13在所述真空镀膜机20中进行，使用钛靶23。溅镀时，开启钛靶23，设置钛靶23的功率为5～12kw，通入工作气体氩气，氩气流量为100～300sccm，对基材11施加-50～-200V的偏压，镀膜温度为50～250℃，镀膜时间为5～10min。该打底层13的厚度为50～100nm。
继续采用磁控溅射法在所述打底层13的表面溅镀二氧化钛层15。继续使用钛靶23，设置钛靶23的功率为5～12kw，通入反应气体氧气，氧气流量为50～200sccm，通入工作气体氩气，氩气流量为100～300sccm，对基材11施加偏压大小为-50～-200V，镀膜温度为50～250℃，镀膜时间为5～15min。该二氧化钛层15的厚度为30～120nm。
继续采用磁控溅射法在所述二氧化钛层15的表面溅镀金属铜层17。使用铜靶24，关闭钛靶23，开启铜靶24，设置铜靶24的功率为2～8kw，通入工作气体氩气，氩气流量为100～300sccm，对基材11施加的偏压大小为-50～-200V，镀膜时间为5～15min。该金属铜层17的厚度为40～160nm。
参照上述步骤，重复交替溅镀二氧化钛层15和金属铜层17，且使抗菌镀膜件10的最外层为二氧化钛层15。交替溅镀的次数总共为2～10次。所述若干二氧化钛层15和若干金属铜层17的总厚度为0.5～1.2μm。
下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1
本实施例所使用的真空镀膜机20为磁控溅射镀膜机。
本实施例所使用的基材11的材质为不锈钢。
溅镀打底层13：钛靶23的功率为8kw，氩气流量为150sccm，基材11的偏压为-100V，镀膜温度为120℃，镀膜时间为10min；该打底层13的厚度为100nm；
溅镀二氧化钛层15：钛靶23的功率为8kw，氩气流量为150sccm，氧气流量为70sccm，基材11的偏压为-100V，镀膜温度为120℃，镀膜时间为10min；该二氧化钛层的厚度为50nm。
溅镀金属铜层17：铜靶24的功率为5kw，基材11的偏压为-100V，氩气流量为150sccm，镀膜温度为120℃，镀膜时间为3min；该金属铜层17的厚度为60nm。
重复交替溅镀二氧化钛层15和金属铜层17的步骤，溅镀二氧化钛层15的次数为8次，溅镀金属铜层17的次数为7次。
实施例2
本实施例所使用的真空镀膜机20和基材11均与实施例1中的相同。
溅镀打底层13：钛靶23的功率为8kw，氩气流量为150sccm，基材11的偏压为-100V，镀膜温度为120℃，镀膜时间为5min；该打底层13的厚度为50nm；
溅镀二氧化钛层15：钛靶23的功率为10kw，氩气流量为150sccm，氧气流量为100sccm，基材11的偏压为-100V，镀膜温度为120℃，镀膜时间为15min；该二氧化钛层的厚度为90nm。
溅镀金属铜层17：铜靶24的功率为5kw，基材11的偏压为-100V，氩气流量为150sccm，镀膜温度为120℃，镀膜时间为5min；该金属铜层17的厚度为100nm。
重复交替溅镀二氧化钛层15和金属铜层17的步骤，溅镀二氧化钛层15的次数为5次，溅镀金属铜层17的次数为4次。
抗菌性能测试
将上述制得的抗菌镀膜件10进行抗菌性能测试，抗菌测试参照HG/T3950-2007标准进行，具体测试方法如下：取适量菌液滴于实施例所制得的抗菌镀膜件10和未处理的不锈钢样品上，用灭菌覆盖膜覆盖抗菌镀膜件10和未处理的不锈钢样品，置于灭菌培养皿中，在温度为37±1℃，相对湿度为RH>90%条件下培养24h。然后取出，用20ml洗液反复冲洗样品及覆盖膜，摇匀后取洗液接种于营养琼脂培养基中，在温度为37±1℃下的条件下培养24~48h后活菌计数。
测试结果：实施例1和2所制得的抗菌镀膜件10对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到99%。
本发明所述抗菌镀膜件10在基材11表面交替溅镀二氧化钛层15和金属铜层17，所述每一金属铜层17位于二相邻的二氧化钛层15中之间，二氧化钛层15对金属铜层17中铜离子的快速溶出起到阻碍作用，从而可缓释铜离子的溶出，使金属铜层17具有长效的抗菌效果，相应延长了抗菌镀膜件10的使用寿命；同时所述抗菌镀膜件10适用于多种环境，在没有光照的条件下，抗菌镀膜件10主要依靠金属铜层17起到抗菌效果，在光照的条件下，二氧化钛层15可发挥其抗菌效果，使抗菌镀膜件10具有更强的抗菌效果。

Claims (13)

1.一种抗菌镀膜件，其包括基材，其特征在于：该抗菌镀膜件还包括形成于基材表面的若干二氧化钛层和若干金属铜层，该若干二氧化钛层和若干金属铜层交替排布，且该抗菌镀膜件的最外层为二氧化钛层。
2.如权利要求1所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述基材的材质为不锈钢。
3.如权利要求1所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述抗菌镀膜件还包括形成于基材与二氧化钛层之间的打底层，该打底层与二氧化钛层直接相结合。
4.如权利要求3所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述打底层为金属钛层，其以磁控溅射的方式形成，厚度为50～100nm。
5.如权利要求1所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述若干二氧化钛层以磁控溅射的方式形成，每一二氧化钛层的厚度为30～120nm。
6.如权利要求1所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述若干金属铜层以磁控溅射的方式形成，每一金属铜层的厚度为40～160nm。
7.如权利要求1所述的抗菌镀膜件，其特征在于：所述若干二氧化钛层和若干金属铜层的总厚度为0.5～1.2μm。
8.一种抗菌镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供基材；
在该基材的表面形成二氧化钛层；
在该二氧化钛层的表面形成金属铜层；
重复交替形成二氧化钛层和金属铜层以形成最外层为二氧化钛层的抗菌镀膜件。
9.如权利要求8所述抗菌镀膜件的制备方法，其特征在于：所述抗菌镀膜件的制备方法还包括在形成二氧化钛层前在基材表面形成打底层。
10.如权利要求9所述抗菌镀膜件的制备方法，其特征在于：形成所述打底层的步骤采用如下方式实现：采用磁控溅射法，使用钛靶，钛靶的功率为5～12kw，以氩气为工作气体，氩气流量为100～300sccm，对基材施加偏压为-50～-200V，镀膜温度为50～250℃，镀膜时间为5～10min。
11.如权利要求8所述抗菌镀膜件的制备方法，其特征在于：形成所述二氧化钛层的步骤采用如下方式实现：采用磁控溅射法，使用钛靶，钛靶的功率为5～12kw，以氧气为反应气体，氧气流量为50～200sccm，以氩气为工作气体，氩气流量为100～300sccm，对基材施加偏压为-50～-200V，镀膜温度为50～250℃，镀膜时间为5～15min。
12.如权利要求8所述抗菌镀膜件的制备方法，其特征在于：形成所述金属铜层的步骤采用如下方式实现：采用磁控溅射法，使用铜靶，铜靶的功率为2～8kw，以氩气为工作气体，氩气流量为100～300sccm，对基材施加偏压为-50～-200V，镀膜温度为50～250℃，镀膜时间为5～15min。
13.如权利要求8所述抗菌镀膜件的制备方法，其特征在于：所述交替形成二氧化钛层和金属铜层的次数总共为2～10次。
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