CN111849286B - 一种抑菌型耐指纹涂层药剂、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于不锈钢表面的抑菌型耐指纹涂层药剂、其制备方法及应用,该药剂在不锈钢表面形成的涂层不仅提高不锈钢的耐指纹性和耐腐蚀性,而且具有一定的抑制或杀灭细菌和病毒的作用。该药剂的应用方法是将不锈钢浸泡在药剂中或采用喷涂挤干法将药剂均匀施加于不锈钢表面,再用热风或红外等加热方式使药剂与不锈钢发生反应并固化交联成膜。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域,具体而言,涉及一种抑菌型耐指纹涂层药剂、其制备方法及应用。
背景技术
不锈钢是以Cr为主要合金元素的铁碳合金钢,具有优秀的耐大气、水等弱腐蚀介质腐蚀和优良的加工成型,在石化、家电、建筑、汽车、厨具、办工等生产生活领域广泛应用。但是,不锈钢并不是不腐蚀,只不过腐蚀速度较慢而已。不锈钢在运输、加工、使用过程中在潮湿环境下容易被酸、碱等介质腐蚀而失光。同时不锈钢因具良好的亲水亲油性,容易被手汗液污染而形成难以去除的指纹,也容易沾污细菌和病毒(例如:流行的新冠病毒2019-nCoV)成为传染媒介。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种不锈钢的抑菌型耐指纹涂层药剂、制备方法及应用,可于不锈钢金属本体的表面形成保护膜,该保护膜可以提高不锈钢的耐指纹性、耐腐蚀性,耐黑变性,同时使不锈钢获得抑菌性,且本发明为水性金属表面处理剂,不会对环境造成污染,符合环保要求。
本发明的技术方案为:一种抑菌型耐指纹涂层药剂,以纯水为溶剂,包括:
(1)23%重量比的水溶性或水分散性有机树脂;
(2)6%重量比的至少含有一个活性氢的氨基的硅烷偶联剂;
(3)9%重量比的至少含有一个环氧基的硅烷偶联剂;
(4)5%重量比的冰醋酸;
(5)3%重量比的苹果酸;
(6)0.5%重量比的氟锆酸;
(7)1%重量比的碱式碳酸铜;
(8)0.5%重量比的硝酸锰。
优选的,所述水溶性或水分散性有机树脂为水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性氧化聚乙烯蜡乳液的混合液。
优选的,所述水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性氧化聚乙烯蜡乳液的重量份比例为10:8:5。
优选的,所述至少含有一个活性氢的氨基的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的,所述至少含有一个环氧基的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
本发明还提供一种抑菌型耐指纹涂层药剂的制备方法,该方法包括:
S1:将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入纯水中,缓慢搅拌反应50分钟,使其水解;
S2:加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,缓慢搅拌反应20分钟;
S3:加入冰醋酸,缓慢搅拌反应10分钟;
S4:依次加入碱式碳酸铜,苹果酸,缓慢搅拌反应15分钟,使其溶解;
S5:依次加入氟锆酸、硝酸锰,缓慢搅拌反应5分钟;
S6:依次加入水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性聚氧乙烯蜡乳液,缓慢搅拌10分钟,用50-80目纱布过滤得药剂。
本发明还提供一种抑菌型耐指纹涂层药剂的应用,该应用方法包括将上述抑菌型耐指纹涂层药剂设置于金属本体表面。
优选的:采用浸泡或喷淋挤干法方式,零件或型材类不锈钢可采用浸泡法,即将不锈钢零件或型材浸泡在药剂中1-30分钟取出,板材类不锈钢可采用喷淋挤干法,即将药剂均匀喷涂于不锈钢表面并挤干多余药剂,用热风或红外等加热方式使药剂与不锈钢在120-180℃下发生反应固化1-30分钟,自发交联得到0.5-2.0微米级厚度的膜。
有益效果:本发明的抑菌型耐指纹涂层的优点在于充分利用了有机硅烷和不锈钢基体间的化学锚定作用、有机硅烷间的缩合作用、有机硅烷和树脂间的脱水成膜作用及蜡乳液的疏水作用等在不锈钢表面形成一层致密的三维网络结构涂层,同时铜离子杂化在三维结构中随时保持释放,使该涂层具有了耐腐蚀性、耐指纹性和抑菌性。而且涂层的制备过程以水为主要介质,不含有毒有害等成分,满足当下环保趋势。
具体实施方式
现在以下列实施例予以详细说明本发明,但并不意味本发明仅局限于这些实施例所公开的内容。若未特别指明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者,均在首次出现时标明。
选用市售冰醋酸(99wt%)、碱式碳酸铜(98wt%)、DL-苹果酸(99%)、氟锆酸(45wt%)、硝酸锰水溶液(50wt%)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(98wt%--KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(99wt%--KH560)、水性阳离子丙烯酸树脂(42wt%VX-351)、水性阳离子聚氨酯树脂(35wt%PU-8011)、水性聚氧乙烯蜡乳液(40wt%--L4)进行制备。
实施例1-4共同的的制备方法:
用分析天平准确称取6克KH550,加入52克蒸馏水中缓慢搅拌,反应50分钟;缓慢加入9克KH560继续搅拌反应20分钟;再缓慢加入5g冰醋酸搅拌反应10分钟;再依次加入1克碱士碳酸铜、3克苹果酸,缓慢搅拌15分钟,使其溶解;再依次加入0.5克氟锆酸、0.5克硝酸锰,缓慢搅拌反应5分钟;再依次加入10克VX-351、8克PU-8011、5克L4,缓慢搅拌10分钟。最后用80目纱布过滤得药剂。
实施例1-4的应用方法:
实施例1:将市售的403不锈钢管浸泡在50℃的化学清洗剂10分钟,以除去不锈钢管表面的油脂和污染物等,然后用蒸馏水彻底将清洗剂漂洗干净。再将不锈钢管浸泡在上述药剂中30分钟后取出。置于热风干燥箱中于120℃烘干20分钟。取出自然冷却。用红外线光谱仪检测膜厚度为1.04微米。
实施例2:将市售的403不锈钢板(厚度0.5mm)剪裁成100mm×60mm。浸泡在50℃的化学清洗剂15分钟;然后用蒸馏水彻底漂洗干净并用热风筒吹干水分。用不锈钢线棒(3#)将上述药剂均匀刮涂在不锈钢表面。置于热风干燥箱中于180℃烘干1分钟。取出自然冷却。用红外线光谱仪检测膜厚度为1.85微米。
实施例3:将市售的304不锈钢型材浸泡在50℃的化学清洗剂10分钟;然后用蒸馏水彻底漂洗干净。再将不锈钢型材浸泡在上述药剂中5分钟后取出。置于热风干燥箱中于180℃烘干10分钟。取出自然冷却。用红外线光谱仪检测膜厚度为0.58微米。
实施例4:将市售的304不锈钢板(厚度0.6mm)剪裁成100mm×60mm。浸泡在50℃的化学清洗剂15分钟,用蒸馏水彻底漂洗干净并用热风筒吹干水分。用不锈钢线棒(4#)将上述药剂均匀刮涂在不锈钢表面。置于热风干燥箱中于150℃烘干3分钟。取出自然冷却。用红外线光谱仪检测膜厚度为1.97微米。
通过上述处理可在不锈钢表面形成一层抑菌型耐指纹膜;通过对实施例1-4的测试,中性盐雾试验可达200小时以上;耐指纹测试(凡士林法)色差值ΔE<2.0;对大肠杆菌、金色葡萄球菌的抑菌率在85%以上。
上述实施方式仅为了说明本发明的原理及其功效,并非用以限制本发明,因此,本领域技术人员对上述实施方式进行修改及变化仍不脱离本发明的精神。本发明所要求的保护的范围如附权利要求所列。
Claims (5)
1.一种抑菌型耐指纹涂层药剂,其特征在于,以纯水为溶剂,包括:
(1)23%重量比的水溶性或水分散性有机树脂;
(2)6%重量比的γ- 氨丙基三乙氧基硅烷;
(3)9%重量比的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷;
(4)5%重量比的冰醋酸;
(5)3%重量比的苹果酸;
(6)0.5%重量比的氟锆酸;
(7)1%重量比的碱式碳酸铜;
(8)0.5%重量比的硝酸锰;
所述水溶性或水分散性有机树脂为水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性氧化聚乙烯蜡乳液的混合液;
所述水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性氧化聚乙烯蜡乳液的重量份比例为10:8:5;
所述抑菌型耐指纹涂层药剂的制备方法如下:
S1:将γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入纯水中,缓慢搅拌反应50分钟,使其水解;
S2:加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,缓慢搅拌反应20分钟;
S3:加入冰醋酸,缓慢搅拌反应10分钟;
S4:依次加入碱式碳酸铜,苹果酸,缓慢搅拌反应15分钟,使其溶解;
S5:依次加入氟锆酸、硝酸锰,缓慢搅拌反应5分钟;
S6:依次加入水性阳离子丙烯酸树脂、水性阳离子聚氨酯树脂和水性聚氧乙烯蜡乳液,缓慢搅拌10分钟,用50-80目纱布过滤得药剂。
2.一种抑菌型耐指纹涂层药剂的应用,其特征在于,包括将权利要求1所述的抑菌型耐指纹涂层药剂设置于金属本体表面。
3.如权利要求2所述的抑菌型耐指纹涂层药剂的应用,其特征在于,所述的抑菌型耐指纹涂层药剂采用浸泡或喷淋方式于金属本体表面,固化,形成覆膜。
4.如权利要求3所述的抑菌型耐指纹涂层药剂的应用,其特征在于,所述固化的条件为:温度120-180℃,时间1-30min。
5.如权利要求3所述的抑菌型耐指纹涂层药剂的应用,其特征在于,所述覆膜的厚度为0.5-2μm。
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