CN114605928A - 一种抗菌型防爆膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及防爆膜技术领域，具体公开了一种抗菌型防爆膜及其制备方法；所述抗菌型防爆膜包括保护膜，所述保护膜一侧表面涂覆有复合纳米抗菌剂，所述保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧粘接有硬化层，所述硬化层远离保护膜的一侧粘接有薄膜层，所述薄膜层远离硬化层的一侧贴合有离型膜；所述复合纳米抗菌剂包括如下组分：膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇、去离子水；本申请制得的抗菌型防爆膜具有抗菌性较强，抗菌耐久性持久的优点。
Description
技术领域
本申请涉及防爆膜技术领域，更具体地说，它涉及一种抗菌型防爆膜及其制备方法。
背景技术
防爆膜一般由保护膜、硬化层、薄膜层和离型膜组成，防爆膜可防止玻璃或者屏幕在爆裂破碎时，产生碎片伤人。使用时将离型膜层撕去后，可将其贴附在玻璃、屏幕等物体表面上，从而起到耐磨、防划伤的作用。根据不同的使用场景，防爆膜有卫浴玻璃防爆膜、汽车玻璃防爆膜、建筑玻璃防爆膜和电子产品屏幕防爆膜等。
其中，电子产品屏幕防爆膜在使用时通常暴露在空气中，会接触到空间中的各种细菌。例如手机屏幕防爆膜，在使用时与使用者的手接触次数多，若其表面上附着一些细菌，容易影响使用者的健康安全。随着人们对卫生安全意识的增强，越来越注重日常生活中的卫生安全。目前，已有在防爆膜的制备过程中加入抗菌剂，使防爆膜在耐磨、防摔的同时具有抗菌的特性。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有的抗菌型防爆膜抗菌效果持续时间较短，在防爆膜多次摩擦使用后抗菌性下降较快。
发明内容
为了提高防爆膜的抗菌耐久性，本申请提供一种抗菌型防爆膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种抗菌型防爆膜，采用如下的技术方案：
一种抗菌型防爆膜，其包括保护膜，所述保护膜一侧表面涂覆有复合纳米抗菌剂，所述保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧粘接有硬化层，所述硬化层远离保护膜的一侧粘接有薄膜层，所述薄膜层远离硬化层的一侧贴合有离型膜；
所述复合纳米抗菌剂包括如下组分：膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇、去离子水。
通过采用上述技术方案，本申请中加入的复合纳米抗菌剂主要起灭菌作用，而复合纳米抗菌剂又是由膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇、去离子水共同制得的一种纳米银微粒。当纳米银微粒靠近病菌时，由于库仑引力，纳米银微粒会吸附在细菌表面并进入细菌体内，细菌的氧代谢酶会夺取纳米银微粒中的一个电子，从而使纳米银微粒变成带正电荷的银离子，之后银离子与细菌蛋白酶中带负电荷的巯基发生反应，蛋白酶因巯基的丧失而迅速失去活性，从而导致细菌无法进行分裂繁殖而被杀灭，当菌体失去活性后，银离子又会酶从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，因此，本申请制得的抗菌性防爆膜抗菌效果持久。
作为优选，所述复合纳米抗菌剂包括如下重量份的组分：膨润土1-2份、纳米二氧化钛2-4份、硝酸银溶液1-3份、十二烷基苯磺酸钠8-10份、氨水1-2份、无水乙醇20-30份、去离子水20-30份。
通过采用上述技术方案，本申请由膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇和去离子水共同作用制得复合纳米抗菌剂。其中，膨润土与硝酸银溶液中的银离子之间除有吸附力、氢键等作用力外，还有膨润土片层的夹持压力，片层牢牢夹住了纳米银粒子，使得结构的稳定性大大提高，从而提高抗菌剂的稳定性，进而提高抗菌剂的持久抗菌性能；二氧化钛的表面存在许多吸附活性较强的羟基，容易和银离子发生吸附，吸附银离子的二氧化钛又可作为银离子的载体，可提高复合纳米抗菌剂中银离子的含量，有利于发挥二氧化钛和纳米银的协同抗菌作用，从而提高制得的抗菌剂的抗菌性能。
作为优选，所述纳米二氧化钛的平均粒径为60-80nm。
通过采用上述技术方案，本申请通过限制纳米二氧化钛的平均粒径大小，使其平均粒径大小在此范围内取值时，抗菌性和抗菌耐久性得到增强，其中抗菌性能达到99.80％，抗菌耐久性达到99.50％。
作为优选，所述硝酸银溶液的质量分数为1-2％。
通过采用上述技术方案，本申请通过限制硝酸银的质量分数，使其在此范围内取值时，最终制得的复合纳米抗菌剂可最大发挥其中纳米银粒子的杀菌抗菌作用，从而使抗菌防爆膜的耐久性增强。
作为优选，所述复合纳米抗菌剂原料还包括0.5-1.5重量份的氧化锌。
通过采用上述技术方案，本申请的复合纳米抗菌剂中还加入有氧化锌，同样使其与银离子一样附着在膨润土的片层之间，形成纳米氧化锌，纳米氧化锌对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门菌属等致病细菌有很强的抑制或杀灭作用，将其作为复合纳米抗菌剂涂覆在保护膜的表面，从而可增强防爆膜的抗菌性。
作为优选，所述复合纳米抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将膨润土加入到去离子水中，混合均匀，得到第一溶液；
2)将二氧化钛进行研磨，制成纳米二氧化钛浆体；
3)将第一溶液和纳米二氧化钛浆体混合，得到混合溶液，在混合溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌20-40min，然后加入硝酸银，加热温度保持在40-60℃，用氨水调节pH至8-9，得到第二溶液；
4)将第二溶液继续搅拌1-2h，然后用无水乙醇洗涤4-5次，真空干燥2-4h，得到复合纳米抗菌剂。
通过采用上述技术方案，本申请将硝酸银溶液中的银离子附着在膨润土和纳米二氧化钛上，形成具有抗菌性的纳米银粒子，进而形成复合纳米抗菌剂，使制得的复合纳米抗菌剂具有一定的抗菌性和抗菌耐久性。
作为优选，所述复合纳米抗菌剂涂覆厚度10-20μm。
通过采用上述技术方案，本申请通过限制复合纳米抗菌剂的涂覆厚度，使其在此范围内取值时，制得的抗菌防爆膜硬度为9H，耐磨次数有所增强，可达到6000次无划痕，抗菌性和抗菌耐久性都能达到99.99％以上。
第二方面，本申请提供一种抗菌型防爆膜的制备方法，采用如下的技术方案：其包括如下步骤：
1)将复合纳米抗菌剂涂覆在保护膜一侧表面上，以10-15m/min的速度过UV灯，在辐照强度为350-400mJ/cm2，温度为75-80℃条件下对其进行烘干，固化后得到第一半成品；
2)将硬化层粘接在保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧，得到第二半成品；
3)将薄膜层粘接在硬化层远离保护膜的一侧，得到第三半成品；
4)将离型膜贴合在薄膜层远离硬化层的一侧，得到抗菌型防爆膜。
通过采用上述技术方案，本申请通过在保护膜的一侧表面涂覆复合纳米抗菌剂，然后依次粘接硬化层、薄膜层和离型膜，最终制得的防爆膜在硬度不变的情况下，其耐磨性、抗菌性和抗菌耐久性都有所提升，从而说明复合纳米抗菌剂的加入，有利于提高防爆膜的抗菌持久性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中加入的复合纳米抗菌剂主要起灭菌作用，而复合纳米抗菌剂又是由膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇、去离子水共同制得的一种纳米银微粒。当纳米银微粒靠近病菌时，由于库仑引力，纳米银微粒会吸附在细菌表面并进入细菌体内，细菌的氧代谢酶会夺取纳米银微粒中的一个电子，从而使纳米银微粒变成带正电荷的银离子，之后银离子与细菌蛋白酶中带负电荷的巯基发生反应，蛋白酶因巯基的丧失而迅速失去活性，从而导致细菌无法进行分裂繁殖而被杀灭，当菌体失去活性后，银离子又会酶从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，因此，本申请制得的抗菌性防爆膜抗菌效果持久。
2、本申请由膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇和去离子水共同作用制得复合纳米抗菌剂。其中，膨润土与硝酸银溶液中的银离子之间除有吸附力、氢键等作用力外，还有膨润土片层的夹持压力，片层牢牢夹住了纳米银粒子，使得结构的稳定性大大提高，从而提高抗菌剂的稳定性，进而提高抗菌剂的持久抗菌性能；二氧化钛的表面存在许多吸附活性较强的羟基，容易和银离子发生吸附，吸附银离子的二氧化钛又可作为银离子的载体，可提高复合纳米抗菌剂中银离子的含量，有利于发挥二氧化钛和纳米银的协同抗菌作用，从而提高制得的抗菌剂的抗菌性能。
3、本申请制得的抗菌性防爆膜，对其抗菌性和抗菌耐久性进行测试，抗菌性和抗菌耐久性均能达到99.99％以上，对防爆膜硬度进行测试，测得硬度达到9H，对其耐磨性进行测试，最终耐磨次数可达到6000次，且无划痕。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
膨润土：型号为TY-100；纳米二氧化钛：型号为R218；其余原料均为普通市售材料。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种复合纳米抗菌剂，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：1)将膨润土加入到去离子水中，混合均匀，得到第一溶液；
2)将二氧化钛进行研磨，制成纳米二氧化钛浆体；
3)将第一溶液和纳米二氧化钛浆体混合，得到混合溶液，在混合溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌30min，然后加入硝酸银溶液，加热温度保持在55℃，用氨水调节pH至8，得到第二溶液；
4)将第二溶液继续搅拌2h，然后用无水乙醇洗涤5次，真空干燥3h，得到复合纳米抗菌剂。
其中，纳米二氧化钛的平均粒径大小为80nm，硝酸银溶液质量分数为1％。
表1制备例1-3的复合纳米抗菌剂的原料及各原料用量(kg)
| 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | |
| 膨润土 | 1 | 1.5 | 2 |
| 二氧化钛 | 4 | 3 | 2 |
| 硝酸银溶液 | 1 | 2 | 3 |
| 十二烷基苯磺酸钠 | 8 | 9 | 10 |
| 氨水 | 2 | 1.5 | 1 |
| 无水乙醇 | 20 | 25 | 30 |
| 去离子水 | 30 | 26 | 20 |
实施例
实施例1
一种抗菌型防爆膜，其制备步骤如下：
1)将复合纳米抗菌剂涂覆在保护膜一侧表面上，以15m/min的速度过UV灯，在辐照强度为400mJ/cm2，温度为80℃条件下对其进行烘干，固化后得到第一半成品；
2)在保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧涂覆安装胶，胶层厚度为15μm，粘接硬化层，在110℃的温度条件下进行烘干，烘干后得到第二半成品；
3)在硬化层远离保护膜的一侧涂覆安装胶，胶层厚度为15μm，粘接薄膜层，在110℃的温度条件下进行烘干，烘干后得到第三半成品；
4)薄膜层远离硬化层的一侧贴合离型膜，得到抗菌型防爆膜。
其中，复合纳米抗菌剂来自制备例1，复合纳米抗菌剂涂覆厚度为10μm。
实施例2
一种抗菌型防爆膜，与实施例1的不同之处在于，复合纳米抗菌剂来自制备例2，其余步骤与实施例1均相同。
实施例3
一种抗菌型防爆膜，与实施例1的不同之处在于，复合纳米抗菌剂来自制备例3，其余步骤与实施例1均相同。
实施例4
一种纳米抗菌剂，与实施例2的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中添加的纳米二氧化钛的平均粒径大小为70nm，其余步骤与实施例2均相同。
实施例5
一种纳米抗菌剂，与实施例2的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中添加的纳米二氧化钛的平均粒径大小为60nm，其余步骤与实施例2均相同。
实施例6
一种纳米抗菌剂，与实施例5的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中添加的硝酸银溶液质量分数为2％，其余步骤与实施例5均相同。
实施例7
一种纳米抗菌剂，与实施例6的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中还包括0.5kg的氧化锌，其余步骤与实施例6均相同。
实施例8
一种纳米抗菌剂，与实施例6的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中还包括1kg的氧化锌，其余步骤与实施例6均相同。
实施例9
一种纳米抗菌剂，与实施例6的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中还包括1.5kg的氧化锌，其余步骤与实施例6均相同。
实施例10
一种纳米抗菌剂，与实施例9的不同之处在于，复合纳米抗菌剂涂覆厚度为15μm，其余步骤与实施例9均相同。
实施例11
一种纳米抗菌剂，与实施例9的不同之处在于，复合纳米抗菌剂涂覆厚度为20μm，其余步骤与实施例9均相同。
对比例
对比例1
一种纳米抗菌剂，与实施例1的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中膨润土的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种纳米抗菌剂，与实施例1的不同之处在于，复合纳米抗菌剂中纳米二氧化钛的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
对实施例1-11和对比例1-2制得的抗菌性防爆膜进行性能检测，检测结果如下表2所示。
抗菌性：按照GB/T 21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》测试抗菌性，抗菌性的强弱是通过抗菌率的高低进行表征。
抗菌耐久性：按照GB/T 21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》测试抗菌耐久性，抗菌耐久性是将样品用型号为0000#钢丝绒，在负载1kg条件下，摩擦5000次后，再进行紫外光照射100h，然后测试其摩擦区域的抗菌率。
硬度：按照GB/T 6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》对防爆膜的硬度进行检测。
耐磨性：采用型号为0000#的钢丝绒，在负载1kg条件下测试耐磨性测试。
表2实施例1-11和对比例1-2的检测结果
从表2的检测数据可以看出，本申请制得的抗菌型防爆膜，其硬度、耐磨性能、抗菌性和抗菌耐久性均较好。
结合实施例1-3的检测数据可以看出，制备例2的复合纳米抗菌剂配比比较优，由制备例2的复合纳米抗菌剂制得的抗菌防爆膜，具有较好的抗菌性和抗菌耐久性，硬度可以达到9H，测得抗菌防爆膜摩擦5000次无划痕，耐磨性能也较好。
结合实施例2和实施例4-5的检测数据可以看出，纳米二氧化钛的平均粒径越小，所制得的防爆膜抗菌性能越好，其中，当复合纳米抗菌剂中添加的纳米二氧化钛的平均粒径大小为60nm时，测得防爆膜的抗菌性达到99.80％，抗菌耐久性达到98.50％，且防爆膜的硬度和耐磨性均较好。
结合实施例5和实施例6的检测数据可以看出，当硝酸银的溶液质量分数为2％时，测得防爆膜的抗菌性能较好，抗菌性达到99.95％，抗菌耐久性达到99.2％，硬度可以达到9H，测得抗菌防爆膜可摩擦5000次无划痕，耐磨性能也较好。
结合实施例6和实施例7-9的检测数据可以看出，复合纳米抗菌剂中添加有氧化锌后，制得的防爆膜具有较好的抗菌性能，且随着氧化锌含量的增加，防爆膜的抗菌性能逐渐增强，当氧化锌添加量为1kg以上时，防爆膜的抗菌性和抗菌耐久性均能达到99.99％以上，且防爆膜的硬度和耐磨性均较好。
结合实施例9和实施例10-11的检测数据可以看出，随着复合纳米抗菌剂涂覆厚度的增加，制得的防爆膜的抗菌性和抗菌耐久性均能达到99.99％以上，且硬度均为9H，耐磨性提高，测得抗菌防爆膜可摩擦6000次无划痕。
结合实施例1和对比例1-2的检测数据可以看出，当膨润土或纳米二氧化钛的添加量为0时，所制得的防爆膜的抗菌性均不如同时添加膨润土和纳米二氧化钛时的抗菌性好，说明膨润土和纳米二氧化钛作为银离子的载体，对银离子的承载具有协同作用，均可提高抗菌剂中的银离子的含量。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种抗菌型防爆膜，其特征在于，所述抗菌型防爆膜包括保护膜，所述保护膜一侧表面涂覆有复合纳米抗菌剂，所述保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧粘接有硬化层，所述硬化层远离保护膜的一侧粘接有薄膜层，所述薄膜层远离硬化层的一侧贴合有离型膜；
所述复合纳米抗菌剂包括如下组分：膨润土、纳米二氧化钛、硝酸银溶液、十二烷基苯磺酸钠、氨水、无水乙醇、去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述复合纳米抗菌剂包括如下重量份的组分：膨润土1-2份、纳米二氧化钛2-4份、硝酸银溶液1-3份、十二烷基苯磺酸钠8-10份、氨水1-2份、无水乙醇20-30份、去离子水20-30份。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述纳米二氧化钛的平均粒径为60-80nm。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述硝酸银溶液的质量分数为1-2%。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述复合纳米抗菌剂原料还包括0.5-1.5重量份的氧化锌。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述复合纳米抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将膨润土加入到去离子水中，混合均匀，得到第一溶液；
2）将二氧化钛进行研磨，制成纳米二氧化钛浆体；
3）将第一溶液和纳米二氧化钛浆体混合，得到混合溶液，在混合溶液中加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌20-40min，然后加入硝酸银，加热温度保持在40-60℃，用氨水调节pH至8-9，得到第二溶液；
4）将第二溶液继续搅拌1-2h，然后用无水乙醇洗涤4-5次，真空干燥2-4h，得到复合纳米抗菌剂。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌型防爆膜，其特征在于：所述复合纳米抗菌剂涂覆厚度10-20μm。
8.一种权利要求1-7所述的一种抗菌型防爆膜的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1）将复合纳米抗菌剂涂覆在保护膜一侧表面上，以10-15m/min的速度过UV灯，在辐照强度为350-400mJ/cm2，温度为75-80℃条件下对其进行烘干，固化后得到第一半成品；
2）将硬化层粘接在保护膜远离涂覆有复合纳米抗菌剂的一侧，得到第二半成品；
3）将薄膜层粘接在硬化层远离保护膜的一侧，得到第三半成品；
4）将离型膜贴合在薄膜层远离硬化层的一侧，得到抗菌型防爆膜。
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|---|
| 朱岳;: "膨润土载纳米银抗菌剂的制备及性能研究", 功能材料与器件学报, vol. 1, no. 01, pages 113 - 115 * |
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