CN115253489B - 一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯及其制备方法，涉及净水设备过滤材料的改进，具体涉及一种净水设备陶瓷滤芯的改进。陶瓷滤芯的抗菌涂层由均匀分散并嵌合银纳米颗粒的聚合物层构成；抗菌涂层制备过程为：硅烷偶联剂A分子和硅烷偶联剂B分子与陶瓷表面存在的大量羟基基团，发生脱水缩合反应，共价键合到陶瓷表面。通过紫外光辐照，引发单体分子与硅烷偶联剂B分子共价聚合，获得单体分子和硅烷偶联剂B形成的长链分子；该长链分子与硅烷偶联剂A短链分子相间排列、交替均匀分布到陶瓷滤芯基底表面，形成聚合物层。聚合物层充分并均匀吸附硝酸银溶液，进行还原之后，制备的银纳米颗粒均匀嵌合到聚合物层内部。采用本发明所制备的陶瓷滤芯具有长效抗菌、抑菌的效果，特别是该抗菌涂层效果持久稳定，即使在长期工作状态下也不会发生脱落现象。

Description

一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及净水设备过滤材料的改进，具体涉及一种净水设备陶瓷滤芯的改进。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对健康问题的高度关注，在生活品质方面提出了更高的要求，尤其是饮用水健康问题。陶瓷滤芯是一种常用的净水器滤芯材料，具有造价低、寿命长的优点，能够有效滤除微颗粒。当前市场上的陶瓷滤芯主要对饮用水进行过滤、抗菌和活化处理，针对有害余氯和悬浮污染物、有机化学物质、颜色与异味等，通过使用该滤芯能够获得达到一定标准的饮用水。陶瓷滤芯既可应用于净水器、桶装水和分质供水等行业，也可应用于对水质供应有特殊要求的其它场合。国际上过滤精度最高的陶瓷滤芯为双控制膜陶瓷滤芯，平均孔径为0.1μm。经该滤芯过滤后的水无需煮开，即可饮用，完全达到国家直接饮用水的标准。随着人们对健康生活的追求和水质的要求越来越高，陶瓷滤芯将会更加广泛地应用于饮用水处理领域。

传统陶瓷滤芯的抗菌机理是，利用陶瓷本身的微孔隙结构进行筛选和吸附，对微生物进行截留达到去除效果。但由于陶瓷本身不具备抑菌杀菌功效，虽然可以去除水中的细菌微生物，但是无法将其完全杀死。长期使用后，微孔陶瓷表面及其内部截留的细菌大量繁殖造成二次污染，依然威胁到用水安全。在微孔陶瓷滤芯内表面均匀涂抹阴离子，或其外表面喷涂纳米二氧化钛银离子溶液，能够获得良好的杀菌效果，对净化水质有一定提高。然而，细菌微生物在经过内芯涂银表面时，仍有残留物附着到外表层和管壁内，细菌大量繁殖造成出水的二次污染。外表面喷涂的抗菌层，由于与基底结合力较弱，经过长周期的反复冲洗易加速抗菌涂层剥落，造成抗菌失效。

因此，针对当前陶瓷滤芯的抗菌、抑菌效果较差，部分陶瓷滤芯在长期工作状态下易脱落的问题，有必要提出一种具有长效抗菌性能的陶瓷滤芯及其制备方法，满足人民对健康用水的需求，提高净化水质效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯及其制备方法，它具有长效抗菌、抑菌的效果，特别是该抗菌涂层效果稳定，即使在长期工作状态下也不会发生脱落现象。

为实现上述目的，本发明采用的技术工艺步骤如下：

(1)将陶瓷滤芯进行清洗干燥；

(2)将硅烷偶联剂A溶液与硅烷偶联剂B溶液按照一定比例溶解到乙醇中，配置硅烷偶联剂混合溶液；

(3)将步骤1中的陶瓷滤芯浸渍到步骤2中的混合溶液中，形成硅烷偶联层，随后取出清洗并干燥；

(4)将步骤3中的陶瓷滤芯浸渍到光引发剂溶液中形成接枝反应前驱层，随后避光干燥，然后置于单体溶液中，紫外光辐照形成表面接枝聚合物分子，取出清洗干燥；

(5)将步骤4中键合单体聚合物分子的陶瓷滤芯浸渍到硝酸银溶液中，形成充分并均匀吸附银离子的聚合物层，随后取出清洗干燥；

(6)将吸附银离子的陶瓷滤芯浸渍到还原剂中，获得均匀嵌合纳米银颗粒的聚合物层；

(7)将步骤6中的陶瓷滤芯取出反复清洗；

完成陶瓷滤芯的制备。

本发明中陶瓷滤芯的抗菌涂层由均匀分散并嵌合银纳米颗粒的聚合物层构成。

本申请中，首先将硅烷偶联剂A溶液和硅烷偶联剂B溶液配置成混合溶液，硅烷偶联剂分子与陶瓷表面存在的大量羟基基团，发生脱水缩合反应形成共价键连接。然后，将硅烷化的陶瓷滤芯表面涂覆光敏剂之后，浸渍到单体溶液中，紫外光辐照引发单体分子与硅烷偶联剂B分子共价聚合，获得单体分子和硅烷偶联剂B形成的长链分子。该长链分子与硅烷偶联剂A短链分子相间排列、交替均匀分布到陶瓷滤芯基底表面，形成聚合物层。最后，将表面接枝有聚合物层的陶瓷滤芯浸渍到硝酸银溶液中，使聚合物层能够充分并均匀吸附硝酸银溶液，进行还原之后，制备的银纳米颗粒均匀嵌合到聚合物层内部。最终，在陶瓷滤芯表面形成具有抗菌功能的涂层。

在本申请中，硅烷偶联剂A溶液和硅烷偶联剂B溶液形成的混合溶液，与陶瓷表面存在的大量羟基基团，发生脱水缩合反应，共价键合到陶瓷表面。其中，由于硅烷偶联剂A和硅烷偶联剂B均匀混合，单位面积和体积内A和B分子相间排列、交替均匀分布，因此，当其与陶瓷表面羟基反应之后，获得两种硅烷偶联剂分子相间排列、交替均匀分布的硅烷偶联层。

在制备过程中，由于硅烷偶联层与陶瓷滤芯共价键合，是抗菌涂层制备的首要反应，因此，本申请中制备的抗菌涂层通过共价键键合到陶瓷滤芯表面，能够有效避免长久使用过程中出现的涂层脱落问题，具有良好的键合稳定性。

本申请中，硅烷偶联层中的硅烷偶联剂B分子，在紫外光辐照和光引发剂作用下，其分子结构中的C＝C键与单体分子发生自由基共聚反应，在硅烷偶联剂B上接枝单体聚合物分子，形成硅烷偶联剂B与单体共聚物的长链大分子。由于硅烷偶联剂A分子不含有C＝C键，不参与接枝共聚反应，因此其分子长度小于接枝单体分子的硅烷偶联剂B分子。

在陶瓷滤芯表面，硅烷偶联剂A和B分子相间排列、交替均匀分布形成硅烷偶联层，紫外光辐照引发单体分子与硅烷偶联剂B分子共价聚合，获得单体分子和硅烷偶联剂B形成的长链分子。该长链分子与硅烷偶联剂A短链分子相间排列、交替均匀分布到陶瓷滤芯基底表面，形成聚合物层。

在本申请中，将表面接枝单体聚合物的陶瓷滤芯浸渍到硝酸银溶液中，银离子充分扩散并均匀吸附到聚合物层内部，获得均匀分布银离子的聚合物层。进行还原之后，吸附在聚合物内部的银离子原位还原，获得均匀嵌合银纳米颗粒的聚合物层。由于银纳米颗粒具有良好的抗菌、抑菌性能，且银纳米颗粒均匀嵌合到聚合物层内部，因此能够发挥持久的优异抗菌性能，且长期使用也不会脱落。

本发明制备的聚合物层，由相间排列、交替均匀分布到陶瓷基底表面的长链分子和短链分子组成。长链分子由聚合的单体分子与硅烷偶联剂B 构成，短链分子为硅烷偶联剂A。在应用过程中，由长链分子具有较大的分子链高度，其形成的聚合物层厚度较高，因此最先与外界细菌等微生物接触，能够有效杀灭、抑制大部分细菌，构成第一层抗菌屏障。然而，极少数细菌等微生物，能够穿越第一层屏障，进入聚合物层内部。此时，由短链分子形成的具有较小厚度的聚合物层发挥抗菌、抑菌作用，有效防止微生物的进一步扩散，构成抗菌的第二层屏障。因此，本发明制备的聚合物层具备双重抗菌功效。

采用上述技术方案后，本发明制备的陶瓷滤芯具有双重长效抗菌、抑菌的效果，特别是该抗菌涂层效果稳定，即便在长期工作状态下也不会发生脱落现象。

进一步，步骤(2)中，硅烷偶联剂A为3-氨丙基三甲氧基硅烷或3- 氨基丙基三乙氧基硅烷，所述的硅烷偶联剂A溶液的浓度为 0.001mol/L～0.5mol/L；硅烷偶联剂B为γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种，硅烷偶联剂B溶液的浓度为0.001mmol/L～0.5mol/L。硅烷偶联剂B分子结构含有C＝C键，其能够与单体分子发生自由基共聚反应，形成长链分子。

进一步，步骤(2)中，硅烷偶联剂A溶液与硅烷偶联剂B溶液的浓度比例为1:10-10:1。在上述比例下，所形成的聚合物层具有优异的抗菌性能，能够最大程度的抑制细菌微生物的入侵。当比例过高时，硅烷偶联剂 A分子在混合溶液中的比例高，最终形成的抗菌聚合物层中，短链聚合物分子的占比高。由于硅烷偶联剂B分子的比例低，形成的长链分子在最终抗菌聚合物层中的占比低。当与外界细菌等微生物接触，由于第一层抗菌屏障较少，细菌很容易穿越，直接与短链分子形成的第二层抗菌聚合物层接触。但短链分子的高度较小，大量细菌微生物很容易入侵到其内部，引发细菌饱和，导致第二层抗菌聚合物层发生抗菌失效。反之，当比例过低时，硅烷偶联剂B分子在混合溶液中的比例高，最终形成的抗菌聚合物层中，长链聚合物分子的占比高。此时，长链聚合物分子形成的第一层抗菌屏障能够有效杀灭、抑制大部分细菌。但是，当少数细菌等微生物穿越第一层屏障之后，由于短链聚合物分子的占比低，该微生物很容易扩散增殖，引发抗菌失效。

进一步，步骤(3)中，陶瓷滤芯在混合溶液中的浸渍时间为2-12h。浸渍时间过短，硅烷偶联剂与陶瓷滤芯表面羟基不能充分进行脱水缩合反应，影响聚合物层与陶瓷基底共价键合的稳定性。浸渍时间过长，导致陶瓷基底表面的硅烷偶联剂过量，致使硅烷偶联剂A分子和B分子排列过度紧密，使得后续步骤中的银离子无法充分扩散并均匀吸附。

进一步，步骤(4)中，光引发剂溶液为蒽醌、4,4-Cl,Cl-苯甲酮、苯甲酰甲酸和丁二酮混合溶液，光引发剂浓度为0.001-0.5mol/L。单体为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯磺酸钠中的一种或几种，单体溶液浓度为0.01mol/L～1.0mol/L。陶瓷滤芯在光引发剂溶液中的浸渍时间为3- 20min。置于单体溶液中，紫外光辐照为3-30min。当在光引发剂溶液中的浸渍时间过长或光敏剂浓度过高，反应过程中产生过量的自由基。当进行单体接枝反应时，过量的自由基无法与有限的单体分子实现共价聚合，造成自由基浪费。当在光引发剂溶液中的浸渍时间过短或光敏剂浓度过低，产生的自由基数量过低，无法实现全部硅烷偶联剂B分子与单体分子的接枝聚合，从而导致第一层聚合物抗菌屏障较为稀疏，造成细菌等微生物很容易穿越。

当单体浓度过高或紫外光辐照时间过长，均导致接枝反应过程中形成大量的单体均聚物，造成原材料浪费。同时，硅烷偶联剂B分子与单体分子接枝聚合形成的长链分子，其分子链长度远大于硅烷偶联剂A短链分子。此时，第一层聚合物抗菌屏障与第二层聚合物抗菌屏障之间存在较高的立体空间，对于穿越第一层抗菌屏障的细菌微生物，能够在该空间内充分活动、扩散、增殖，同时避免了与第二层抗菌屏障的接触。最终导致抗菌失效。当在光引发剂溶液中的浸渍时间过短或紫外光辐照时间过短时，长链聚合物分子与短链聚合物分子的分子链长度差别不大，很难形成层次清晰明确的第一层和第二层聚合物抗菌屏障。

进一步，步骤(5)中，硝酸银溶液浓度为0.001mol/L～1.0mol/L。键合单体聚合物的陶瓷滤芯浸渍到硝酸银溶液中，静置时间为5-30min。在该时间内，银离子能够充分扩散并均匀分布到聚合物层内部。当聚合物层在硝酸银溶液中的浸渍时间过短，将会降低吸附银离子的数量，从而降低最终的抗菌性能。当浸渍时间过长，将导致银离子过量吸附，致使还原后的银纳米颗粒团聚，影响抗菌性能的稳定性。

进一步，步骤(6)中，还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸钠、硼氢化钠、鞣酸的混合物，还原剂溶液浓度为0.001mol/L～1.0mol/L。将吸附银离子的陶瓷滤芯浸渍到还原剂中，静置还原时间为1-30min。在该还原时间内，吸附到聚合物层内部的银离子能够被充分还原形成银纳米颗粒。当还原时间过短，聚合物层内部的银离子还原不充分，部分仍然以银离子的形式存在。当还原时间过长，将会形成大尺寸的银纳米颗粒。在滤芯使用过程中，受水流的影响，将致使大尺寸银纳米颗粒脱落，导致抗菌失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明中实施例1的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷，按照1:10的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.001mmol/L、0.01mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置2h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.001mol/L 的蒽醌溶液中3min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.01mol/L 的丙烯酸溶液中，紫外光辐照3min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.001mol/L的硝酸银溶液中静置5min后取出干燥，继而置于0.001mol/L 的抗坏血酸溶液中，静置1min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的1#陶瓷滤芯。

实施例2

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷，按照10:1的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.5mmol/L、0.05mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置3h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.001mol/L的蒽醌溶液中20min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到1.0mol/L的丙烯酸溶液中，紫外光辐照30min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到1.0mol/L的硝酸银溶液中静置30min后取出干燥，继而置于1.0mol/L的抗坏血酸溶液中，静置30min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的2#陶瓷滤芯。

实施例3

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三乙氧基硅烷，按照1:3的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.01mmol/L、0.03mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置12h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.01mol/L的蒽醌溶液中5min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.05mol/L的苯乙烯磺酸钠溶液中，紫外光辐照10min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到 0.01mol/L的硝酸银溶液中静置10min后取出干燥，继而置于0.01mol/L的硼氢化钠溶液中，静置5min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的3#陶瓷滤芯。

实施例4

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷，按照3:1的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.3mmol/L、0.1mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置5h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.2mol/L 的丁二酮溶液中15min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.2mol/L的苯乙烯磺酸钠溶液中，紫外光辐照20min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.1mol/L的硝酸银溶液中静置15min后取出干燥，继而置于0.1mol/L的鞣酸溶液中，静置10min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的4#陶瓷滤芯。

实施例5

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷，按照1:7的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.05mmol/L、0.35mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置7h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.1mol/L的4,4- Cl,Cl-苯甲酮溶液中10min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到 0.1mol/L的苯乙烯磺酸钠溶液中，紫外光辐照15min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.1mol/L的硝酸银溶液中静置15min后取出干燥，继而置于0.1mol/L的鞣酸溶液中，静置10min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的5#陶瓷滤芯。

实施例6

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷、乙烯基三乙基硅烷，按照 3:1的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.3mmol/L、0.1mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置8h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.2mol/L的蒽醌溶液中15min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液中，紫外光辐照20min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.5mol/L的硝酸银溶液中静置20min后取出干燥，继而置于0.5mol/L的硼氢化钠溶液中，静置20min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的6#陶瓷滤芯。

实施例7

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨丙基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷，按照7:2的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.14mmol/L、0.04mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置10h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.3mol/L的苯甲酰甲酸溶液中20min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.7mol/L 的丙烯酸溶液中，紫外光辐照25min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到 0.7mol/L的硝酸银溶液中静置25min后取出干燥，继而置于0.7mol/L的柠檬酸钠溶液中，静置25min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的7#陶瓷滤芯。

实施例8

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷，按照5:3的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.5mmol/L、0.3mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置3h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.4mol/L 的4,4-Cl,Cl-苯甲酮溶液中20min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.9mol/L的丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯溶液，紫外光辐照30min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.9mol/L的硝酸银溶液中静置30min后取出干燥，继而置于0.9mol/L的抗坏血酸溶液中，静置30min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的8#陶瓷滤芯。

实施例9

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，按照8:3的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.8mmol/L、0.3mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置4h取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.5mol/L的4,4-Cl,Cl-苯甲酮溶液中 20min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.9mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液，紫外光辐照30min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到 1.0mol/L的硝酸银溶液中静置10min后取出干燥，继而置于0.9mol/L的抗坏血酸溶液中，静置25min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的9#陶瓷滤芯。

实施例10

本实施例采用的技术工艺步骤如下：将陶瓷滤芯清洗干燥；将3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，按照8:3的浓度比配置混合溶液，两者的浓度分别为0.8mmol/L、0.3mmol/L；将陶瓷滤芯浸渍到硅烷的混合溶液中，静置6h 取出干燥；将陶瓷滤芯置于0.3mol/L的4,4-Cl,Cl-苯甲酮溶液中20min，取出避光干燥；将干燥的陶瓷滤芯浸渍到0.15mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯磺酸钠溶液，紫外光辐照30min，清洗干燥；而后将陶瓷滤芯浸渍到0.1mol/L的硝酸银溶液中静置20min后取出干燥，继而置于 0.05mol/L的抗坏血酸溶液中，静置20min；最后，将陶瓷滤芯反复清洗，得到长效抗菌性能的10#陶瓷滤芯。

对照组1：空白陶瓷滤芯。

对照组2：将丙烯酸与银纳米颗粒混合液均匀喷涂到陶瓷滤芯表面。

抑菌率测试：按照国标JC/T 897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》公开的浸渍振荡法，以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌种。

微观结构：利用扫描电镜对陶瓷滤芯及表面抗菌层的微观结构进行表征，尤其需要观察长期反复使用之后的微观结构。

有关上述实施例和对照组的相关测试结果见表1。

由表1可以看出以下几点：

(1)对照组1空白陶瓷滤芯和对照组2表面喷涂银纳米颗粒的抗菌涂层滤芯，初始抗菌率较高，分别为99％和99.99％。但是，随着使用时间的增加，两种滤芯的抗菌率均出现不同程度的降低。

从实施例1-10可以看出，本发明所制备的陶瓷滤芯具有持久稳定的抗菌性能，抗菌率始终维持在99.99％，并且随着使用时间的增加始终保持稳定。

(2)从对照组2的微观结构观察结果可以看出，随着使用时间的增加，表面喷涂抗菌层出现不同程度的脱落，并且脱落面积逐渐增加。

从实施例1-10的微观结构观察结果可以看出，在长久使用过程中，本发明制备抗菌涂层没有出现脱落现象，说明涂层与陶瓷滤芯结合稳定。

通过表1可以看出，本发明制备的陶瓷滤芯具备优异的长效抗菌性能。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述陶瓷滤芯由抗菌表层和陶瓷基底组成，所述抗菌表层为均匀嵌合纳米颗粒的聚合物层；

该制备方法包括以下步骤：

(1)将陶瓷滤芯进行清洗干燥；

(2)将硅烷偶联剂A溶液与硅烷偶联剂B溶液按照一定比例溶解到乙醇中，配置硅烷偶联剂混合溶液；所述的硅烷偶联剂A为3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷，所述的硅烷偶联剂A溶液的浓度为0.001mol/L～0.5mol/L；所述的硅烷偶联剂B为γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷中的任一种或几种，所述硅烷偶联剂B溶液的浓度为0.001mmol/L～0.5mol/L；

(3)将步骤1中的陶瓷滤芯浸渍到步骤2中的混合溶液中，形成硅烷偶联层，随后取出清洗并干燥；

(4)将步骤3中的陶瓷滤芯浸渍到光引发剂溶液中形成接枝反应前驱层，随后避光干燥，然后置于单体溶液中，紫外光辐照形成表面接枝聚合物分子，取出清洗干燥；所述的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯磺酸钠中的一种或几种，所述单体溶液浓度为0.01mol/L～1.0mol/L；

(5)将步骤4中键合单体聚合物分子的陶瓷滤芯浸渍到硝酸银溶液中，形成充分并均匀吸附银离子的聚合物层，随后取出清洗干燥；

(6)将吸附银离子的陶瓷滤芯浸渍到还原剂中，获得均匀嵌合银纳米颗粒的聚合物层；

(7)将步骤6中的陶瓷滤芯取出反复清洗；

完成陶瓷滤芯的制备。

2.根据权利要求1所述的一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂中，硅烷偶联剂A溶液与硅烷偶联剂B溶液的浓度比例为1:10-10:1。

3.根据权利要求1所述的一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述光引发剂溶液为蒽醌、4,4-Cl,Cl-苯甲酮、苯甲酰甲酸和丁二酮混合溶液，所述光引发剂浓度为0.001-0.5mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述的硝酸银溶液浓度为0.001mol/L～1.0mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种具备双重长效抗菌性能的陶瓷滤芯的制备方法，其特征在于，所述的还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸钠、硼氢化钠、鞣酸的混合物；所述还原剂溶液浓度为0.001mol/L～1.0mol/L。

Images