CN1199240A - 具有抗菌涂层膜的布劳恩管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有抗菌涂层膜的布劳恩管,该涂层膜是通过将TiO2分散在醇中制成分散液,然后将该分散液涂在布劳恩管上,并进行热处理而制成。通过抗菌涂层膜中所含TiO2的光催化反应,将空气中的O2和H2O分解成超氧化物和羟基自由基(OH·),这些产物可杀死布劳恩管周围的细菌和霉菌,并除去异味。

Description

具有抗菌涂层膜的布劳恩管及其制造方法
本发明涉及一种布劳恩管(Braun tube)及其制造方法，更具体地讲，涉及一种具有抗菌涂层膜的布劳恩管及其制造方法。
一种操作机械的一个特点是，由布劳恩管产生大量热量并具有带电性能。因此，空气中的灰尘容易附着在布劳恩管中，各种微生物可寄居在这里。为了解决上述问题，有人建议进行抗静电处理。
所述抗静电处理可防止静电产生，从而减少灰尘附着。不过，这种抗静电处理既不会抑制由布劳恩管所产生的热量，又不会抑制微生物繁殖。因此，依然存在由微生物繁殖所导致的与卫生相关的问题。不过，尚未成功研究出用于抑制微生物繁殖的方法。大部分研究集中在抗菌组合物本身及抗菌组合物在纤维或卫生容器上的应用上。另外，大部分此类抗菌组合物是由有机物质组成。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有抗菌作用的布劳恩管。
本发明的另一个目的是提供一种制造上述布劳恩管的方法。
为了实现上述第一个目的，提供了一种包括抗菌涂层膜的布劳恩管，该膜中含有TiO2。
理想的是，所述抗菌涂层膜的厚度范围为500-5,000。
理想的是，以重量计，TiO2相对于抗菌涂层膜的含量范围为5-10％。
理想的是，所述抗菌涂层膜还包括至少一种硅酸盐(酯)化合物。在这里，TiO2与硅酸盐(酯)化合物的混合比范围可以为1∶1-1∶2，而TiO2与硅酸盐(酯)化合物的总量可以占抗菌涂层膜总重量的10-20％。另外，上述硅酸盐(酯)化合物可以是硅酸甲酯、硅酸乙酯或金属硅酸盐。
而且，理想的是，TiO2具有锐钛矿结构，其平均颗粒直径为1～50nm。
为了实现上述第二个目的，提供了一种制造具有抗菌涂层膜的布劳恩管的方法，包括以下步骤：(a)将TiO2分散在醇中，制备一种分散液；和(b)将该分散液涂在布劳恩管上，并进行热处理。
理想的是，TiO2具有锐钛矿结构，其平均颗粒直径为1～50nm。
理想的是，以重量计，TiO2在所述分散液中的浓度为5-10％。
理想的是，涂层的厚度为500-5,000。
另外，理想的是，涂敷后的热处理是在130-150℃的温度下进行30-60分钟。
理想的是，在所述步骤(a)和(b)之间还包括以下步骤：(a1)将所述分散液与一种硅酸盐(酯)化合物溶液混合；和(a2)调节该化合物的pH值，用超声波重新分散该混合物，并使该分散液陈化。此时，陈化步骤可以在30-60℃的温度下进行30-60分钟。
下面将对一种制造抗菌布劳恩管的方法及其工作原理进行详细说明。
根据一种优选实施方案，按照以下方法制造本发明的抗菌布劳恩管。
首先，将TiO2分散在醇中，制成分散液，其最终浓度为5-10％重量百分比。此时，将一种由硅酸盐(酯)化合物与醇或其他溶剂组成的分散液与上述分散液混合，然后将其pH调至酸性，优选为pH2-3，再用10-50kHz的超声波分散该混合物10分钟或更长时间。然后对所得到的溶液进行热处理，并在30-60℃温度下陈化30-60分钟。通过上述陈化过程，使所述硅酸盐(酯)化合物部分聚合，所得到的聚合物在随后的处理中，在玻璃布劳恩管与抗菌涂层膜之间起着粘合剂的作用。将通过以上热处理获得的溶液涂在布劳恩管上，并进行热处理，以形成抗菌涂层膜，从而得到本发明的具有抗菌涂层膜的布劳恩管。理想的是，可以采用普通涂层方法，如旋转涂敷、喷涂和沉积法，而热处理是在130-150℃下进行30-60分钟。在热处理期间，涂在玻璃表面上的组合物中的溶液被完全蒸发，得到含SiO2和TiO2的硬且致密的膜。
理想的是，本发明抗菌涂层膜的主要成分TiO2具有锐钛矿结构，其平均颗粒直径为10-20nm。这里，颗粒大小的确定基于涂层性质和所用溶剂，以及与硅酸盐(酯)的附聚作用。
另外，理想的是，所述涂层膜的厚度为500-5,000。如果涂层膜的厚度不足500，其抗菌效果不明显。同时，如果涂层膜的厚度超过5,000，则这一厚度超过了在布劳恩管上的正常厚度，难于形成均匀的涂层膜。
如果使用额外的硅酸盐(酯)化合物，最好通过以重量计使TiO2与所加硅酸盐(酯)化合物的混合比为1∶1～1∶2的形式，来保持涂层膜的涂层特性和硬度。
通过上述方法制造的本发明的具有抗菌涂层膜的布劳恩管的抗菌作用原理如下。
通过所述布劳恩管的抗菌涂层膜中所含TiO2的光催化反应，将空气中的O2和H2O分解成超氧化物(O2-)和羟基游离基(OH)。上述分解产物具有杀死布劳恩管周围的细菌和霉菌的作用，并可除去异味。所述光催化反应可以由阳光、灯光或荧光灯的光线进行。而且，该反应是由布劳恩管自身的光线进行的。因此，可以获得具有抗菌涂层的布劳恩管的抗菌效果。具体地讲，在光线的作用下，TiO2分解成Ti阳离子的过程中所产生的电子，把空气中的O2转化成O2-，而羟基被转化成羟基游离基。所得到的上述物质会对微生物的代谢和电子传递系统造成不利影响，从而抑制细菌或霉菌的生长。
下面将结合实施例对本发明做详细说明。但本发明并不只限于下面的实施例。
将30g具有锐钛矿结构、平均颗粒直径约为30nm的TiO2溶解在600g乙醇中，得到一种分散液。然后加入300g硅酸甲酯分散液(10％)，均匀混合，并将该溶液的pH调至约4.5。接着用大约30kHz的超声波分散该混合物15分钟，并在35℃下用40分钟时间完成陈化过程得到抗菌涂层组合物。将抗菌涂层组合物喷在布劳恩管上，然后在150℃下进行约1小时的热处理，以形成厚度约为1,000的涂层膜，从而制成本发明的布劳恩管。将大肠杆菌接种(106/cm2)在由荧光灯照明的两个布劳恩管的抗菌涂层膜的表面上。另外，在白天让该抗菌涂层膜表面连续接受阳光照射。此时，给一个布劳恩管通电，而将另一个布劳恩管断电。24小时后计数存活的大肠杆菌数。
结果是，断电布劳恩管上的大肠杆菌数比原始接种量减少了90％。对于通电的布劳恩管来说，结果是一样的。就是说，在本发明的布劳恩管上的大肠杆菌数大大减少了。
然而，如果环境不变得不利于微生物生长，通过几次重复循环之后，大肠杆菌数会呈对数形式增加持续24小时。因此，可以看出，本发明的布劳恩管可抑制微生物生长，其工作原理如上文所述。
如上所述，本发明的布劳恩管具有高水平的抗菌功能，因此，可将其有效应用于需要卫生的环境中。所以，可将本发明用于需要抗菌特性的各个领域，特别是用于显示装置的屏幕上。

Claims (15)

1.一种布劳恩管，包括含有TiO2的抗菌涂层膜。
2.如权利要求1的布劳恩管，其特征在于TiO2的含量占抗菌涂层膜重量的5-10％。
3.如权利要求1的布劳恩管，其特征在于所述TiO2具有锐钛矿结构，其平均颗粒直径为1-50nm。
4.如权利要求1的布劳恩管，其特征在于所述抗菌涂层膜的厚度为500-5,000。
5.如权利要求1的布劳恩管，其特征在于所述抗菌涂层膜还包括至少一种选自硅酸甲酯、硅酸乙酯和硅酸金属盐的硅酸盐(酯)化合物。
6.如权利要求5的布劳恩管，其特征在于TiO2与硅酸盐(酯)化合物的混合比为1∶1～1∶2，TiO2与硅酸盐(酯)化合物的总量占抗菌涂层膜总重量的10-20％。
7.一种制造具有抗菌涂层膜的布劳恩管的方法，包括以下步骤：
(a)将TiO2分散在醇中，制成分散液；和
(b)将所述分散液涂在布劳恩管上，并进行热处理。
8.如权利要求7的方法，其特征在于所述TiO2具有锐钛矿结构，其平均颗粒直径为1-50nm。
9.如权利要求7的方法，其特征在于所述分散液中TiO2的浓度以重量计为5-10％。
10.如权利要求7的方法，其特征在于所述涂层的厚度为500-5,000。
11.如权利要求7的方法，其特征在于涂敷以后的热处理是在130-150℃的温度下进行30-60分钟。
12.如权利要求7的方法，其特征在于在该方法的步骤(a)和(b)之间还包括以下步骤：
(a1)将该分散液与硅酸盐(酯)化合物溶液混合；和
(a2)调节该混合物的pH值，用超声波重新分散该混合物，并使该分散液陈化。
13.如权利要求12的方法，其特征在于所述硅酸盐(酯)化合物为选自硅酸甲酯、硅酸乙酯和金属硅酸盐中的至少一种。
14.如权利要求13的方法，其特征在于所述TiO2与硅酸盐(酯)化合物的混合比为1∶1～1∶2，TiO2与硅酸盐(酯)化合物的总量占整个混合物总重量的10-20％。
15.如权利要求13的方法，其特征在于所述陈化是在30-60℃的温度下进行30-60分钟。
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