CN1712459A - 包含纳米银颗粒的抗菌涂料以及使用该抗菌涂料的涂敷方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在注射预型件的表面上包含30ppm的纳米银颗粒的抗菌涂料、用于制造该抗菌涂料的方法以及使用该抗菌涂料的涂敷方法。纳米银－乙醇分散溶液被注入到丁醇溶液，同时以高速搅动它，以将纳米银溶液均匀地分散到涂料中，制备包含纳米银颗粒的母料。母料被注入到紫外线(UV)纯净涂料以及被以高速度连续地搅动预定时段，以获得用于涂敷注射预型件表面的抗菌UV纯净涂料。

Description

包含纳米银颗粒的抗菌涂料以及使用该抗菌涂料的涂敷方法
技术领域
本发明涉及包含纳米银颗粒的抗菌涂料以及使用该抗菌涂料的涂敷方法，以及更具体涉及在注射预型件(injection preform)的表面上包含30ppm纳米银颗粒的抗菌涂料组合物以及使用该抗菌涂料的涂敷方法。
背景技术
根据经济条件的最新改善和因此对健康的关心，在使用过程中接触人体的各种产品需要抗菌性能。
具体，用户手上的电话和便携式终端以及通过手达到终端的表面的细菌可以通过口感染用户的身体。
为了防止细菌繁殖，研制了各种抗菌用具，包括使用玉和陶瓷作为抗菌材料的产品。但是，由玉或陶瓷构成的抗菌产品不能完全消毒各种类型的细菌，包括肺炎链球菌、沙门氏菌、O-157细菌、葡萄球菌以及大肠杆菌。
代替玉或陶瓷，经常使用银作为抗菌材料，银基于当前的纳米技术显示出强烈的抗菌性能。
在此使用的纳米技术指其中将材料如银制造为纳米尺寸颗粒的技术，纳米尺寸颗粒被处理为大量的多孔粉末，用于使材料性能最大化。这些是基于材料如金属或陶瓷的晶粒尺寸变得小于100nm时出现的通过常规理论难以解释的新现象。纳米银颗粒具有抗菌性能是公知的技术。因此，纳米银颗粒材料用于包括涂料、光学催化剂、磁铁、电子器件传感器、催化剂以及仿生学材料的各种领域。
具体，已研制了用包含纳米银颗粒的涂料涂敷使用过程中接触人体的各种产品的方法，该纳米银颗粒具有如上所述的抗菌性能。
但是，银颗粒具有非常小的尺寸以及容易受环境温度的影响。因此，包含纳米银颗粒的涂料变得容易褪色。由于涂料中包含的纳米银颗粒暴露于紫外线(UV)射线，因此银立即氧化为氧化银以及涂料变为黄色。
在变黄现象之后，此外，因为其表面不活跃，涂料难以与其他物体化学键合。
此外，涂料中包含的纳米银颗粒经常不能保持抗菌性能。
发明内容
由此，产生本发明以解决以上描述的问题，以及本发明的目的是提供一种抗菌涂料组合物，包含具有优异抗菌性能的纳米银颗粒，同时最小化变黄现象。
本发明的另一目的是提供一种制造包含纳米银颗粒的抗菌涂料组合物的方法，该纳米银颗粒具有恒定的抗菌性能，同时最小化变黄现象。
本发明的又一个目的是提供一种用包含纳米银颗粒的抗菌涂料涂敷便携式终端如便携式电话的注射预型件的表面，同时使用最少量的纳米银颗粒以及保持纳米银颗粒的抗菌性能。
为了实现这些目的，抗菌涂料包括纳米银颗粒，其中抗菌涂料是用于便携式终端的注射预型件的外涂层的紫外线(UV)-可固化的涂料，以及包含具有5nm直径的30ppm纳米银颗粒。
根据本发明的另一方面，一种用于制造包含纳米银颗粒的抗菌涂料的方法包括以下步骤：将纳米银分散到具有预定浓度的乙醇中，以获得纳米银-乙醇分散液，其被逐渐注入到异丁醇溶液中，以及连续地搅动预定时段，以制备包含预定浓度的纳米银颗粒的母料(masterbatch)，将母料注入UV纯净(clear)涂料中以及高速搅动预定的时段，以获得包含预定浓度的纳米银颗粒的抗菌UV纯净涂料。
根据本发明的又一个方面，一种使用包含纳米银颗粒的抗菌涂料的涂敷方法包括以下步骤：用覆有彩色涂料的底漆涂敷注射预型件的表面，用IR射线在底漆的表面上执行最初干燥，使用通过注射母料制备的UV纯净涂料涂敷具有外涂层的底漆的上部，以及用UV射线在外涂层的表面上执行第二干燥。
附图说明
从下面结合附图的详细说明将使本发明的上述及其他目的、特点和优点更明显，其中：
图1是说明根据本发明的实施例涂有包含纳米银颗粒的抗菌涂料的便携式通信设备的外壳的透视图；
图2是说明根据本发明的实施例用于制造包含纳米银颗粒的抗菌涂料的方法的示意图；
图3是说明根据本发明的实施例使用包含纳米银颗粒的抗菌涂料的涂敷方法的剖面图；
图4是图3的部分A的部分放大剖面图；以及
图5是说明根据本发明的实施例使用包含纳米银颗粒的抗菌涂料的涂敷方法的流程图。
具体实施方式
下面，参考附图描述本发明的优选实施例。在本发明的下列描述中，当它们是本领域公知技术时，在此引入的已知功能和结构的详细描述被省略，以使本发明的主旨清楚。
现在将详细描述根据本发明的第一优选实施例的抗菌涂料组合物。
参考图1，根据本发明的抗菌涂料应用于电子产品的注射预型件，具体应用于便携式终端的外壳20。
至于用于涂敷便携式终端的外壳的涂料，一般使用紫外线(UV)-可固化的涂料(下面称为“UV涂料”)以及热固化涂料。通过UV照射设备产生的UV射线的化学反应，在相对短的时间内，例如5-10秒，固化UV涂料。根据本发明的抗菌涂料优选是UV涂料。
根据本发明用作UV涂料组合物的纳米银分为粉末型和液体型。液体型纳米银根据分散介质的类型分为含水的、基于乙醇以及基于甲醇的纳米银。
为了使包含纳米银的涂料的变黄现象最小化，根据本发明用于UV涂料组合物的纳米银优选是基于乙醇的液体型纳米银。
更具体地说，UV涂料组合物中使用的纳米银优选具有5nm的颗粒直径。优选在UV涂料组合物中包含预定数量(30ppm)的纳米银颗粒，作为使用预定的分散介质如乙醇的银胶体溶液，以及优选同时包含预定的添加剂。
纳米银颗粒的适宜直径是5nm。一般，在粉末型纳米银中使用具有70nm直径的纳米银颗粒(下面，称为“70nm纳米银颗粒”)，而在液体型纳米银中使用具有5nm直径的纳米银颗粒(下面，称为“5nm纳米银颗粒”)。参考测试结果，当使用5nm纳米银颗粒时，与使用70nm纳米银颗粒时相比，用少量的银就可以保持抗菌性能，因为每单位面积纳米银颗粒的表面积增加，同时使之后描述的变黄现象最小化。
5nm纳米银颗粒以1,000ppm的浓度分散到分散介质中(下面，称作“1,000ppm纳米银母料)，以制备银胶体溶液(下面，称为纳米银母料)。优选，以3％的比率将1,000ppm纳米银母料添加到涂料。分散介质优选是乙醇，其在之后将参考本发明的第二实施例更详细地描述。
当使用5nm液体型纳米银时，变黄现象的程度取决于添加到涂料的纳米颗粒的数量，为了避免变黄现象，必须精确地控制纳米颗粒的数量。由于它们具有小尺寸，因此优选使用5nm纳米银颗粒，它们可以被方便地存储，以及在涂敷过程中可以均匀分布。由于制备包含纳米银颗粒的1,000ppm母料，因此分散纳米银颗粒是容易的。当母料以3％的比率添加到涂料(UV纯净涂料)时，可以避免变黄现象。
参考测试结果，纳米银颗粒的数量是涂料数量的30ppm(1,000ppm×0.03＝30ppm)。因此，利用仅仅包含30ppm的纳米银颗粒的涂料可以保持抗菌性能和使变黄现象最小化。
当使用不变黄的聚氨酯基聚合物作为涂料中包含的光聚合的聚合物时，作为添加剂，即使在强UV射线下也使涂敷膜的变黄现象最小化。
现在将详细描述根据本发明的第二优选实施例用于制造抗菌涂料的方法。
一种根据本发明用于制造包含纳米银颗粒的抗菌涂料的方法包括制备纳米银母料和制造抗菌UV纯净涂料的步骤。
参考图2，制备母料的步骤包括以下步骤：
通过以20,000ppm的比率将纳米银颗粒分散到乙醇中制造纳米银-乙醇分散溶液，以及用异丁醇溶液52填充搅拌器10的搅拌容器12，在其中逐渐地注入纳米银-乙醇分散溶液，同时以600-800rpm旋转涡轮轴14，连续地搅动它25-30分钟，以获得银-胶体溶液(下面，称为“第一搅拌步骤”)。
第一搅拌步骤将纳米银均匀地分散到分散介质中以及每份分散介质如乙醇和异丁醇的纳米银的最后浓度被调整为1,000ppm。具体地说，以20,000ppm的比率将纳米银颗粒分散到乙醇中以及以1,000ppm的比率用异丁醇溶液稀释。
在制造抗菌UV纯净涂料的步骤中，用UV纯净涂料(未示出)填充搅拌器10的搅拌容器12以及以3％的比率在其中注入母料，同时以800-1,000rpm的高速度旋转涡轮轴14以及连续地搅动25-30分钟(下面，称为“第二搅拌步骤”)。
第二搅拌步骤将母料均匀地分散到UV纯净涂料中，以及每份UV纯净涂料的纳米银颗粒的浓度是30ppm(1.000ppm×0.03)。
在第一和第二搅拌步骤中，纳米银颗粒被均匀地分散到UV纯净涂料中，以及纳米银的抗菌性能使之可以制造根据本发明的抗菌UV纯净涂料。
现在将详细描述用根据本发明的第三优选实施例一种用于用包含纳米银颗粒的抗菌涂料来涂敷便携式终端，如便携式电话的注射预型件表面的方法。
参考图3和4，用底漆31和外涂层41涂敷便携式终端如便携式电话的注射预型件20的表面。具体，外涂层41由根据本发明的第二实施例制备的抗菌UV纯净涂料制成。
底漆31覆有常规涂料涂层的彩色涂料32。外涂层41由透明材料制成以及包含纳米银颗粒50，以使便携式终端具有抗菌性能。由于仅仅外涂层41包含纳米银颗粒，因此通过本发明可以获得抗菌性能，同时使用少量的纳米银。
现在将更详细地描述根据本发明的第三优选实施例使用包含纳米银颗粒的抗菌涂料的涂敷方法的过程。
参考图5，便携式终端的外壳20给作注射预型件1的例子。
外壳20涂有抗菌涂料30。抗菌涂料30由底漆31和外涂层41构成。外涂层41由抗菌UV纯净涂料制成，该抗菌UV纯净涂料使用包含纳米银颗粒50的母料42制成。底漆31覆有彩色涂料32。
在步骤S1中，用底漆31涂敷外壳20的表面，该底漆31用彩色涂料32覆盖。
在步骤S2中，在70℃的温度下，在IR干燥机(未示出)中用IR射线使底漆31的表面经受最初干燥5分钟。
在步骤S3中，使用抗菌UV纯净涂料用外涂层41涂敷底漆31的上部。抗菌UV纯净涂料及其制造方法已被描述。
在步骤S4中，在40℃的温度下，在UV干燥机(未示出)中用UV射线使外涂层41的表面经受第二干燥1.5-2分钟。
以上描述的步骤提供用包含少量纳米银的抗菌涂料涂敷便携式终端如便携式电话，同时保持抗菌性能和防止纳米银变黄的方法。
现在将常规70纳米银颗粒与本发明的优选实施例的5纳米银颗粒相比较描述根据本发明的纳米银颗粒的优点。
参考下面的列表1，描述发明的纳米银颗粒和常规70和5纳米银颗粒之间的比较。
表1
 分类   70纳米(粉末)   5纳米(液体)
 每1g的颗粒数目   254,000,000   700,000,000,000
 在100ppm的情况下   25,400
 在30ppm的情况下   21,000,000
 每一个便携式电话(10g)   254,000   210,000,000
从列表1可以清楚看到与常规70纳米颗粒相比通过增加5纳米颗粒的50纳米银颗粒的数目提高了抗菌和消毒剂性能。
由于用包含30ppm的纳米银颗粒的抗菌涂料组合物涂敷便携式终端的外壳，因此外壳的抗菌和消毒剂性能被提高，以及通过正确地调整纳米银颗粒的数量防止涂料褪色和变黄。
尽管参考其某些优选实施例已经示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白在不脱离附加权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可以在形式上和细节上进行各种改变。

Claims (15)

1.包括纳米银颗粒的抗菌涂料，其中抗菌涂料是用于便携式终端的注射预型件的外涂层的紫外线(UV)可固化的涂料以及包含具有约5nm直径的30ppm的纳米银颗粒。
2.根据权利要求1所述的抗菌涂料，还包括作为光聚合的聚合物的不变黄的聚氨酯基纳米聚合物。
3.一种用于制造包含纳米银颗粒的抗菌涂料的方法，包括以下步骤：
将纳米银颗粒分散到具有预定浓度的乙醇中，以获得纳米银-乙醇分散溶液，所述纳米银-乙醇分散溶液被逐渐地注入到异丁醇溶液中以及被连续地搅动预定的时段，以制备包含预定浓度的纳米银颗粒的母料；以及
将所述母料注入UV纯净涂料以及用预定速度搅动预定的时段，以获得包含预定浓度的纳米银颗粒的抗菌UV纯净涂料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述纳米银-乙醇分散溶液中纳米银的浓度是20,000ppm。
5.根据权利要求3所述的方法，其中包含于所述母料中的纳米银的浓度约为1,000ppm。
6.根据权利要求3所述的方法，其中以600-800rpm的速度执行所述连续搅动25-30分钟。
7.根据权利要求3所述的方法，其中通过注入3％的1,000ppm母料将包含于所述抗菌UV纯净涂料中的纳米银的浓度调整为30ppm。
8.根据权利要求3所述的方法，其中以800-1,000rpm的速度执行所述高速搅动25-30分钟。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述纳米银颗粒具有约5nm的直径。
10.一种使用包含纳米银颗粒的抗菌涂料的涂敷方法，包括以下步骤：
用覆有彩色涂料的底漆涂敷注射预型件的表面；
用红外(IR)射线执行所述底漆表面的最初干燥；
使用通过注入母料制备的UV纯净涂料涂敷具有外涂层的所述底漆的上部；以及
用UV射线执行所述外涂层表面的第二干燥。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述最初干燥过程中使用IR干燥机。
12.根据权利要求10所述的方法，其中在70℃的温度下执行所述最初干燥5分钟。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，在涂敷具有所述外涂层的所述底漆的步骤中，所述母料包含纳米银颗粒以及被以3％的比率注入到所述UV纯净涂料中。
14.根据权利要求10所述的方法，其中在所述第二干燥过程中使用UV干燥机。
15.根据权利要求10所述的方法，其中在40℃的温度下执行所述第二干燥1.5-2分钟。
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