一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层包括聚乙烯、和均匀分布于所述聚乙烯中的纳米银粒子，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层中纳米银粒子的质量分数不小于0.0714wt%，优选为0.0714～0.714wt%。本发明专利技术的制备方法具有简单易操作、喷涂温度低、效率高等优点，由于没有采用热喷涂工艺，因此有效防止聚乙烯的降解与氧化、保留聚合物物理化学性能不变。可应用于食品包装、医疗器械和航天装备材料等行业。本涂层能有效节省Ag消耗量。

Polyethylene composite antibacterial coating containing nano silver particles and preparation method thereof

The invention relates to a polyethylene composite antibacterial coating containing nano-silver particles and a preparation method thereof. The polyethylene composite antibacterial coating containing nano-silver particles comprises polyethylene and nano-silver particles uniformly distributed in the polyethylene, and the nano-silver particles in the polyethylene composite antibacterial coating containing nano-silver particles. The mass fraction of the seed is not less than 0.0714wt%, preferably from 0.0714 to 0.714wt%. The preparation method of the invention has the advantages of simple operation, low spraying temperature and high efficiency. Because the thermal spraying process is not adopted, the degradation and oxidation of polyethylene are effectively prevented and the physical and chemical properties of the polymer are kept unchanged. It can be applied to food packaging, medical devices and aerospace equipment materials and other industries. This coating can effectively save Ag consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法，具体说，是涉及一种采用聚乙烯作为主要成膜物，纳米银粒子作为抗菌剂的涂料，利用空气喷涂技术在金属、塑料或玻璃基材表面制备复合抗菌涂层的方法，属于抗菌涂层

技术介绍
金属、塑料或玻璃基材在食品包装、医疗器械和航天装备材料领域使用广泛，但是细菌在这些材料表面的附着不容忽视。材料表面的细菌主要通过形成生物膜的方式附着。生物膜是由附着于材料实体表面的细菌以及包裹细菌的细胞外基质所形成的难以去除结构性微生物群落形成。医学研究表明，约80％的细菌感染是由于生物膜导致。有资料显示，俄罗斯和平号空间站发现了生物膜的存在，这些生物膜严重威胁着宇航员的身体健康。同时材料表面的生物膜还会导致材料的腐蚀，生物膜附着的不均匀性导致材料表面电化学性质不同，再加上细菌代谢产物的作用，因此生物膜可引起严重的微生物腐蚀。控制基材表面微生物污染的方法包括基材表面改性以及负载抗菌涂层，因此，研究一种耐微生物腐蚀性能好、抗菌性能优良的涂层具有重要意义。涂层在对底材起到装饰和保护作用的同时，会受到微生物的侵害，在涂层表面形成生物膜，使涂层失去附着力，甚至导致涂层脱落，影响涂层的保护效果和装饰效果。另一方面，涂层表面的生物膜会传播疾病，对人类健康造成极大伤害。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法。一方面，本专利技术提供了一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层包括聚乙烯、和均匀分布于所述聚乙烯中的纳米银粒子，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层中纳米银粒子的质量分数不小于0.0714wt％，优选为0.0714-0.714wt％。本专利技术首次以聚乙烯作为主要成膜物，纳米银粒子作为抗菌剂相结合制备了一种聚乙烯复合抗菌涂层。其中聚乙烯涂层具有耐磨损、耐腐蚀、抗冲刷、涂层结合强度高、成本低廉和使用寿命长，纳米银粒子是一种具有持久性、广谱性、安全性高、不易产生耐药性等特点的抗菌材料，而且纳米银粒子具有超强的杀菌能力，只需极少量的纳米银即可产生极强杀菌效果，因此将纳米银粒子直接负载到聚乙烯涂层中，使得所述聚乙烯涂层抗菌性能得到很大提高。较佳地，所述纳米银粒子的粒径为60-120nm。另一方面，本专利技术还提供了一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层的制备方法，包括：在聚乙烯溶液中加入一定量的纳米银粒子，超声分散后得到混合涂料；采用空气喷涂技术在基材表面喷涂所得混合涂料，固化后得到所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层。本专利技术采用空气喷涂技术制备含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，其中空气喷涂又称气压喷涂，是以喷枪为工具，利用压缩空气气流将涂料吹散、雾化并喷在被涂饰表面，形成连续完整涂层一种涂饰方法。当一定压力的压缩空气从喷嘴喷出时，在喷嘴前形成负压，涂料在大气压作用下通过喷嘴中心孔道被抽出，涂料与压缩空气相会后，被分散成微小的涂料颗粒，在被涂饰表面上形成具有微观多孔结构的涂膜。由于没有采用热喷涂工艺，因此有效防止聚乙烯的降解与氧化、保留聚合物物理化学性能不变。空气喷涂技术操作简单、涂装效率高、涂层质量好。且本专利技术所述聚乙烯复合抗菌涂层具有微观多孔的结构，增加了细菌与材料表面的接触面积，使得Ag含量较少时其抗菌性能仍能达到99.99％。本涂层及其施工方法对于热敏感基底的形变影响小，若采用粉末涂料或者火焰喷涂等方法，对于塑料薄膜等热敏感基底的形变影响较大。较佳地，所述混合涂料中聚乙烯的含量为1～5wt％。较佳地，所述聚乙烯溶液中有机溶剂为二甲苯或/和甲苯。较佳地，所述混合涂料中纳米银粒子的含量不小于10ppm。较佳地，所述聚乙烯为茂金属聚乙烯、低密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯。较佳地，所述空气喷涂的参数包括：喷涂气压0.2-0.5Mpa，喷涂距离10-20cm，走枪的速度1-2cm/s，混合涂料的出漆量为20～200ml/分钟。较佳地，所述基材为金属、塑料或玻璃。又，较佳地，将所述基材依次经过无水乙醇、去离子水超声清洗后，用去离子水冲洗，烘干。较佳地，所述固化方式分为两步：第一步为自然干燥，时间为1-3天；第二步为20-40℃真空干燥，时间为1-3小时。作为一个优选示例，第一步为自然干燥，时间为2天；第二步为紧接着30℃真空干燥，时间为2小时。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提供的复合抗菌涂层具有极优的抗菌性能、耐水性和安全性；(2)本专利技术的制备方法具有简单易操作、喷涂温度低、效率高等优点，由于没有采用热喷涂工艺，因此有效防止聚乙烯的降解与氧化、保留聚合物物理化学性能不变。可应用于食品包装、医疗器械和航天装备材料等行业。本涂层能有效节省Ag消耗量。附图说明图1是复合抗菌涂层表面光学显微镜照片a和扫描电镜照片b；图2是复合抗菌涂层的FTIR图谱；图3是复合抗菌涂层对大肠杆菌抗菌效果图，其中(a)是与对照组作用24h后10000倍稀释平板可见细菌、(b)是与复合抗菌涂层作用24h后100倍稀释平板可见细菌；图4是复合抗菌涂层对金黄色葡萄球菌抗菌效果图，其中(a)是与对照组作用24h后10000倍稀释平板可见细菌、(b)是与复合抗菌涂层作用24h后100倍稀释平板可见细菌；图5是复合抗菌涂层质量随浸水时间变化图。具体实施方式以下通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供了一种含有纳米银粒子(AgNPs)的聚乙烯复合抗菌涂层及其制备方法。所述涂层由纳米银粒子和负载纳米银粒子的聚乙烯材料组成。所述制备方法首先将聚乙烯溶解于有机溶剂形成混合溶液，然后将纳米银粒子超声分散在混合溶液中形成涂料；采用空气喷涂技术在金属、塑料或玻璃基材表面制备聚乙烯/银涂膜，最后经过固化得到复合涂层。所述固化可为室温干燥和真空干燥，其中室温干燥使涂层充分固化，同时真空干燥让溶剂充分挥发得到复合涂层。若是仅真空干燥也可，只是成本较高。若是仅采用室温固化，不仅所需时间较长，而且又无法确保溶剂全部挥发。因此本专利技术采用组合干燥(室温干燥和真空干燥)的方式进行固化，既缩短了固化的时间，也节约了固化的成本。当然，涂层的固化方式还可为其它方式，只需使得涂层中溶剂充分挥发即可。本专利技术采用空气喷涂技术制备含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，可贵的是这项技术原理简单，具有极优的抗菌性能和耐水性，且涂层的安全性高，为食品包装、医疗器械和航天装备材料领域中抗菌涂层的选择提供一种可能。以下示例性地说明本专利技术提供的含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层的制备方法。基材的预处理。所述基材可为金属、塑料或玻璃基材。将基材依次经过无水乙醇、去离子水超声清洗后，用去离子水冲洗，烘干。聚乙烯的有机溶液(聚乙烯溶液)的制备。将聚乙烯以1％～5％含量(聚乙烯的含量指的是聚乙烯与混合涂料的质量比)与有机溶剂混合，置于加热器中加热搅拌，直至聚乙烯溶解。若聚乙烯含量过小，则施工之后的涂层厚度较低；若聚乙烯含量过大，则施工过程中热敏基底的形变较大，且涂层微观结构粗糙。其中加热搅拌的温度可为70-90℃，直至聚乙烯溶解。使用的有机溶剂可为纯二甲苯或甲苯或二者混合溶液，因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，其特征在于，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层包括聚乙烯、和均匀分布于所述聚乙烯中的纳米银粒子，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层中纳米银粒子的质量分数不小于0.0714wt%，优选为0.0714～0.714wt%。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，其特征在于，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层包括聚乙烯、和均匀分布于所述聚乙烯中的纳米银粒子，所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层中纳米银粒子的质量分数不小于0.0714wt%，优选为0.0714～0.714wt%。2.根据权利要求1所述的含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层，其特征在于，所述纳米银粒子的粒径为60～120nm。3.一种如权利要求1或2所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括：在聚乙烯溶液中加入一定量的纳米银粒子，超声分散后得到混合涂料；采用空气喷涂技术在基材表面喷涂所得混合涂料，固化后得到所述含有纳米银粒子的聚乙烯复合抗菌涂层。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合涂料中聚乙烯的含量为1～5wt%。5.根据权利要求3或4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝迎春，李林，王云丽，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31