一种防雾抑菌涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防雾抑菌涂层的制备方法，包括以下制备步骤：(1)准备透明基材并对该透明基材的表面进行预处理；(2)在透明基材的表面涂覆聚合前驱溶液；(3)对涂覆了聚合了前驱溶液的透明基材进行固化；(4)对固化后的透明基材进行干燥。本发明专利技术提供一种防雾抑菌涂层的制备方法，能够制备稳定的涂层，在制备过程中不涉及剧毒的化学试剂或者重金属离子，更加安全无害且成本可控，符合绿色化学的概念，进而该涂层还具备良好的透光性、防雾性、抗霜性以及非释放型杀菌性。

【技术实现步骤摘要】
一种防雾抑菌涂层的制备方法
本专利技术属于表面涂覆改性材料
，具体是指一种防雾抑菌涂层的制备方法。
技术介绍
透明光学材料，大致可以定义为通过传输光以观看图形的产品，其主要分为两类，一类是透明无机材料，另一类是透明聚合物材料。透明无机材料主要为硅酸盐玻璃、石英玻璃，而透明聚合物材料则比较广泛，包括双酚A聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚乙烯(PE)等。透明聚合物材料相比较于传统的无机材料，具有质量更轻、抗碎性能更好的特性，并能提供更加优异的透明度。然而，两种材料在湿度较大环境下均易起雾，起雾过程如下：当透明基材表面温度低于周围水蒸气的露点时，饱和的水蒸汽会骤冷并在基材表面凝结成微米级水滴。在透明基材表面起雾时，入射到基材表面的光线经过水珠的折射和反射，将会导致透明基材的透光率降低。综上所述，透明基材表面起雾有两个先决条件：(1)外部环境与基材必须存在温差；当外部环境存在一定量的水蒸气且基材表面的温度低于周围水蒸气的露点时，饱和水蒸汽才会骤冷凝结成水珠；(2)与基材表面的湿润性质有关：液-固-气三相之间的表面张力平衡关系决定基材表面是否结雾。排除难以控制的温度因素，透明基材通常在两种情况下不结雾：(1)表面张力足够大，大到水珠能够铺展，即超亲水表面；(2)另一中是表面张力足够小，小到水珠能够滚落，即超疏水表面。超疏水的制作工艺复杂，需要对透明材料表面进行特殊的处理，加工成膜困难，生产工艺要求高。另一方面，由于超疏水表面对粗糙度有明确要求，粗糙度的增加严重限制了基材的透光性，因此不适用于透明基体材料。此外，超疏水表面一直存在结构稳定性问题，这也限制了其广泛应用性。相比而言，亲水性防雾方法是通过提高基体表面润湿性，当雾滴与其接触后，迅速铺展成均匀水化层(接触角趋于0°)，完全消除了光线的漫反射，从而达到防雾效果。亲水性防雾策略主要包括涂覆表面活性剂、无机溶胶涂料、有机亲水性防雾涂料、有机-无机杂化亲水性防雾涂料、光催化超亲水表面以及构筑粗糙结构或多孔结构的超亲水防雾表面等。当前，绝大多数与防雾有关的研究围绕超亲水性表面开展。但是在一定的寒冷环境下，尽管超亲水性表面可以是雾气转化为均匀水化层，由于较低温度影响，水化层可继续转化为结霜，所以，超亲水防雾表面无法达到有效抗霜的效果。针对以上问题，利用亲水基团与疏水基团，在交联剂的作用下，调节亲水-疏水组分间平衡，获得防雾抗霜表面。雾气在表面不是形成冷凝水滴，而是将水汽迅速扩散到亲水的储层中，避免微尺度的水滴引起的光散射，并保持涂层的完整性和力学性能。然而该方法具有一定的局限性：前期需制备具有亲-疏水平衡的高分子共聚物，多步反应，制备过程复杂，耗时久。此外，针对医用环境相关防雾应用，如内科手术内窥镜、医用检测设备以及与人类健康息息相关的应用领域，不仅需要有效的防雾性能，还要具有良好的抗菌性方可保持设备正常使用。当前，相关研究人员已经探索了很多用于抗菌涂层的方法，一个常见的方法是利用抗菌物质，如重金属离子、抗生素等杀菌材料涂覆镜头，达到杀菌效果。然而，由于绝大多数通过物理涂覆方式，杀菌剂在手术过程中会不断释放，容易引发细菌耐药性，并对人体其他机能造成不良影响。因此，设计、专利技术兼具抗雾和杀菌性能的涂层材料，在使所处理的基体表面获得防雾功能基础上，更能保证其安全杀菌性能，通过接触杀菌方式对表面接触病原性细菌进行灭活，杀菌剂不对外释放，有效避免对环境危害，无论在医疗相关检测领域还是在食品、健康息息相关领域具有巨大的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述问题，提供一种防雾抑菌涂层的制备方法，能够制备稳定的涂层，在制备过程中不涉及剧毒的化学试剂或者重金属离子，更加安全无害且成本可控，符合绿色化学的概念，进而该涂层还具备良好的透光性、防雾性、抗霜性以及非释放型杀菌性。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种防雾抑菌涂层的制备方法，包括以下制备步骤：(1)准备透明基材并对该透明基材的表面进行预处理；(2)在透明基材的表面涂覆聚合前驱溶液；(3)对涂覆了聚合了前驱溶液的透明基材进行固化；(4)对固化后的透明基材进行干燥。步骤(1)中所述的透明基材为无极硅酸盐玻璃，该透明基材的大小为25cm×25cm，厚度为0.3mm，具体的预处理步骤为：(11)将透明基材浸泡在丙酮溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(12)再将透明基材浸泡在无水乙醇溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(13)用压缩氮气或压缩氩气将清洗后的透明基材吹干；(14)将吹干后的透明基材放入空气等离子清洗机中对表面进行处理。步骤(1)中所述的透明基材为无极硅酸盐玻璃，该透明基材的大小为25cm×25cm，厚度为0.3mm，具体的预处理步骤为：(11)将透明基材浸泡在丙酮溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(12)再将透明基材浸泡在无水乙醇溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(13)用压缩氮气或压缩氩气将清洗后的透明基材吹干；(14)将吹干后的透明基材放入90℃的水虎溶液中，并静置60min后取出；(15)将浸泡过水虎溶液的透明基材以去离子水清洗干净，再用压缩氮气或压缩氩气吹干。作为优选，所述水虎溶液是98％的硫酸和35％的过氧化氢溶液按照3：7的体积比混合而成。步骤(2)中所述的前驱溶液包括可自由基聚合的丙烯酰基季铵盐化的化合物、可自由基聚合的化合物以及可自由基聚合的聚氨酯-丙烯酸酯。所述可自由基聚合的丙烯酰基季铵盐化的化合物至少包括八个碳原子以上的柔性长链，所述可自由基聚合的化合物至少包括一个丙烯酸酯基团，所述可自由基聚合的聚氨酯-丙烯酸酯至少包括两个丙烯酰基基团。所述前驱溶液包括可自由基聚合的正溴十一烷季铵化的N-2-羟乙基丙烯酸酯、可自由基聚合的正溴十一烷季铵化的2-甲基丙烯酸二甲胺乙酯、可自由基聚合的全氟溴癸烷季铵化的N-2-羟乙基丙烯酸酯以及可自由基聚合的全氟溴癸烷季铵化的2-甲基丙烯酸二甲胺乙酯丙烯酰基季铵盐中的任意一种，还包括甲基丙烯酸甲酯、至少包含两个丙烯酸酯基团的聚氨酯-丙烯酸酯共聚物以及作为光引发固化剂的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。步骤(2)中的涂覆方式为旋涂，转速为500-200rpm，旋涂的时长为5-30s。步骤(3)的固化方式为紫外固化，紫外灯选择365nm、400W的紫外灯，且照射时长为30-120s。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术与现有技术的涂料体系相比，更适合于用于如手术用内窥镜的镜片体系的透明基体材料，使得产品拥有更好的防雾抗霜性能，而季铵盐还能提供很好的杀菌性，同时在生产时极大的改善了产品的可制造性和快速固化性，极大的提高了生产的效率。(2)本专利技术的前驱溶液是将季铵化的丙烯酰基基团、丙烯酸酯和聚氨酯-丙烯酸酯涂料材料三者共聚以形成的复合涂料，该涂料体系表现出的防雾抗霜能力由亲水-疏水平衡调控的两种丙烯酰基化合物提供，同时，其中某种丙烯酰基化合物的季铵化提供非释放型接触式杀菌能力，此外还包括快速加工和固化以及用于承载添加剂的优异载体形式的由丙烯酸酯赋予的辐射固化涂料的有利性质。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防雾抑菌涂层的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：(1)准备透明基材并对该透明基材的表面进行预处理；(2)在透明基材的表面涂覆聚合前驱溶液；(3)对涂覆了聚合了前驱溶液的透明基材进行固化；(4)对固化后的透明基材进行干燥。

【技术特征摘要】
1.一种防雾抑菌涂层的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：(1)准备透明基材并对该透明基材的表面进行预处理；(2)在透明基材的表面涂覆聚合前驱溶液；(3)对涂覆了聚合了前驱溶液的透明基材进行固化；(4)对固化后的透明基材进行干燥。2.根据权利要求1所述的一种防雾抑菌涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的透明基材为无极硅酸盐玻璃，该透明基材的大小为25cm×25cm，厚度为0.3mm，具体的预处理步骤为：(11)将透明基材浸泡在丙酮溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(12)再将透明基材浸泡在无水乙醇溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(13)用压缩氮气或压缩氩气将清洗后的透明基材吹干；(14)将吹干后的透明基材放入空气等离子清洗机中对表面进行处理。3.根据权利要求1所述的一种防雾抑菌涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的透明基材为无极硅酸盐玻璃，该透明基材的大小为25cm×25cm，厚度为0.3mm，具体的预处理步骤为：(11)将透明基材浸泡在丙酮溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(12)再将透明基材浸泡在无水乙醇溶液中，并对该透明基材进行超声清洗5-60min后取出；(13)用压缩氮气或压缩氩气将清洗后的透明基材吹干；(14)将吹干后的透明基材放入90℃的水虎溶液中，并静置60min后取出；(15)将浸泡过水虎溶液的透明基材以去离子水清洗干净，再用压缩氮气或压缩氩气吹干。4.根据权利要求3所述的一种防雾抑菌涂层的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，王伟，范勇，赵强，
申请(专利权)人：成都思博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51