一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，所述制备方法对表面进行前处理的不锈钢采用阳极氧化处理在所述不锈钢表面形成氧化膜，随后对所述不锈钢依次进行修饰液涂覆处理、烘干处理形成超疏水膜层，得到抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢；其中，所述修饰液包括树脂改性剂。本发明专利技术所述制备方法在修饰液中加入树脂改性剂，可以有效地提高超疏水膜层的硬度、结合力以及耐久性，硬度等级达到5H以上，附着力(百格法测试)最高可达0级；而且，所述制备方法不仅能够达到超疏水和抗菌防霉抗病毒的多重效果，使得静态接触角达到150°以上，滚动角小于等于8°，还具有操作简单、成本较低等优点，便于大规模推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法
本专利技术涉及不锈钢表面处理
，尤其涉及一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法。
技术介绍
不锈钢材料由于具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于日常生活和工业建设中。传统不锈钢材料在使用的过程中会遇到暴露在潮湿环境下结露结霜以及表面被腐蚀等问题。近年来，仿生超疏水材料由于其表面独特的超疏水性能引起了人们的广泛关注，通常将静态接触角大于150°和滚动角为0°-10°的表面定义为超疏水表面，在自清洁、防腐蚀、防污染等方面具有应用价值，超疏水不锈钢也应运而生。目前，通过制备超疏水的表面涂层来改变不锈钢表面的湿润性能是制备超疏水不锈钢的理想方案。不锈钢表面实现超疏水一般是通过改变其表面粗糙度或者通过低表面能物质在表面改性来实现的。超疏水表面改性的方法主要有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热合成法、化学刻蚀法、模板法和激光刻蚀法等方法，一般为先制备出表面微纳结构，再通过低表面能物质修饰来获得超疏水表面。其中，化学气相沉积法和激光刻蚀法所用设备为精密设备，设备价格高昂且生产效率低，不适用大规模生产；水热合成法是在密封高压釜中进行反应，生产能耗较高不适用大规模使用；化学刻蚀法采用酸性或碱性刻蚀液进行表面刻蚀处理，但刻蚀后表面光亮度较差，影响表面效果；模板法是采用软模或硬模复制技术，不适用形状复杂的产品，使用存在一定局限性。此外，现有技术中通常采用价格昂贵的含氟物质制备不锈钢超疏水表面，此类含氟物质不仅严重破坏环境、具有生物毒性，属于不易降解的有机污染物，而且制备得到的超疏水膜层存在耐久性差，抗菌率低，防霉抗病毒性能差，与基体结合力差等问题。因此，现有技术中公开的超疏水不锈钢制备方法，不仅存在方法本身的缺陷，还存在生产成本较高、污染环境、产品性能较差等问题，均导致超疏水不锈钢的制备方法不能大规模推广使用。CN111235559A公开了一种不锈钢的表面处理方法和疏水不锈钢及其应用，所述表面处理方法利用化学刻蚀和低表面能物质修饰的方法，在不锈钢表面形成超疏水表面。虽然制备得到的超疏水不锈钢的疏水性能较好，静态接触角可以达到150°以上，滚动角小于等于5°，但是存在表面刻蚀均匀性较差，腐蚀速率难以控制等问题，不利于大规模推广使用。CN110653493A公开了一种不锈钢表面超疏水微纳结构的纳米激光烧蚀与化学热分解复合制备方法，所述复合制备方法包括不锈钢预处理；对预处理后的不锈钢进行激光烧蚀，形成微纳结构；在所述微纳结构上沉积硬脂酸微纳颗粒；二次激光烧蚀，使硬脂酸分解；经后处理，即得超疏水不锈钢。所述制备方法的刻蚀速率较低，设备价格高昂，难以满足大批量生产的需求。CN107740152A公开了一种不锈钢表面耐热超疏水涂层的电沉积方法，包括：1、先用丙酮对不锈钢进行超声清洗，再使用NaOH溶液进行碱洗，最后用去离子水超声清洗干净；2、用HF将清洗后的不锈钢进行酸洗活化处理；3、将表面活化处理后的不锈钢浸泡至稀土金属盐或者铪盐水溶液中进行电沉积处理；4、表面电沉积金属氧化物的不锈钢放置于<1Pa的真空环境中进行处理。所述电沉积方法不仅生产效率低，还使用了大量价格昂贵的稀土金属盐，难以满足大批量生产的需求。近些年来，抗菌抗病毒不锈钢的研究与开发成为不锈钢的研究热点，其不仅可以保持不锈钢基体的力学性能和表面光洁度，还具有一定的抗菌效果。因此，目前亟需开发一种新型的抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，不仅能够达到超疏水和抗菌防霉抗病毒的多重效果，还可以提高超疏水膜层的硬度、结合力以及耐久性，而且具有操作简单、成本较低等优点，便于大规模推广使用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，所述制备方法对表面进行前处理的不锈钢采用阳极氧化处理在所述不锈钢表面形成氧化膜，随后对所述不锈钢依次进行修饰液涂覆处理、烘干处理形成超疏水膜层，得到抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢；其中，所述修饰液包括树脂改性剂。本专利技术所述制备方法在修饰液中加入树脂改性剂，可以有效地提高超疏水膜层的硬度、结合力以及耐久性，硬度等级达到5H以上，附着力(百格法测试)最高可达0级；而且，所述制备方法不仅能够达到超疏水和抗菌防霉抗病毒的多重效果，使得静态接触角达到150°以上，滚动角小于等于8°，还具有操作简单、成本较低等优点，便于大规模推广使用。本专利技术的目的在于提供一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，所述制备方法包括：对表面进行前处理的不锈钢采用阳极氧化处理在所述不锈钢表面形成氧化膜，随后对所述不锈钢依次进行修饰液涂覆处理、烘干处理形成超疏水膜层，得到抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢；其中，所述修饰液包括树脂改性剂。本专利技术所述制备方法基于现有技术中超疏水膜层硬度、结合力以及耐久性均较差的问题，在采用阳极氧化处理制备表面微纳结构后，采用包括树脂改性剂的修饰液进行涂覆处理，经过烘干处理形成超疏水膜层，由于超疏水膜层中均匀分布有硬度和附着力均较好的树脂，有效地改善了超疏水膜层的致密度，有效地提高了超疏水膜层的硬度、结合力以及耐久性，硬度等级达到5H以上，附着力(百格法测试)最高可达0级；而且，所述制备方法不仅能够达到超疏水和抗菌防霉抗病毒的多重效果，使得静态接触角达到150°以上，滚动角小于等于8°，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均在99％以上，最高可达99.99％，对H1N1和H3N2病毒的抗病毒活性率均在90％以上，最高可达99％，防霉等级达到0级，还具有操作简单、成本较低等优点，便于大规模推广使用。作为本专利技术优选的技术方案，按照质量百分比计，所述修饰液包括：树脂改性剂10-30％，例如10％、15％、20％、25％或30％等，有机酸5-15％，例如5％、8％、10％、11％、13％或15％等，偶联剂1-10％，例如1％、3％、5％、6％、8％或10％等，溶剂60-80％，例如60％、65％、70％、75％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述树脂改性剂包括高硬度硅树脂、环氧改性硅树脂、水性丙烯酸树脂或醚化氨基树脂中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：高硬度硅树脂和环氧改性硅树脂的组合，高硬度硅树脂和醚化氨基树脂的组合，或环氧改性硅树脂和水性丙烯酸树脂的组合等。值得说明的是，高硬度硅树脂、环氧改性硅树脂为增硬树脂，水性丙烯酸树脂、醚化氨基树脂为提高附着力树脂，优选所述树脂改性剂为两种树脂的组合，使得不锈钢的超疏水膜层具有优异的硬度、结合力以及耐久性。本专利技术所述优选的树脂改性剂不仅满足低表面能要求，保证超疏水膜层的疏水性能，还具有良好的硬度和附着力，可以有效地提高超疏水膜层的硬度、结合力以及耐久性。值得说明的是，若本专利技术所述树脂改性剂为液体树脂，可以直接与修饰液其他组分混合，若本专利技术所述树脂改性剂为固态树脂，例如粉末状，需要采用乙酸等酸性溶剂将其充分溶解，再与修饰液其他组分混合，更有利于形成均一的液相体系，而且，乙酸等酸性溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n对表面进行前处理的不锈钢采用阳极氧化处理在所述不锈钢表面形成氧化膜，随后对所述不锈钢依次进行修饰液涂覆处理、烘干处理形成超疏水膜层，得到抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢；其中，所述修饰液包括树脂改性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
对表面进行前处理的不锈钢采用阳极氧化处理在所述不锈钢表面形成氧化膜，随后对所述不锈钢依次进行修饰液涂覆处理、烘干处理形成超疏水膜层，得到抗菌防霉抗病毒超疏水不锈钢；其中，所述修饰液包括树脂改性剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述修饰液包括：树脂改性剂10-30％，有机酸5-15％，偶联剂1-10％，溶剂60-80％；
优选地，所述树脂改性剂包括高硬度硅树脂、环氧改性硅树脂、水性丙烯酸树脂或醚化氨基树脂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机酸的碳原子数≥10；
优选地，所述有机酸包括月桂酸、肉豆蔻酸或硬脂酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述偶联剂的型号包括KH550、KH602、KH792或KH570中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述溶剂包括乙醇、甲醇、乙二醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆处理包括喷涂、浸泡或刷涂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述涂覆处理包括：相邻两次涂覆间隔将所述不锈钢静置不少于5min，所述静置次数为1-4次；
优选地，所述涂覆处理控制所述修饰液的温度为20-50℃。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干处理的温度为80-120℃；
优选地，所述烘干处理的时间为0.5-2h。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化处理包括：将所述不锈钢放入阳极氧化液中，以所述不锈钢为电极，施加脉冲换向直流电，使得所述不锈钢交替作为阴极和阳极，然后将所述不锈钢取出进行水洗；
优选地，按照质量百分比计，所述阳极氧化液包括：氧化剂0.5-2％，辅助成膜剂0.5-10％，抗菌剂0.5-2％，缓冲剂3-15％，去离子水75-95％；
优选地，所述氧化剂包括钼酸盐、钨酸盐或钒酸盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述辅助成膜剂包括磷酸氢二钠、硫酸锌、硫酸铵或硫酸锰中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述抗菌剂包括硝酸银、硫酸银、硝酸铈、硫酸铜、银离子掺杂多孔纳米氧化锌、银离子掺杂多孔纳米钼酸铋、银离子掺杂多孔纳米二氧化钛、银离子掺杂多孔纳米三氧化钨中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述缓冲剂包括乙酸钠、硫酸、硼酸、柠檬酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲换向直流电的换向周期为5-30s，电流密度为0.1-10A/dm2，电压为0.1-10V，占空比为40-60％，频率为13000-16000Hz；
优选地，所述阳极氧化液的温度为15-35℃；
优选地，所述阳极氧化处理的时间为2-20min。


7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述前处理包括依次进行的碱洗除油处理和电解活化处理；
优选地，所述碱洗除油处理包括：将所述不锈钢放入碱性除...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广川，于红光，王斐，
申请(专利权)人：同曦集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32