一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法技术

本发明专利技术公开一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，包括：(1)将纳米氧化物分散到溶剂中，形成纳米氧化物混合液；(2)向纳米氧化物混合液中加入分散改性剂并搅拌，形成分散改性的纳米氧化物混合液；(3)向分散改性的纳米氧化物混合液中加入疏水改性剂并搅拌，形成疏水改性的纳米氧化物混合液；(4)将疏水改性的纳米氧化物混合液抽滤，干燥，得到改性纳米氧化物；(5)将改性纳米氧化物分散到有机溶剂中，得到抗生物粘附超疏水悬浮液。本发明专利技术通过简单的工艺制备出具有低表面能和粗糙微纳米结构的氧化物的超疏水悬浮液，悬浮液可以通过简单的喷涂工艺在基材表面构造出超疏水表面，工艺设备简单，有利于超疏水表面的大规模制备与应用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法
本专利技术涉及超疏水材料制备
，具体涉及一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法。
技术介绍
蛋白质、细菌以及藻类等微生物极易在材料表面滋生和繁殖，严重威胁到人们的生活和健康。根据文献资料显示，全球每年因生物粘附造成的财产损失高达近百亿元，全球每年因细菌感染而死亡的人数高达近百万。蛋白质、细菌以及藻类等微生物的生长及其大量繁殖在工业生产、环境保护、食品安全与卫生等方面造成的损失与危害也不容小觑。近些年来，超疏水表面因为具有疏水，自清洁，防覆冰，防腐，防污等优点引起人们广泛的关注。超疏水表面是指水在其表面的接触角大于150°，滑动角小于10°的表面，表面具有与水的低接触面积和低粘附力的特性。因此超疏水在许多领域的应用都具有重大前景。超疏水表面具有低表面能和高的接触角，能够有效减少微生物与材料表面之间的粘附。但是当其长期暴露于潮湿环境后仍存在被润湿的风险，微生物会在表面附着形成生物膜，从而丧失抗生物粘附性能。因此，可以将抗菌剂引入超疏水材料，获得超疏水抗生物粘附表面，该表面能够减弱微生物在基质上的粘附作用，并具有抑菌和杀菌性，从而实现“双重保险”的长久抗生物粘附性能。因此，通过疏水减少粘附作用、抗生物粘附剂杀菌的协同作用是构造高效抗生物粘附涂层的重要途径之一。目前构造超疏水的方法一般有两种途径：(1)第一种是在表面构造粗糙结构，比如化学沉积法、刻蚀法、模板法、添加纳米粒子和自组装法等；(2)第二种就是在表面修饰低表面能物质，比如硅烷以及含氟一类的物质。虽然目前构造超疏水的方法有许多，但许多方法构造超疏水表面的方法工艺复杂，设备昂贵，不利于超疏水表面的大规模制备与应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，本专利技术通过简单的工艺制备出了具有低表面能和粗糙微纳米结构的氧化物的超疏水悬浮液，悬浮液可以通过简单的喷涂工艺在基材表面构造出超疏水表面。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，包括如下步骤：(1)纳米氧化物混合液的制备：将纳米氧化物分散到溶剂中，形成所述纳米氧化物混合液；(2)纳米氧化物混合液的分散改性：向所述纳米氧化物混合液中加入分散改性剂并搅拌，形成分散改性的纳米氧化物混合液；(3)纳米氧化物混合液的疏水改性：向分散改性的纳米氧化物混合液中加入疏水改性剂并搅拌，形成疏水改性的纳米氧化物混合液；(4)抽滤、干燥：将疏水改性的纳米氧化物混合液抽滤，抽滤完成后干燥，得到改性纳米氧化物；(5)纳米氧化物悬浮液制备：将所述改性纳米氧化物分散到有机溶剂中，得到抗生物粘附超疏水悬浮液。进一步地，步骤(1)纳米氧化物混合液的制备：所述的纳米氧化物选自纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的任一种，且所述纳米氧化物的粒径为90纳米和30纳米两种，粒径90纳米氧化物与粒径30纳米氧化物的质量比为(0.5-1)：1；所述的溶剂为去离子水与无水乙醇的混合物；所述的分散为超声振荡分散，且超声振荡分散的温度为30-50℃，超声振荡分散的时间为20-30分钟。优选地，粒径90纳米氧化物与粒径30纳米氧化物的质量比为1：1。优选地，超声振荡分散的温度为40℃，超声振荡分散的时间为30分钟。进一步地，纳米氧化物混合液的制备：将2.0-5.0g的纳米氧化物超声振荡分散到所述溶剂中，形成所述纳米氧化物混合液；所述的溶剂为1-10mL去离子水和40-60mL无水乙醇的混合物。优选地，纳米氧化物的加入量为4.0g，去离子水的加入量为5mL，无水乙醇的加入量为50mL。进一步地，步骤(2)纳米氧化物混合液的分散改性：向所述纳米氧化物混合液中加入100-400μL的分散改性剂并磁力搅拌，形成分散改性的纳米氧化物混合液；所述磁力搅拌的温度为30-50℃，搅拌速度为500-800rpm，搅拌时间为0.5-2小时。优选地，分散改性剂的加入量为200μL。优选地，磁力搅拌的温度为45℃，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为1小时。进一步地，所述的分散改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述磁力搅拌采用集热式恒温加热磁力搅拌器或水浴磁力搅拌器。具体的，所述的分散改性剂为硅烷偶联剂KH550。进一步地，步骤(3)纳米氧化物混合液的疏水改性：向分散改性的纳米氧化物混合液中加入100-400μL的疏水改性剂并磁力搅拌，形成疏水改性的纳米氧化物混合液；所述磁力搅拌的温度为30-50℃，搅拌速度为500-800rpm，搅拌时间为3-5小时。优选地，疏水改性剂的加入量为200μL。优选地，磁力搅拌的温度为45℃，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为4小时。进一步地，所述的疏水改性剂选自全氟辛基三甲氧基硅烷或全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种；所述磁力搅拌采用集热式恒温加热磁力搅拌器或水浴磁力搅拌器。所述的疏水改性剂也是硅烷偶联剂。进一步地，步骤(4)中所述干燥的温度为60-100℃，干燥时间6-10小时。具体的，所述的干燥在鼓风干燥箱中进行，优选的干燥温度为70℃，干燥时间是8小时。进一步地，步骤(5)中所述改性纳米氧化物与所述有机溶剂的质量体积比为0.01-0.2g/mL；所述的分散为超声振荡分散。进一步地，所述的有机溶剂为丙酮；所述超声振荡分散的温度为30-50℃，超声振荡时间为25-30分钟。本专利技术通过在纳米氧化物表面修饰低表面能物质，与溶剂混合制成超疏水悬浮液，悬浮液可以通过简单的喷涂工艺在基材表面构造出超疏水表面。悬浮液也可以喷到聚合物树脂上，如聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸树脂等，通过硅烷偶联剂的连接作用，可以将改性的纳米氧化物更加牢固的结合在聚合物树脂上。悬浮液也可以与聚合物树脂混合搅拌，悬浮液的溶剂为丙酮，能让聚合物树脂和纳米氧化物均匀的分散在里面，喷涂出来的超疏水表面结合更加均匀致密。该超疏水悬浮液有利于超疏水表面的大规模制造与应用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的抗生物粘附超疏水悬浮液，可以用其对材料表面进行简单的喷涂处理从而使材料表面可以达到高效抗生物粘附作用，尤其是对一些阴暗潮湿的材料表面抗生物粘附尤其有效。本专利技术利用超疏水表面具有低表面能和特殊的浸润性，能够有效减少细菌与材料表面之间的粘附，且引入纳米氧化物作为抗菌剂，纳米氧化物粒子能够吸收紫外光使价带电子激发到导带，产生光生空穴-电子对，电子还原空气水分中溶解的氧，生成H2O2或O2等高活性强氧化剂，发挥杀死和分解细菌的作用。通过疏水减少粘附作用、抗菌剂杀菌的协同作用构造高效抗生物粘附涂层。(2)本专利技术通过简单的工艺制备出了具有低表面能和粗糙微纳米结构的氧化物的超疏水悬浮液，悬浮液可以通过简单的喷涂工艺在基材表面构造出超疏水表面，工艺设备简单，有利于超疏水表面的大规模制备与应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)纳米氧化物混合液的制备：将纳米氧化物分散到溶剂中，形成所述纳米氧化物混合液；/n(2)纳米氧化物混合液的分散改性：向所述纳米氧化物混合液中加入分散改性剂并搅拌，形成分散改性的纳米氧化物混合液；/n(3)纳米氧化物混合液的疏水改性：向分散改性的纳米氧化物混合液中加入疏水改性剂并搅拌，形成疏水改性的纳米氧化物混合液；/n(4)抽滤、干燥：将疏水改性的纳米氧化物混合液抽滤，抽滤完成后干燥，得到改性纳米氧化物；/n(5)纳米氧化物悬浮液制备：将所述改性纳米氧化物分散到有机溶剂中，得到抗生物粘附超疏水悬浮液。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)纳米氧化物混合液的制备：将纳米氧化物分散到溶剂中，形成所述纳米氧化物混合液；
(2)纳米氧化物混合液的分散改性：向所述纳米氧化物混合液中加入分散改性剂并搅拌，形成分散改性的纳米氧化物混合液；
(3)纳米氧化物混合液的疏水改性：向分散改性的纳米氧化物混合液中加入疏水改性剂并搅拌，形成疏水改性的纳米氧化物混合液；
(4)抽滤、干燥：将疏水改性的纳米氧化物混合液抽滤，抽滤完成后干燥，得到改性纳米氧化物；
(5)纳米氧化物悬浮液制备：将所述改性纳米氧化物分散到有机溶剂中，得到抗生物粘附超疏水悬浮液。


2.根据权利要求1所述的一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，其特征在于，步骤(1)纳米氧化物混合液的制备：所述的纳米氧化物选自纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的任一种，且所述纳米氧化物的粒径为90纳米和30纳米两种，粒径90纳米氧化物与粒径30纳米氧化物的质量比为(0.5-1)：1；所述的溶剂为去离子水与无水乙醇的混合物；所述的分散为超声振荡分散，且超声振荡分散的温度为30-50℃，超声振荡分散的时间为20-30分钟。


3.根据权利要求2所述的一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，其特征在于，纳米氧化物混合液的制备：将2.0-5.0g的纳米氧化物超声振荡分散到所述溶剂中，形成所述纳米氧化物混合液；所述的溶剂为1-10mL去离子水和40-60mL无水乙醇的混合物。


4.根据权利要求3所述的一种抗生物粘附超疏水悬浮液的制备方法，其特征在于，步骤(2)纳米氧化物混合液的分散改性：向所述纳米氧化物混合液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长全，王琛，厉子昂，毛非非，毛天赐，胡雅婷，雷胜，房新佐，阿里达·阿米法兹力，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32