一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃及其制备方法，属于玻璃表面处理技术领域，包括以下步骤：A、对玻璃的表面进行羟基化处理；B、将羟基化的玻璃浸泡于3

【技术实现步骤摘要】
一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及玻璃表面处理
，特别涉及一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]接触感染是日常生活和工作中最常见的感染方式，阻断接触感染最有效的方式之一是对易染菌表面进行表面抗菌功能化处理。铜、银、锌以及二氧化钛作为常用的无机抗菌涂料，其离子状态结合活性氧通过过氧化反应破坏生物细胞的细胞膜、蛋白质以及DNA来表达他们对于细菌细胞的毒性，已被证明可有效防止由接触感染导致的细菌传播（Vincent，M.; Hartemann，P.; Engels
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Deutsch，M. Antimicrobial applications of copper. Int. J. Hyg. Environ. Health 2016，219，585
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591.）。这些无机抗菌涂料的单质、氧化物或合金常用于门把手、扶手、触屏、马桶圈等表面。但无机抗菌涂料的灭菌效果除了取决于尺寸、形态、浓度以外，还有暴露时的环境因素如温度、相对湿度等。这些因素导致其整体抗菌效率受限。例如，铜的浓度是合金抗菌效率的关键，表面至少含有55%
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70%的铜元素才可有效的灭杀致病菌，如金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等。另外，有研究表明，更小的尺寸对应更好的灭菌效率。例如，Thekkae Padil和Cernik发现，对于金黄色葡萄球菌，4.8nm的CuO颗粒比7.8nm的更具有抗菌活性。
[0003]相比之下，有机抗菌剂则没有这些限制，有机抗菌剂主要分为低分子有机抗菌剂和高分子有机抗菌剂，低分子有机抗菌剂主要是季铵盐、有机金属、卤代胺和双胍类等，高分子有聚苯胺、聚乙烯亚胺等。一般认为这类抗菌剂作用机理是抗菌剂吸附到细菌细胞表面，穿过细胞壁扩散进入细胞，与细胞膜相结合破坏细胞膜，细胞内物质K
+
、DNA、RNA泄漏，菌体死亡。其中最为常见的阳离子季铵盐类抗菌分子，凭借其优良的抗菌特性，使其在研究以及应用领域成为首选的一类抗菌分子，得到了人们广泛的关注。如：K
ü
gler等人研究了电荷密度的改变对阳离子季铵盐接枝玻璃表面抗菌活性的影响，同时也说明了带负电荷的细菌以阳离子作为反离子。当细菌吸附在阳离子表面时，细菌包膜的负电荷可以与材料表面的阳离子电荷进行补偿，从而导致细菌的天然反离子的损失。Tiller等人（Tiller，J.C.; Liao，C.J.; Lewis，K.; Klibanov，A.M. Designing surfaces that kill bacteria on contact. Proc Natl Acad Sci USA. 2001，98，5981
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5985.）通过共聚合的方式将N
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己基
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烷基吡咯烷酮固化在低密度、高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙以及聚对苯二甲酸已二脂表面，对许多致病菌均显示出非常高效的抗菌性能。Lee等人（Lee，S. B.; Koepsel，R. R.; Morley，S. W.; Matyjaszewski，K.; Sun，Y.& Russell，A. J. Permanent，nonleaching antibacterial surfaces. 1. synthesis by atom transfer radical polymerization. Biomacromolecules 2004，5，877
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882.）采用原子转移自由基聚合（ATRP）技术，将ATRP引发剂定位到表面，然后使表面的聚甲基丙烯酸N,N
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二甲基氨基乙酯（PDMAEMA）聚合，最后将得到的PDMAEMA的叔氨基与烷基卤化物发生季铵化反应，最后得到的抗菌材料对几种致病菌均具有较高的灭杀效率。
[0004]综上所述，在表面抗菌阻断细菌感染方面，相比于无机抗菌剂，大多数有机抗菌剂灭菌活性更高，分子利用率更高，但由于其热稳定性以及潜在的毒性等，应用方面更多的是将其用作临时的抗菌防护。对于生活中常见的无机基底，如玻璃、陶瓷、金属等表面，需要长久阻断致病菌繁殖，同时，有机抗菌剂又由于透光性差而影响到玻璃工件的透光率，更多的人是采用无机抗菌分子作为抗菌剂，但无机抗菌剂的抗菌效率受到尺寸、环境等因素的限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃及其制备方法，本专利技术通过将一种常见的有机抗菌分子固化在玻璃表面，利用带有特定动能的氢气分子轰击玻璃表面上的苯扎溴胺分子，使其选择性地断裂C
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H键，从而形成碳自由基，通过自由基链转移从而使苯扎溴铵分子在玻璃表面交联聚合，形成稳定的、不溶的且季铵根阳离子抗菌基团无损的分子薄膜，在玻璃表面形成了均匀、稳定的有机抗菌分子薄膜，同时，通过实验验证得到，得到的有机抗菌分子薄膜并没有降低玻璃工件的透光率，玻璃工件的透光率依然满足国标GB/T40415
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2021的要求，克服了目前有机抗菌涂层制备工艺所存在的不足。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃的制备方法，包括以下步骤：A、对玻璃的表面进行羟基化处理，得到羟基化玻璃；B、将羟基化的玻璃浸泡于3
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氨丙基三甲氧基硅烷水溶液中，然后取出烘干，配制苯扎溴铵乙醇溶液，利用提拉镀膜的方式对烘干的玻璃进行镀膜，得到苯扎溴铵膜层玻璃；C、利用超高热氢诱导交联系统固化苯扎溴铵膜层玻璃上的苯扎溴铵分子，即得。
[0007]进一步，在步骤A中，依次使用异丙醇、乙醇以及去离子水对玻璃进行超声清洗，干燥后再进行羟基化处理。
[0008]进一步，在步骤A中，羟基化处理的步骤为：配制浓硫酸
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双氧水混合液，将玻璃浸泡于浓硫酸
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双氧水混合液中，在70℃
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110℃（例如可以是70℃、75℃、80℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃等，优选为90℃）下浸泡1h
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3h（例如可以是1h、1.5h、2h、3h等，优选为1.5h），然后取出用水超声清洗，干燥后即可。
[0009]进一步，所述浓硫酸和双氧水的体积比为6
‑
8:2
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4。浓硫酸最好是浓度为98%的浓硫酸，双氧水的浓度最好是30%，浓硫酸和双氧水的体积比可以是6:2、7:2、8:3、7:3、8:4等，优选为7:3。
[0010]进一步，用去离子水超声清洗至洗液呈中性后，用惰性气体吹干玻璃，干燥后的玻璃表面接触角小于20
°
。
[0011]进一步，在步骤B中，3
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氨丙基三甲氧基硅烷水溶液的浓度为1mM
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10mM，例如可以是1mM、2mM、3mM、5mM、6mM、8mM、10mM等，优选为5mM。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面具有有机抗菌分子层的玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、对玻璃的表面进行羟基化处理，得到羟基化玻璃；B、将羟基化的玻璃浸泡于3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷水溶液中，然后取出烘干，配制苯扎溴铵乙醇溶液，利用提拉镀膜的方式对烘干的玻璃进行镀膜，得到苯扎溴铵膜层玻璃；C、利用超高热氢诱导交联系统固化苯扎溴铵膜层玻璃上的苯扎溴铵分子，即得。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，依次使用异丙醇、乙醇以及去离子水对玻璃进行超声清洗，干燥后再进行羟基化处理。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤A中，羟基化处理的步骤为：配制浓硫酸
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双氧水混合液，将玻璃浸泡于浓硫酸
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双氧水混合液中，在70℃
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110℃下浸泡1h
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3h，然后取出用水超声清洗，干燥后即可。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浓硫酸和双氧水的体积比为6
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8:2
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4。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，用去...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩智强，刘焕明，
申请(专利权)人：佛山巧鸾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：