一种自修复透明抗菌涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于自修复透明抗菌涂层制备技术领域，具体涉及一种利用层层组装技术制备具有自修复能力的透明抗菌涂层的方法。所制备的涂层对革兰氏阴、阳性菌均有很好抑制作用。该涂层在可见光区拥有高的透过率，并且由于机械损伤引起涂层透明度的下降可以通过简单地将涂层浸泡在水中或向涂层喷水而实现其修复。利用这种修复手段，涂层的透明度首次实现了同一区域多次的完全自修复。这种自修复透明抗菌涂层的制备方法简单，所用的原料无毒无害，相信这种方法的提出将对材料科学、表面化学等方面的研究有一定贡献，这种自修复透明抗菌涂层有望在触摸人机界面(如触摸显示屏)等领域有广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自修复透明抗菌涂层制备
，具体涉及一种利用层层组装技术制备具有自修复能力的透明抗菌涂层的方法。
技术介绍
自修复功能能够有效地延长材料的使用寿命，降低重复生产及维护所需要的费用，并可以提高材料功能的安全性(Annu. Rev. Mater. Res. 2010,40,179-211)。大部分自修复材料只能修复其机械性能或其保护作用(Small 2007，3，926-943)，只有少数材料能够修复其自身的功能，比如涂层超疏水性能的自修复(Angew. Chem. Int. Ed. 2010,49,6129-6133)及材料导电性能的自修复(Adv. Mater. 2012，24，398-401)等。透明的保护涂层一般要求对基底材料有很好的透明度，所以涂层的透过率相当的重要。很多透明的涂层是制备在公共的触摸显示设备上，如触摸显示屏等。它们会随着长时间的使用及机械损伤而造成透明度的下降。针对涂层透明度的自修复将赋予这些涂层更高的安全性。另一方面，这些透明涂层经常被人们触摸。这样频繁的触摸会导致细菌残留在涂层表面，进而危害人的身体健康(J. Appl. Microbiol. 2010，109，1868-1874)。所以，制备透明的抗菌涂层是十分必要的。而具有自修复能力的透明抗菌涂层将在触摸人机界面等领域有潜在的应用价值。一种通常制备外援型自修复材料的方法是将修复剂装载在纳米粒子(Nature2001，409，794-797)或纳米管路(Nat. Mater. 2007，6，581-585)中并预先包埋到材料内部。当材料在外力作用下受损时，纳米粒子或纳米管路在应力下遭到破坏，进而修复剂会释放出来填补伤口。纳米粒子或纳米管路的尺寸通常远大于可见光的波长，这会导致光的散射从而影响材料的透明度。再者很多其他的因素，如纳米粒子或纳米管路的壁厚度、修复剂与主体材料的折光指数匹配度、纳米粒子或纳米管路与主体材料结合的紧密度、释放修复剂后的空心微球、修复后的表面形貌等，均会影响自修复材料的透明性。最近，Jackson等人(Adv. Funct. Mater. 2011,21,4705-4711)利用折光指数匹配的修复剂及小尺度的微胶囊制备了透明的自修复涂层，但由于小尺度的微胶囊装载的修复剂量不足，所以它只能实现透明性的部分自修复。如果想达到更好的修复效果，可以增大微胶囊的尺度，但随之而来的是材料本身透明度的下降。所以，制备外援型自修复透明材料是很困难的。对于本征型的自修复材料(Science 2002，295，1698-1702)来说，它们不包含微胶囊等大尺度会造成光散射的结构及会造成折光指数不匹配的修复剂，所以它们更容易制成透明的，而且也更有可能实现材料透明度的自修复。加之本征型的自修复材料制备方法简单、可以实现同一位置多次自修复等优点，所以针对透明度自修复的本征型自修复材料 的开发将是很有意义的。但遗憾的是，目前还没有任何相关的报道。层层组装技术是一种制备涂层材料的重要方法，它具有涂层的组成、厚度及形貌高度可控、涂层的制备不受基底限制等优点(Science 1997，227，1232-1237)。最近，已经有很多利用层层组装技术制备外援型自修复涂层的报道(Adv. Mater. 2008，20，2789-2794)。我们在之前的工作中报道了一种利用指数增长层层组装技术制备本征型自修复涂层的方法(Angew. Chem. Int. Ed. 2011，50，11378-11381)。在之前工作的基础上，并结合层层组装涂层结构及组成易于调控等优势，我们有望制备出一种本征型自修复透明抗菌涂层。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于层层组装技术，提供一种制备具有自修复能力的透明抗菌涂层的快速、简单、有效的方法。本专利技术所制备的涂层对革兰氏阴、阳性菌均有很好抑制作用。该涂层在可见光区拥有高的透过率，并且由于机械损伤引起涂层透明度的下降可以通过简单地将涂层浸泡在水中或向涂层喷水而实现其修复。利用这种修复手段，涂层的透明度首次实现了同一区域多次的完全自修复。这种自修复透明抗菌涂层的制备方法简单，所用的原料无毒无害，相信这种方法的提出将对材料科学、表面化学等方面的研究有一定贡献，这种自修复透明抗菌 涂层有望在触摸人机界面(如触摸显示屏)等领域有广泛的应用。本专利技术所述的基于层层组装技术制备自修复透明抗菌涂层的方法，其步骤如下A.将聚阳离子和聚阴离子分别溶于溶剂配成浓度为O. 01 100mg/mL、pH值为I 14的构筑基元溶液；B.将清洁处理后的基底浸入到聚阳离子构筑基元溶液中I 40分钟，然后将基底取出，水洗除去基底表面物理吸附的物质；C.将上步骤基底浸入聚阴离子构筑基元溶液中I 40分钟，然后将基底取出，水洗除去基底表面物理吸附的物质；从而完成一个沉积周期的涂层制备；D.重复步骤B、C，在基底上完成多个沉积周期的涂层的制备，从而得到具有自修复透明涂层的基底；E.将抗菌剂溶液分散到浓度为O. 01 lmol/L的表面活性剂溶液中，抗菌剂与表面活性剂的摩尔比为I : 300 I : 50，超声5 200分钟后得到抗菌剂溶液；F.将具有自修复透明涂层的基底浸泡在上步骤的抗菌剂溶液中5 200分钟，然后将基底取出，水洗后用氮气吹干，从而在基底上制备得到自修复透明抗菌涂层。上述步骤中，用来构筑涂层的基底是各种常用的固体基底，如石英、光学玻璃、单晶硅、氟化钙、金属、塑料等。各种基底清洁处理后作用，其中，石英、光学玻璃、单晶硅依次用甲苯、异丙醇、甲醇超声清洗后再用浓硫酸(质量分数95 98%)和双氧水(体积比为7 3)的混合溶液煮至不再产生气泡为止；金属、氟化钙基底用乙醇擦洗；塑料基底依次用四氢呋喃、甲醇、水超声清洗以除去表面杂质；经上述处理后的各种基底有利于在其表面直接构筑层层组装涂层。本专利技术使用的聚阳离子为聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)、聚乙烯基亚胺、明胶、聚四乙烯基吡啶、聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐、壳聚糖、聚L-赖氨酸、聚苯胺中的一种或几种 ’聚阴离子为透明质酸(HA)、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠、海藻酸钠、磺化聚醚醚酮、磺化葡聚糖中的一种或几种。溶解聚阳离子或聚阴离子的溶剂为水、丙酮、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯仿、二氯甲烷中的一种或几种。聚阳离子构筑基元和聚阴离子构筑基元通过静电力、氢键、配位键、电荷转移、特异性分子识别等作用力相互结合，聚阳离子和聚阴离子的用量摩尔比为I : 10 10 : I。进一步地，聚阳离子构筑基元溶液的浓度为0. I 50mg/mL，pH值为2 12之间；聚阴离子构筑基元溶液的浓度为0. I 50mg/mL，pH值为2 12，聚阳离子和聚阴离子的用量摩尔比为I : 8 8 : I ;再进一步地，聚阳离子构筑基元溶液的浓度为I 10mg/mL，pH值为7. 5 12 ;聚阴离子构筑基元溶液的浓度为I 10mg/mL，pH值为2 6. 5，聚阳离子和聚阴离子的用量摩尔比为I : 5 5 : I ;聚阳离子可以在前面所述的各种基底上直接沉积而不需要任何的表面修饰。此夕卜，聚阳离子还含有大量自由的功能性基团，在大范围PH值条件下(pH = I 14)带有大量的正电荷，这样就可以方便的通过层层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊奇，王旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：