專利名稱：：一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
：不銹鋼材料已經(jīng)在食品工業(yè)、餐飲服務(wù)業(yè)、工業(yè)和家庭生活中得到廣泛應(yīng)用，隨著非典、禽流感等公共衛(wèi)生事件的不斷發(fā)生，人們對生活環(huán)境和日用器具的清潔、衛(wèi)生要求也越來越高。人們希望不銹鋼器皿除了具有不銹、光潔如新的特點外，還要具有防霉變、抗菌、耐腐蝕等功能。于是，作為材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)交叉而發(fā)展出的一種新型材料，抗菌不銹鋼應(yīng)運而生。目前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了合金型、涂層型等抗菌不銹鋼。合金型抗菌不銹鋼有加銅抗菌不銹鋼和加銀抗菌不銹鋼兩種。加銅抗菌不銹鋼由于銅加入量多，不僅成本高，而且在某些介質(zhì)中不耐腐蝕，尤其是點蝕比較嚴重。加銀抗菌不銹鋼由于加入了銀離子，成本較高，同時銅、銀離子的加入導(dǎo)致材料加工性能發(fā)生變化，對現(xiàn)有不銹鋼加工工藝造成不利影響。雖然抗菌氧化膜不銹鋼具有很好的耐腐蝕性，但是涂層型抗菌不銹鋼的加工工藝和傳統(tǒng)涂裝工藝并無太大差別，只是填料變成具有殺菌性能的重金屬離子或其它半導(dǎo)體材料，具有傳統(tǒng)涂層材料的所有弱點，附著力較差、表面硬度低、耐磨性較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，該方法工藝穩(wěn)定，制備所得的抗菌薄膜具有良好抗菌性能，抗菌性能持久，膜層堅固。本發(fā)明提供的一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，包括以下步驟(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理；(2)將Ti02溶膠復(fù)合料漿噴涂于不銹鋼工件表面，干燥后進行低溫?zé)Y(jié)處理形成抗菌無機膜，其中所述的Ti02溶膠復(fù)合料漿由Ti02溶膠前軀體和Ti02納米粉體混合制備而成，所述的Ti02納米粉體與Ti02溶膠前軀體的體積比為50-90%，所述的Ti02溶膠前軀體由以下含量的組分制備而成鈦醇鹽140180g/L、酸催化劑1025g/L、絡(luò)合劑530g/L、醇類溶劑600700g/L、銅或銀重金屬鹽10-20g/L、水1220g/L;(3)在抗菌無機膜上噴涂步驟(2)所述的Ti02溶膠前軀體，然后進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，得到納米抗菌薄膜層。步驟(1)中所述的不銹鋼工件進行的預(yù)處理為對不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后對不銹鋼表面進行化學(xué)氧化，在不銹鋼表面形成一層附著力良好、表面致密的致密氧化層，以提高抗菌薄膜層和基體的結(jié)合力。步驟(2)中所述的鈦醇鹽為鈦酸乙酯、鈦酸丁酯和鈦酸四異丙酯中的一種或幾種的混合物。步驟(2)中所述的酸催化劑為硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲烷磺酸和乙烷磺酸中的一種或幾種的混合物。步驟(2)中所述的絡(luò)合劑為硫脲、乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、醋酸銨、二乙醇胺、三乙醇胺、EDTA、葡萄糖酸、酒石酸、富馬酸和檸檬酸中的一種或幾種的混合物。步驟(2)中所述的醇類溶劑為甲醇、無水乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇甲醚或乙二醇乙醚。步驟(2)中所述的銅重金屬鹽是硝酸銅、亞硝酸銅、硫酸銅或甲基磺酸銅；所述的銀重金屬鹽是硝酸銀、氯化銀、溴化銀、甲基磺酸銀或羥甲基磺酸銀。步驟(2)中的不銹鋼工件表面噴涂1102溶膠復(fù)合料漿后，在室溫條件下干燥，低溫?zé)Y(jié)的溫度為25035(TC，燒結(jié)時間在2030分鐘。步驟(3)中所述低溫?zé)Y(jié)的溫度為25035(TC，燒結(jié)時間在1015分鐘。步驟(3)可重復(fù)多次，使不銹鋼表面形成一層較厚的致密的納米抗菌薄膜層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果(1)本發(fā)明將銅離子或銀離子通過溶膠凝膠方法摻雜進Ti02溶膠液中，采用不銹鋼表面化學(xué)氧化預(yù)處理和Ti02溶膠低溫?zé)Y(jié)兩步法制備納米抗菌薄膜，在制備過程中通過改變水解聚合速度，老化和干燥條件等控制膜的表面狀態(tài)，然后低溫?zé)Y(jié)獲得高活性的復(fù)合Ti02納米抗菌薄膜層，由于先在不銹鋼表面形成一層致密氧化層，提高了復(fù)合Ti02納米抗菌薄膜層和不銹鋼基體的結(jié)合力，因此所獲得的復(fù)合Ti02納米抗菌薄膜層不但具有良好的抗菌性能，而且在一定程度上能夠提高不銹鋼的耐蝕性和耐磨性。(2)本發(fā)明所使用的Ti02溶膠復(fù)合料漿是Ti02醇鹽溶膠摻雜納米Ti02光催化抗菌粉體及其具有殺菌作用的Cu和Ag重金屬鹽混合構(gòu)成，因此本發(fā)明制備的納米抗菌薄膜層具有重金屬離子殺菌和納米級二氧化鈦粒子光催化殺菌雙重殺菌效果。具體實施例方式下面列舉一部分具體實施例對本發(fā)明進行說明，有必要在此指出的是以下具體實施例只用于對本發(fā)明作進一步說明，不代表對本發(fā)明保護范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例1不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備過程(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理待涂不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后進行化學(xué)氧化，即將處理過的不銹鋼放入H2S04、Cr03混合液中進行氧化處理，在不銹鋼表面形成一層致密氧化膜，以提高抗菌無機膜和基體的結(jié)合力。(2)將預(yù)制的含銅Ti02溶膠復(fù)合料漿(Ti02溶膠復(fù)合料漿組分如表一所示)噴涂于不銹鋼工件表面，在室溫條件下干燥，然后在30(TC的溫度下低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時間30分鐘，在不銹鋼工件表面形成抗菌無機膜；(3)在抗菌無機膜上噴涂Ti02溶膠前軀體(Ti02溶膠前軀體組分如表一所示)，然后在30(TC的溫度下進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，燒結(jié)時間14分鐘，重復(fù)12次，在不銹鋼工件表面形成納米抗菌薄膜層。納米抗菌薄膜層干燥后進行性能測試，測試結(jié)果如表二所示。其中，抗菌性能采用大腸桿菌測試法；膜層附著力采用GB/5270-85熱震法測試，耐蝕性采用GB/T10125-1997中性鹽霧試驗，耐磨性采用GB/T12967.2-1991輪式磨損試驗儀測試。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表二<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備過程(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理待涂不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后進行化學(xué)氧化，即將處理過的不銹鋼放入H2S04、Cr03混合液中進行氧化處理，在不銹鋼表面形成一層致密氧化膜，以提高抗菌無機膜和基體的結(jié)合力。(2)將預(yù)制的含銀Ti02溶膠復(fù)合料漿(Ti02溶膠復(fù)合料漿組分如表三所示)噴涂于不銹鋼工件表面，在室溫條件下干燥，然后在30(TC的溫度下低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時間30分鐘，在不銹鋼工件表面形成抗菌無機膜；(3)在抗菌無機膜上噴涂Ti02溶膠前軀體(Ti02溶膠前軀體組分如表三所示)，然后在30(TC的溫度下進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，燒結(jié)時間12分鐘，重復(fù)12次，在不銹鋼工件表面形成納米抗菌薄膜層。納米抗菌薄膜層干燥后進行性能測試，測試結(jié)果如表四所示。其中，抗菌性能采用大腸桿菌測試法；膜層附著力采用GB/5270-85熱震法測試，耐蝕性采用GB/T10125-1997中性鹽霧試驗，耐磨性采用GB/T12967.2-1991輪式磨損試驗儀測試。表三<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表四<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例3不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備過程(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理待涂不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后進行化學(xué)氧化，即將處理過的不銹鋼放入H2S04、Cr03混合液中進行氧化處理，在不銹鋼表面形成一層致密氧化膜，以提高抗菌無機膜和基體的結(jié)合力。(2)將預(yù)制的含銅Ti02溶膠復(fù)合料漿(Ti02溶膠復(fù)合料漿組分如表五所示)噴涂于不銹鋼工件表面，在室溫條件下干燥，然后在25(TC的溫度下低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時間25分鐘，在不銹鋼工件表面形成抗菌無機膜；(3)在抗菌無機膜上噴涂Ti02溶膠前軀體(Ti02溶膠前軀體組分如表五所示)，然后在35(TC的溫度下進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，燒結(jié)時間15分鐘，重復(fù)12次，在不銹鋼工件表面形成納米抗菌薄膜層。納米抗菌薄膜層干燥后進行性能測試，測試結(jié)果如表六所示。其中，抗菌性能采用大腸桿菌測試法；膜層附著力采用GB/5270-85熱震法測試，耐蝕性采用GB/T10125-1997中性鹽霧試驗，耐磨性采用GB/T12967.2-1991輪式磨損試驗儀測試。表五<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例4不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備過程(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理待涂不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后進行化學(xué)氧化，即將處理過的不銹鋼放入H2S04、Cr03混合液中進行氧化處理，在不銹鋼表面形成一層致密氧化膜，以提高抗菌無機膜和基體的結(jié)合力。(2)將預(yù)制的含銀Ti02溶膠復(fù)合料漿(Ti02溶膠復(fù)合料漿組分如表七所示)噴涂于不銹鋼工件表面，在室溫條件下干燥，然后在28(TC的溫度下低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時間28分鐘，在不銹鋼工件表面形成抗菌無機膜；(3)在抗菌無機膜上噴涂Ti02溶膠前軀體(Ti02溶膠前軀體組分如表七所示)，然后在25(TC的溫度下進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，燒結(jié)時間13分鐘，重復(fù)12次，在不銹鋼工件表面形成納米抗菌薄膜層。納米抗菌薄膜層干燥后進行性能測試，測試結(jié)果如表八所示。其中，抗菌性能采用大腸桿菌測試法；膜層附著力采用GB/5270-85熱震法測試，耐蝕性采用GB/T10125-1997中性鹽霧試驗，耐磨性采用GB/T12967.2-1991輪式磨損試驗儀測試。表七鈦酸丁酯140g/L水12g/L磷酸10g/L甲垸磺酸15g/L溴化銀10g/L硫脲10g/L葡萄糖酸10g/L異丙醇700g/L1^02納米粉50%(v/v)表八<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例5不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備過程(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理待涂不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后進行化學(xué)氧化，即將處理過的不銹鋼放入H2S04、Cr03混合液中進行氧化處理，在不銹鋼表面形成一層致密氧化膜，以提高抗菌無機膜和基體的結(jié)合力。(2)將預(yù)制的含銅Ti02溶膠復(fù)合料漿(Ti02溶膠復(fù)合料漿組分如表九所示)噴涂于不銹鋼工件表面，在室溫條件下干燥，然后在35(TC的溫度下低溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)時間20分鐘，在不銹鋼工件表面形成抗菌無機膜；(3)在抗菌無機膜上噴涂Ti02溶膠前軀體(Ti02溶膠前軀體組分如表九所示)，然后在32(TC的溫度下進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，燒結(jié)時間10分鐘，重復(fù)12次，在不銹鋼工件表面形成納米抗菌薄膜層。納米抗菌薄膜層干燥后進行性能測試，測試結(jié)果如表十所示。其中，抗菌性能采用大腸桿菌測試法；膜層附著力采用GB/5270-85熱震法測試，耐蝕性采用GB/T10125-1997中性鹽霧試驗，耐磨性采用GB/T12967.2-1991輪式磨損試驗儀測試。表九<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表十<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理；(2)將TiO2溶膠復(fù)合料漿噴涂于不銹鋼工件表面，干燥后進行低溫?zé)Y(jié)處理形成抗菌無機膜，其中所述的TiO2溶膠復(fù)合料漿由TiO2溶膠前軀體和TiO2納米粉體混合制備而成，所述的TiO2納米粉體與TiO2溶膠前軀體的體積比為50-90％，所述的TiO2溶膠前軀體由以下含量的組分制備而成鈦醇鹽140～180g/L、酸催化劑10～25g/L、絡(luò)合劑5～30g/L、醇類溶劑600～700g/L、銅或銀重金屬鹽10-20g/L、水12～20g/L；(3)在抗菌無機膜上噴涂步驟(2)所述的TiO2溶膠前軀體，然后進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，得到納米抗菌薄膜層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在不銹鋼表面制備納米抗菌薄膜的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的不銹鋼工件進行的預(yù)處理為對不銹鋼工件進行除油、酸洗、活化，然后對不銹鋼表面進行化學(xué)氧化。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的鈦醇鹽為鈦酸乙酯、鈦酸丁酯和鈦酸四異丙酯中的一種或幾種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的酸催化劑為硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲烷磺酸和乙烷磺酸中的一種或幾種的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的絡(luò)合劑為硫脲、乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、醋酸銨、二乙醇胺、三乙醇胺、EDTA、葡萄糖酸、酒石酸、富馬酸和檸檬酸中的一種或幾種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的醇類溶劑為甲醇、無水乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇甲醚或乙二醇乙醚。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的銅重金屬鹽是硝酸銅、亞硝酸銅、硫酸銅或甲基磺酸銅；所述的銀重金屬鹽是硝酸銀、氯化銀、溴化銀、甲基磺酸銀或羥甲基磺酸銀。8.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一項所述的在不銹鋼表面制備納米抗菌薄膜的方法，其特征在于，步驟(2)中的不銹鋼工件表面噴涂1102溶膠復(fù)合料漿后，在室溫條件下干燥，低溫?zé)Y(jié)的溫度為250350。C，燒結(jié)時間在2030分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在不銹鋼表面制備納米抗菌薄膜的方法，其特征在于，步驟(3)中所述低溫?zé)Y(jié)的溫度為25035(TC，燒結(jié)時間在1015分鐘。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在不銹鋼表面制備納米抗菌薄膜的方法，其特征在于，所述步驟(3)重復(fù)多次，使不銹鋼表面形成一層較厚的致密的納米抗菌薄膜。全文摘要本發(fā)明公開了一種不銹鋼表面納米抗菌薄膜的制備方法，包括以下步驟(1)待涂不銹鋼工件進行預(yù)處理；(2)將TiO2溶膠復(fù)合料漿噴涂于不銹鋼工件表面，干燥后進行低溫?zé)Y(jié)處理形成抗菌無機膜，其中所述的TiO2溶膠復(fù)合料漿由TiO2溶膠前軀體和TiO2納米粉體混合制備而成，所述的TiO2納米粉體與TiO2溶膠前軀體的體積比為50-90％，所述的TiO2溶膠前軀體由以下含量的組分制備而成鈦醇鹽140～180g/L、酸催化劑10～25g/L、絡(luò)合劑5～30g/L、醇類溶劑600～700g/L、銅或銀重金屬鹽10-20g/L、水12～20g/L；(3)在抗菌無機膜上噴涂步驟(2)所述的TiO2溶膠前軀體，然后進行低溫?zé)Y(jié)致密化處理，得到納米抗菌薄膜層。本發(fā)明方法工藝穩(wěn)定，制備所得的抗菌薄膜具有良好抗菌性能，抗菌性能持久，膜層堅固。文檔編號A01N59/20GK101709464SQ20091019399公開日2010年5月19日申請日期2009年11月19日優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日發(fā)明者韓文生,顧宇昕申請人:廣州電器科學(xué)研究院