【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料，尤其涉及一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜及其制備方法。
技術介紹
1、在過去的十幾年中，仿生超疏水表面作為抗微生物黏附的材料經歷了迅速的發展。這種發展的背后，是因為超疏水表面在浸泡狀態下能夠形成一層被禁錮的空氣層，這層空氣層被認為是有效抑制生物污染的關鍵因素。關于空氣層的防黏附機制，其中之一被廣泛接受的是阻礙效應。當超疏水表面與液體接觸時，空氣層被夾在液體和表面之間，形成一個堅固的氣液界面。由于這個界面的張力較高，微生物無法穿越這個界面，從而難以黏附在表面上。因此，空氣層作為表面和液體環境之間的障礙，有效地阻止了微生物尋找到黏附的有效位點。
2、除此之外，水下禁錮的空氣層還通過干擾微生物的表面感應來抑制其黏附。通常情況下，自由游動的微生物在接近表面時能夠表現出識別能力。然而，由于空氣層的存在，超疏水表面得以偽裝，使微生物無法感知到表面的存在。因此，微生物無法施加應有的黏附力，進而在具有空氣層的超疏水表面上的黏附被大大抑制。
3、現有技術中專利號為202211636614.x的專利技術專利《一種持久超疏水自清潔和防滑的陶瓷磚及其制備方法》中就公開了一種持久超疏水自清潔和防滑的陶瓷磚，包括施有面釉、墨水圖案層的坯體，還包括施加在坯體表面上的凹型微-納米結構，所述凹型微-納米結構上附有超疏水改性層；所述凹型微-納米結構為通過在坯體表面施加防滑保護粉料后形成的防滑保護釉層，并使用具有凸型四菱椎體結構的模具壓制防滑保護釉層的釉面而形成；所述凹型微-納米結構包括具有凹型四菱椎體結構
4、但是，雖然在該文件中寫明了該專利產品具有持久超疏水自清潔功能，根據最新的研究，部分超疏水表面被證明并不能有效防止微生物在表面的黏附及增殖，甚至在某些情況下會促進附著。為此，吉林大學任露泉院士團隊趙杰教授/山東第一醫科大學蔣如劍副教授在《mater?ia?l?s?today》期刊上發表題為“bioi?nspi?red?superhydrophob?icsurfaces,i?nhibit?i?ng?or?promot?i?ng?microb?ia?l?contaminat?ion？”的綜述文章(https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.06.006)，系統解釋并闡明超疏水性與微生物黏附之間的關系及超疏水表面抗微生物黏附的作用機理。本文從超疏水表面禁錮的空氣層，表面粗糙度、固體表面能三個與超疏水性能相關的因素出發，全面揭示了微生物粘附性和表面超疏水性之間的非直接相關性，闡明了表面粗糙度及微納米形貌與固體低表面能不僅是構建超疏水表面的因素，同時也對微生物在表面的黏附產生了直接的影響。
5、這篇論文解釋了為什么仿生超疏水表面不一定能夠有效抑制微生物的入侵。在了解空氣層、表面形貌和基質表面能單獨作用和協同作用的基礎上，這篇論文總結的結論將為設計制造具有增強抗生物污損性能的超疏水表面及其在處理微生物引發的表面污染中的廣泛應用提供指導。由此可見現有技術中所制備的自清潔超疏水表面并未達到所宣稱的效果。
技術實現思路
1、針對現有技術的缺點，申請人根據上述論文理念的指導下設計了一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜。專用于配合仿生超疏水層使用，能保證產品的超疏水性，同時還滿足其清潔性能。尤其對于現代家居中保持室內清潔帶來良好的效果。
2、對此，本專利技術一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，敷于具有凹型微-納米結構的超疏水改性層上；所述膜以質量百分比，包括以下原料：
3、坡縷石納米纖維：5％－8％；
4、二氧化硅納米粒子：10％－16％；
5、硅烷-聚氨酯樹脂：30％－45％
6、單寧酸：25％－35％；
7、二氧化鈦納米粒子：15％；
8、其制備方法包括以下步驟：
9、取一半質量的單寧酸加入水中充分溶解后形成溶液，將坡縷石納米纖維置于溶液中，加入二氧化硅納米粒子并攪拌均勻，使二氧化硅納米粒子原位生長在坡縷石納米纖維表面形成第一復合溶液；
10、將硅烷-聚氨酯樹脂加入到第一復合溶液中攪拌均勻，使硅烷-聚氨酯樹脂接枝到包含二氧化硅納米粒子/坡縷石納米纖維的第一復合溶液中，形成第二復合溶液；
11、取另一半質量的單寧酸溶解在水中，加入二氧化鈦納米粒子并攪拌均勻，形成第三復合溶液；然后將第三復合溶液滴加到第二復合溶液中，在滴加的過程中進行攪拌，得到成品復合溶液。
12、優選的，對于常規成品，通常選用的配比為：
13、所述坡縷石納米纖維：5％；
14、二氧化硅納米粒子：10％；
15、硅烷-聚氨酯樹脂：45％；
16、單寧酸：25％；
17、二氧化鈦納米粒子：15％。這樣的配比能完全滿足居家的除菌需求。
18、優選的，對于自清潔效果要求較高的場景，通常選用的配比為：
19、所述坡縷石納米纖維：8％；
20、二氧化硅納米粒子：16％；
21、硅烷-聚氨酯樹脂：30％；
22、單寧酸：31％；
23、二氧化鈦納米粒子：15％。這樣的配比通常用于醫療環境下。
24、優選的，所述二氧化鈦納米粒子粒徑為5納米。二氧化鈦納米粒子粒徑過大不利于其在溶液中的反應，但是粒徑小于5納米的二氧化鈦納米粒子在溶液中分散性較差，難以實現真正的溶解，而是形成一種穩定懸浮液。因此選用二氧化鈦納米粒子粒徑為5納米為最優解。
25、優選的，所述接枝過程包括所述步驟：
26、s1、選擇合適的硅烷-聚氨酯樹脂:硅烷部分應與二氧化硅納米粒子表面的羥基反應，聚氨酯部分應與坡縷石納米纖維表面的官能團相互作用；
27、s2、表面處理:用單寧酸環境下，坡縷石表面暴露更多的羥基和羧基；
28、s3、硅烷-聚氨酯樹脂和二氧化硅/坡縷石納米纖維都經過修飾，實現點擊接枝；接枝反應在常溫下進行40分鐘后升高溫度到65攝氏度，進行60分鐘。以獲得最佳的接枝效率和分布均勻性。
29、優選的，所述硅烷-聚氨酯樹脂中的硅烷類型為氯硅烷、甲氧基硅烷和氨基硅烷中一種。
30、進一步的，本專利技術根據需要還可以進行表征和性能測試步驟，使用紅外光譜分析表征接枝產物的結構和接枝程度。
31、測試最終復合材料的機械強度及熱穩定性，評估接枝改性效果。
32、優選的，鍍膜過程包括以下步驟：
33、s1:預處理:所述預處理步驟包括基底清洗:采用超聲波清洗清除基底表面的污染物、油脂、氧化物等雜質；確保干凈的基底表面有利于薄膜的附著和生長。在本專利技術中不能采用化學蝕刻手段，因為會破壞基底表面的納米疏水結構。
34、s2:預烘烤:將基底烘本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，敷于具有凹型微-納米結構的超疏水改性層上；以質量百分比，包括以下原料：
2.根據權利要求1所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述坡縷石納米纖維：5％；
3.根據權利要求1所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述坡縷石納米纖維：8％；
4.根據權利要求1－3其中任一項所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述二氧化鈦納米粒子粒徑為5納米。
5.根據權利要求1－3其中任一項所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述接枝過程包括所述步驟：
6.根據權利要求5所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述硅烷-聚氨酯樹脂中的硅烷類型為氯硅烷、甲氧基硅烷和氨基硅烷中一種。
7.根據權利要求5所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，接枝完畢后進行表征和性能測試步驟，使用紅外光譜分析表征接枝產物的結構和接枝程度。
<...【技術特征摘要】
1.一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，敷于具有凹型微-納米結構的超疏水改性層上；以質量百分比，包括以下原料：
2.根據權利要求1所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述坡縷石納米纖維：5％；
3.根據權利要求1所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述坡縷石納米纖維：8％；
4.根據權利要求1－3其中任一項所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述二氧化鈦納米粒子粒徑為5納米。
5.根據權利要求1－3其中任一項所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所述接枝過程包括所述步驟：
6.根據權利要求5所述的一種用于家居鋪裝材料表面的仿生超疏水除菌膜，其特征在于，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉軍，陳偉，巴志兵，
申請(專利權)人：南京美高美新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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