本發(fā)明屬于多功能復(fù)合抗菌超疏水涂層改性，具體涉及一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，以及該方法所制備涂層的具體應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、通過表面處理技術(shù)制備超疏水涂層，可賦予涂層表面具有優(yōu)異的防污、自清潔特點，該類涂層具有廣闊的市場需求。目前，通過各種方法在固體基材上成功制備了超疏水涂層，但超疏水涂層的應(yīng)用仍然受到表面功能單一、制備步驟繁雜、所選化學(xué)材料危險以及不便于大面積制造等的限制。

2、fang等人(j.adv.eng.mater.,2021,23(12),2102502)利用聚甲基氫硅氧烷通過堿催化反應(yīng)制備了疏水有機硅納米絲，120℃下熱固化制備出了具有優(yōu)異超疏水性的柔性織物。ye等人(j.chem.eng.j.,2021,420,127680)采用噴涂方法制備了雙納米復(fù)合涂層織物，通過使用聚二甲基硅氧烷作為粘合劑粘附氟化介孔二氧化硅成功制備了一種具有高效防止細(xì)菌粘附的耐用抗菌防污紡織品。但目前防污整理通常得利用粘結(jié)劑作為粘結(jié)層，將低表面能納米顆粒通過簡單的刮涂、浸漬等手段，修飾到基底表面，其存在表面結(jié)構(gòu)易損壞、耐久性差的致命缺陷，同時對一些物體表面的透氣性能影響也很大。tasixiang等人(prog.org.coat.,2019,135,41-50)在芳綸織物上使用聚四氟乙烯微顆粒和氟化烷基硅烷的兩步涂層方法獲得一種堅固的、超雙疏自清潔的織物。但織物柔性下降且透氣性從313mm/s下降至10mm/s。通過有機硅氧烷在織物表面自組裝可以賦予基體表面耐久防污性能，而不影響透氣性能。其分為2大類，以烷基氧或者羥基為功能基團(tuán)的有機硅氧烷反應(yīng)速率很慢，通常需要經(jīng)歷在強酸催化下的長時間加熱反應(yīng)，且反應(yīng)過程需消耗大量水；以鹵素為功能基團(tuán)的有機硅氧烷對環(huán)境的濕度非常敏感，反應(yīng)速率極快(幾十秒至若干分鐘)，反應(yīng)過程難以控制且釋放大量的強酸氣體，對力學(xué)性能影響很大。zhang等人(nat.commun.,2021,12(1),982.)利用氯硅烷與水的反應(yīng)制備了超疏水的表面涂層，反應(yīng)簡單迅速，但在反應(yīng)過程中產(chǎn)生了大量的氯化氫氣體。就目前而言，開發(fā)操作簡單快速、成本低廉且環(huán)保的多功能超疏水涂層具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法及應(yīng)用。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

3、一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將正十八烷基三乙氧基硅烷、水和十八烷基三氯硅烷混合均勻，然后靜置反應(yīng)，得到超疏水反應(yīng)產(chǎn)物；

5、s2、將步驟s1中得到的超疏水反應(yīng)產(chǎn)物用正己烷稀釋分散，得到超疏水涂層混合物。

6、優(yōu)選的，步驟s1中：正十八烷基三乙氧基硅烷和水的用量比為1ml∶20-80μl；十八烷基三氯硅烷和正十八烷基三乙氧基硅烷的用量比為1-6μl∶1ml。

7、優(yōu)選的，步驟s1中：正十八烷基三乙氧基硅烷、水和十八烷基三氯硅烷混合后，先置于渦流混合器上混勻，然后置于超聲波清潔器中超聲震蕩處理。

8、優(yōu)選的，步驟s1中：靜置反應(yīng)時間為1-5h。

9、優(yōu)選的，步驟s1中：在制備超疏水反應(yīng)產(chǎn)物時還加入有硝酸銀；先將硝酸銀加入水中，配制得到硝酸銀溶液；再將正十八烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷和硝酸銀溶液混合均勻。

10、優(yōu)選的，所述硝酸銀溶液的濃度為0.5-5wt％。

11、優(yōu)選的，步驟s2中：向超疏水反應(yīng)產(chǎn)物中加入正己烷；所得到超疏水涂層混合物中超疏水反應(yīng)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)為1-10％。

12、優(yōu)選的，步驟s2中：在制備超疏水涂層混合物時還加入有機硅季銨鹽。

13、優(yōu)選的，先將有機硅季銨鹽加入正己烷中，得到有機硅季銨鹽/正己烷溶液，再將有機硅季銨鹽/正己烷溶液加入超疏水反應(yīng)產(chǎn)物中進(jìn)行混合；有機硅季銨鹽的加入量與正己烷用量的質(zhì)量體積比為0.01-0.04g/ml。

14、如上所制備超疏水涂層混合物在固體材料表面改性中的應(yīng)用，具體步驟如下：

15、將固體材料浸入所得的超疏水涂層混和物中，經(jīng)過12-24h后取出，用正己烷洗滌，然后在空氣中干燥；或?qū)⑺玫某杷繉踊旌臀镛D(zhuǎn)移到噴霧瓶中，在固體材料上方進(jìn)行噴涂，得到具有抗菌功能的超疏水防污涂層。

16、本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：

17、a.以烷基氧硅氧烷為自組裝預(yù)聚體，通過微量水和鹵素硅氧烷觸發(fā)預(yù)聚體的反應(yīng)，形成油包水的乳液體系，再以有機溶劑為介質(zhì)稀釋乳液體系，將2類有機烷基氧的劣勢互補為整個反應(yīng)體系的優(yōu)勢。

18、b.在反應(yīng)引發(fā)劑水中，添加水溶性抗菌劑硝酸銀，通過水引發(fā)劑在共聚自組裝過程中，將抗菌劑嫁接在材料表面，從而在防污整理過程，同步賦予材料良好的抗菌性能。

19、c.在稀釋分散溶劑正己烷中，添加抗菌劑有機硅季銨鹽，在不影響超疏水涂層共聚自組裝的同時附著在材料表面，從而在防污整理過程，同步賦予材料良好的抗菌性能。

20、d.本發(fā)明所制得的抗菌超疏水涂層表現(xiàn)出良好的動態(tài)疏水效果，并具有良好的防污、抗菌性能。

21、e.本發(fā)明所制得的抗菌超疏水涂層在紡織品表面表現(xiàn)出良好的疏水、抗菌性能，同時對織物透氣性和力學(xué)性能影響很小。

22、f.本發(fā)明抗菌超疏水防污涂層的制備方法還具有操作簡單快速、成本低廉、環(huán)境友好，可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢。

23、綜上，本發(fā)明首先以烷基氧硅氧烷為自組裝預(yù)聚體，通過微量水(引發(fā)劑)和鹵素硅氧烷(催化劑)觸發(fā)預(yù)聚體的反應(yīng)，形成油包水的乳液體系，再以有機溶劑為介質(zhì)稀釋乳液體系，對紡織品進(jìn)行防污整理。該方法在提高烷基氧或者羥基為功能基團(tuán)的有機硅氧烷反應(yīng)速率的基礎(chǔ)上，避免了鹵素為功能基團(tuán)的有機硅氧烷改性對材料表面的影響。通過在上述反應(yīng)引發(fā)劑水中，添加水溶性抗菌劑硝酸銀或在正己烷中加入有機硅季銨鹽，得到具有抗菌效果的超疏水涂層混合物，同步賦予紡織品良好的抗菌性能。

技術(shù)特征：

1.一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s1中：正十八烷基三乙氧基硅烷和水的用量比為1ml∶20-80μl；十八烷基三氯硅烷和正十八烷基三乙氧基硅烷的用量比為1-6μl∶1ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s1中：正十八烷基三乙氧基硅烷、水和十八烷基三氯硅烷混合后，先置于渦流混合器上混勻，然后置于超聲波清潔器中超聲震蕩處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s1中：靜置反應(yīng)時間為1-5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s1中：在制備超疏水反應(yīng)產(chǎn)物時還加入有硝酸銀；先將硝酸銀加入水中，配制得到硝酸銀溶液；再將正十八烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷和硝酸銀溶液混合均勻。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于：所述硝酸銀溶液的濃度為0.5-5wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s2中：向超疏水反應(yīng)產(chǎn)物中加入正己烷；所得到超疏水涂層混合物中超疏水反應(yīng)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)為1-10％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于，步驟s2中：在制備超疏水涂層混合物時還加入有機硅季銨鹽。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，其特征在于：先將有機硅季銨鹽加入正己烷中，得到有機硅季銨鹽/正己烷溶液，再將有機硅季銨鹽/正己烷溶液加入超疏水反應(yīng)產(chǎn)物中進(jìn)行混合；有機硅季銨鹽的加入量與正己烷用量的質(zhì)量體積比為0.01-0.04g/ml。

10.如權(quán)利要求1-9中任一方法所制備超疏水涂層混合物在固體材料表面改性中的應(yīng)用，具體步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種具有抗菌功能的超疏水防污涂層的制備方法，屬于多功能復(fù)合抗菌超疏水涂層改性技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：S1、將正十八烷基三乙氧基硅烷、水和十八烷基三氯硅烷混合均勻，然后靜置反應(yīng)，得到超疏水反應(yīng)產(chǎn)物；S2、將步驟S1中得到的超疏水反應(yīng)產(chǎn)物用正己烷稀釋分散，得到超疏水涂層混合物。進(jìn)一步的，還可在水中加入硝酸銀或在正己烷中加入有機硅季銨鹽，得到具有抗菌效果的超疏水涂層混合物。該方法在提高烷基氧或者羥基為功能基團(tuán)的有機硅氧烷反應(yīng)速率的基礎(chǔ)上，避免了鹵素為功能基團(tuán)的有機硅氧烷改性對材料表面的影響，操作簡單快速、低成本、環(huán)保且可大規(guī)模生產(chǎn)。而且不涉及粘膠劑的使用，對織物類材料的透氣和手感影響小。

技術(shù)研發(fā)人員：董婷,國佳麗,吳韶華,林佳弘,樓靜文,韓光亭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10