[发明专利]一种抗菌自清洁膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含多层涂层结构的自清洁抗菌膜，其包括基材、二氧化钛交联层和氟化层。本发明公开的制备方法包括：对光学薄膜表面进行活化处理，在薄膜表面引入二氧化钛纳米颗粒，并对表面进行微纳米结构处理，最后对表面进行氟化处理，获得兼具光催化杀菌与超疏水防污性能的功能性涂层，可抑制细菌黏附生长，降低污染物吸附，同时具有良好的透光性能，可应用于各类电子设备触摸屏。

技术领域

本发明涉及功能性薄膜技术领域，具体来讲，涉及一种抗菌自清洁膜、其制备方法和应用。

背景技术

随着国民经济的快速发展，触屏式电子设备被广泛地用于人们日常生活和医疗卫生系统中。但是，触摸屏表面易沾染细菌，成为细菌繁殖滋生的场所，各类致病菌极易通过触摸屏传播疾病。近年来，多项国内外研究表明，包括医院电子设备屏幕、智能手机屏幕、餐厅自助点餐屏等表面含有大量细菌，其中包括多种耐药细菌。公共场所特别是医院、高铁站、餐厅等处电子触摸屏的细菌污染对公众健康安全构成了极大的威胁，受到人们越来越多的重视。日常的清洁处理措施往往难以实施到位，无法有效地杀死细菌。

因此，需要一种应用于触摸屏的抗菌薄膜，保护其表面免受细菌黏附与增殖，降低感染性病菌通过电子屏幕传播的可能性。

现有的抗菌透明薄膜通常负载银、铜等金属离子，通过杀菌剂的释放杀死细菌。例如，中国专利CN105348756A公开了一种抗菌聚酯薄膜及其制备方法。其通过纳米银单质粉体与变色抑制剂、偶联分散剂、乙醇等混合，并将其与聚酯切片混合后通过熔融挤出后获得纳米银抗菌母粒，再将其与聚酯切片混合熔融挤出并拉伸得到抗菌薄膜。中国专利CN105176342A公开了一种纳米抗菌防指纹药液材料的制备方法及应用。其将甲基九氟丁醚、乙基全氟丁基醚、乙基九氟代丁基醚、全氟硅油、全氟聚醚烷氧基硅烷等含氟有机物与纳米银离子颗粒混合获得纳米抗菌防指纹药液，涂覆于手机盖板上形成薄膜。中国专利CN106397961A公开了一种抗菌超透明EVA膜及制备方法。其将EVA粒子、银系无机抗菌剂、纳米二氧化硅等混合后制备母粒，通过挤出延流、冷却定型获得抗菌超透明EVA膜。中国专利CN106317726A公开了一种用于触摸屏表面的抗菌水凝胶的制备方法。其是将纳米氧化亚铜负载至卡波姆中获得抗菌水凝胶，将其涂敷在触摸屏表面干燥后形成抗菌薄膜。上述方法所用的金属纳米颗粒或者金属离子具有一定的毒性，对人体健康以及环境安全构成潜在威胁。并且，其杀菌性能随着金属离子的释放损耗而逐渐降低。

二氧化钛是一种光触媒，其在一定波长范围内的光量子照射下，其价带电子被激发，跃迁到导带形成自由电子，而在价带形成一个带正电的空穴，形成电子-空穴对。空穴的氧化能力与自由电子的还原能力可使与其接触的H₂O、O₂等反应形成活性自由基。这些自由基团与细菌作用，破坏其结构，具有强烈的杀菌能力。其光催化杀菌的特性使其在光照条件下可持续产生杀菌活性物质，本身不发生损耗，从而具有长效抗菌能力。并且光催化产生的自由基在环境中半衰期较短，对人体与环境安全无害。因此，二氧化钛是一种极具潜力的新型杀菌剂。中国专利CN102898875A公开了一种纳米自清洁抗菌涂层液。其将含有粒径小于50nm的二氧化钛颗粒以及V、Cr等元素的乙醇溶液，涂覆于基材表面，通过高温处理形成薄膜，在有无光线情况下均可工作，具有抗菌、除臭、抗氧化等功能。然而，上述涂层通过物理吸附基材表面，稳定性和长效性难以得到保证。中国专利CN108299663A公开了一种防指纹抗菌膜。其包括基材层与硬化层，硬化层中含有氮掺杂的二氧化钛光催化剂，硬化层通过紫外光固化树脂固定在基材层表面。其创新性在于使用氮原子修饰二氧化钛，拓展了二氧化钛的可见光响应范围，具有良好的防指纹抗菌效果。但其表面水接触角在100°-110°之间，仍易被细菌黏附，可见光照射24小时后杀菌率仅为60％左右，效果有限。