一种复合纳米抗菌抗病毒涂层制备及其应用的制作方法

1.本发明属于玻璃纤维等纤维材料、日用品、防护用品等表面处理技术领域，具体涉及一种复合纳米抗菌抗病毒涂层制备及其应用。


背景技术：

2.英国伦敦大学的研究人员发现，大量的金属、金属氧化物都具有很强的抗病毒作用，为防止新型冠状病毒通过物体表面进行传播，在各类长接触的物体表面涂覆纳米涂层是行之有效的方法之一，而且具有长效性。
3.申请号cn202010611827.1的中国专利公开了一种抗菌抗病毒防水涂层及其应用。该防水涂层包括按重量份计的下述组分：相对于100重量份的成膜树脂，蜡乳液3～20重量份，硅烷偶联剂1～6重量份，成膜助剂7～15重量份和抗菌抗病毒剂1～10重量份。本发明提供的抗菌抗病毒防水涂层可以直接涂布或印刷的方式将涂料涂布在纸上，使纸张表面能够防水渗透，同时兼具高效抗菌抗病毒的性能。
4.申请号为201480004748.7的日本专利公开了一种氧化亚铜粒子分散液、涂布剂组合物和抗菌/抗病毒性构件的制备方法，本发明氧化亚铜粒子分散液含有：氧化亚铜粒子、相对于氧化亚铜粒子100质量份为20～100质量份磷酸酯型阴离子型表面活性剂，和相对于氧化亚铜粒子100质量份为500～10000质量份有机溶剂。并且氧化亚铜粒子平均一次粒径为2～80nm，用动态光散射法测定并通过累积量解析法得到的二次平均粒径为50～150nm。本发明的涂布剂组合物含有氧化亚铜粒子分散液和粘合剂树脂，并且在涂布剂组合物的加热残余成分100质量份中含有0.1～50质量份的氧化亚铜粒子。本发明的抗菌/抗病毒性构件具有基材和设置于基材上的含有涂布剂组合物的覆膜。
5.申请号为200980152445.9的日本专利公开了一种具有抗病毒性构件，本发明提供了一种能够使病毒灭活的具有抗病毒性的部件。本发明提供的具有抗病毒性部件的特征在于，包括：基体；一价铜化合物微粒；以及通过化学键在表面结合有硅烷单体的无机微粒的组，该无机微粒的组用于将一价铜化合物微粒保持在基体上；无机微粒之间通过表面的硅烷单体间的化学键结合，并且无机微粒的组与基体通过与基体通过硅烷单体与基体间的化学键结合，由此无机微粒的组形成用于保护一价铜化合物微粒的空间。与现有的粘合剂固定法相比，本发明的具有抗病毒性部件具有很强的抗病毒性，并且能够应用于各种材料及其应用产品。
6.以上三种发明一定程度上能够解决部分抗菌抗病毒涂层的制备问题和将其应用于某些领域。申请号为cn202010611827.1的专利，仅增加了纸张的抗菌抗病毒防水性能，申请号为201480004748.7的专利，仅限解决纺织品的抗菌抗病毒性能问题，申请号为200980152445.9的专利，选择的基体材料为纤维材料。
7.病毒比细菌小得多，一般在几十至几百纳米范围内。将纳米复合材料制备成浆料，用于涂覆人类长接触的物体表面，进而使得相应材料或产品能够吸附和灭活病毒，将对病毒类疾病的防治起到非常积极的作用。目前国内外相关报道较少。
8.综上所述，市场上迫切需要一种能够用于常规材料及物体的安全、速效、高效、长效的抗菌抗病毒涂层来抑制细菌或病毒的传播。同时也需要材料的生产制作工艺简单，成本较低，不影响常规材料及物体的常规性能，以便于大范围推广应用。


技术实现要素：

9.本发明的目的是为了抑制细菌病毒通过物体表面进行传播、有效杀灭细菌、病毒，利用金属氧化物等纳米粒子的抗病毒特性，制备出了一种复合纳米抗菌抗病毒剂，并提供了一种抗菌抗病毒涂层及其应用。本发明提供的涂层具有安全、速效、高效、长效抗菌抗病毒作用，可广泛应用于材料及各类物体的表面处理，同时，本发明体用的涂层生产制作工艺简单、成本低，进一步扩大了推广应用范围。
10.为了实现上述目的，本发明提供了一种抗菌抗病毒涂层：
11.1.一种复合纳米抗菌抗病毒涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为1～2nm；
12.所述涂层包括按质量分数计的下述组分：
13.成膜树脂50％～60％，硅烷偶联剂2％～7％，成膜助剂6％～18％和复合纳米抗菌抗病毒剂1.5％～8％。
14.2.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌抗病毒涂层，其中，所述成膜树脂为水性丙烯酸树脂、乙烯-丙烯酸树脂中的一种或两种组成。
15.3.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌抗病毒涂层，其中，所述硅烷偶联剂选自kh151、kh560和kh570中的一种或多种。
16.4.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌抗病毒涂层，其中，所述成膜助剂选自十二碳醇酯、己二醇丁醚醋酸酯、3-乙氧基丙烯酸乙酯的一种或多种。
17.5.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌抗病毒涂层，其中，所述抗菌抗病毒剂为纳米cu2o/go/zno的混合物。
18.优选地，所述纳米cu2o、go、zno的质量比为1∶3∶1；纳米cu2o粒子直径为30～50nm，纳米go为单层，纳米zno粒子直径为20～30nm。
19.6.权利要求1-5中任意一项所述的复合纳米抗菌抗病毒涂层在制备抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲型流感病毒制品中的应用，优选在玻璃纤维制品中的应用。
20.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
21.本发明的抗菌抗病毒防水涂层用于纸制品表面，不改变纸张的物理性能和印刷性能，能够防水渗透，并且在高效抗菌的同时，兼具高效抗病毒的功能，从而满足包装领域快速杀菌灭菌和灭病毒的要求。
具体实施方式
22.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
23.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。
24.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各
个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
25.本发明的复合纳米抗菌抗病毒涂层的制备方法，可以依次加入原料搅拌均匀即可。在材料或物体表面涂覆、干燥后，再在表面喷涂丙烯酸丁酯，然后干燥，获得最终制品。
26.为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种抗菌抗病毒防水涂层的制备方法，进行具体地描述。
27.下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
28.按照下述方法进行测试：
29.抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果：gb/t21866-2008；
30.其他采用常规方式进行。
31.实施例1
32.步骤(1)：把50重量份的丙烯酸树脂，10重量份的十二碳醇酯及60重量份的水加到搅拌罐中，在温度80℃下、搅拌速度为500rpm，搅拌0.5h，使水性丙烯酸树脂完全溶解，得到均匀透明的溶液；
33.步骤(2)：将3重量份的kh151，加入到步骤(1)得到的溶液中，在室温下、搅拌速度为800rpm，搅拌1h，得到均匀白色乳液；
34.步骤(3)：往步骤(2)得到的白色乳液中加入2重量份的复合纳米抗菌抗病毒剂，搅拌速度为1000rpm，搅拌时间为2h，搅拌均匀后得到稳定、均匀的黑色乳液状的抗菌抗病毒涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米cu2o、go、zno的质量比为1∶3∶1。
35.将上述抗菌抗病毒涂料加水稀释喷涂于玻璃纤维表面，喷涂厚度1nm，干燥得到抗菌抗病毒玻璃纤维。
36.对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(atcc 25922)及金黄色葡萄球菌 (atcc6538p)的抗菌率分别为95.30％和96.80％，同时对h1n1病毒的杀灭率达 90.0％以上。
37.实施例2
38.步骤(1)：把55重量份的丙烯酸树脂，10重量份的己二醇丁醚醋酸酯及60 重量份的水加到搅拌罐中，在温度80℃下、搅拌速度为500rpm，搅拌0.5h，使水性丙烯酸树脂完全溶解，得到均匀透明的溶液；
39.步骤(2)：将5重量份的kh570，加入到步骤(1)得到的溶液中，在室温下、搅拌速度为800rpm，搅拌1h，得到均匀白色乳液；
40.步骤(3)：往步骤(2)得到的白色乳液中加入4重量份的复合纳米抗菌抗病毒剂，搅拌速度为1000rpm，搅拌时间为2h，搅拌均匀后得到稳定、均匀的黑色乳液状的抗菌抗病毒涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米cu2o、go、zno的质量比为1∶3∶1。
41.将上述抗菌抗病毒涂料加水稀释喷涂于玻璃纤维表面，喷涂厚度1.5nm，干燥得到抗菌抗病毒玻璃纤维。
42.对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(atcc 25922)及金黄色葡萄球菌 (atcc6538p)的抗菌率分别为99.90％和99.90％，同时对h1n1病毒的杀灭率达 99.0％以上。
43.实施例3
44.步骤(1)：把60重量份的丙烯酸树脂，10重量份的3-乙氧基丙烯酸乙酯及 60重量份的水加到搅拌罐中，在温度80℃下、搅拌速度为500rpm，搅拌0.5h，得到均匀透明的溶液；
45.步骤(2)：将3重量份的kh560，加入到步骤(1)得到的溶液中，在室温下、搅拌速度为800rpm，搅拌1h，得到均匀白色乳液；
46.步骤(3)：往步骤(2)得到的白色乳液中加入6重量份的复合纳米抗菌抗病毒剂，搅拌速度为1000rpm，搅拌时间为2h，搅拌均匀后得到稳定、均匀的黑色乳液状的抗菌抗病毒涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米cu2o、go、zno的质量比为1∶3∶1。
47.将上述抗菌抗病毒涂料加水稀释喷涂于玻璃纤维表面，喷涂厚度2nm，干燥得到抗菌抗病毒玻璃纤维。
48.对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(atcc 25922)及金黄色葡萄球菌 (atcc6538p)的抗菌率分别为99.90％和99.90％，同时对h1n1病毒的杀灭率达99.0％以上。
49.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。