一种防辐射抗菌手机钢化膜及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及手机钢化膜领域，具体涉及一种防辐射抗菌手机钢化膜及其制备工艺。


背景技术：

2.经常性的使用手机带来的结果是眼睛出现酸涩、疼痛、流泪等不舒服症状，这些不舒服的症状是因为眼睛长时间对手机屏幕，由手机屏幕所散发出来的有害光线所致，这些光线里面含有大量不规则频率的高能短波蓝光，这些短波蓝光具有能量能穿透我们的眼球晶体直达视网膜，短波蓝光持续照射视网膜会产生大量自由基离子，这些自由基离子会使得视网膜的色素上皮细胞衰亡，上皮细胞的衰会使感光细胞缺少养分而引起视力损伤，且现今的智能手机采用大屏幕的触摸屏，通过人的手指对手机进行各种操作，由于手上的细菌较多，导致手机的卫生状况堪忧，进而影响使用者的身体健康；
3.因此，亟需一种防辐射抗菌手机钢化膜及其制备工艺来解决以上问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种防辐射抗菌手机钢化膜及其制备工艺：通过将醋酸锌粉末溶解于异丙醇后加入一乙醇胺，之后搅拌、陈化20-30h，得到防辐射溶胶，将钢化玻璃膜放置于丙酮-乙醇溶液以及蒸馏水中超声波处理之后吹干，得到清洗后的钢化玻璃膜，将防辐射溶胶旋涂在洗后的钢化玻璃膜的表面，之后形成厚度防辐射层，之后冷却后取出，得到防辐射钢化膜，将抗菌液旋涂在防辐射钢化膜的防辐射层上，待抗菌液固化形成抗菌涂层，得到该防辐射抗菌手机钢化膜，解决了现有的手机的所散发出来的有害光线易于对使用者的身体造成损伤，而且易于滋生抑菌影响使用者的身体健康问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种防辐射抗菌手机钢化膜，包括钢化玻璃膜、防辐射层以及抗菌涂层，所述钢化玻璃膜的上表面设置有防辐射层，所述防辐射层的上表面设置有抗菌涂层，所述抗菌涂层是由抗菌液制备得到的；
7.所述抗菌液由以下步骤制备得到：
8.步骤一：将噻唑烷二酮、四氢呋喃以及三乙胺加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3-0℃，搅拌速率为200-300r/min的条件下搅拌20-30min，之后边搅拌边逐滴加入三氯氧磷溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应20-25h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
9.反应原理如下：
[0010][0011]
步骤二：将六氟磷酸钾、无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3-0℃，搅拌速率为200-300r/min的条件下搅拌至六氟磷酸钾完全溶解，之后加入草酰氯和n，n-二甲基甲酰胺继续搅拌5-10min，之后边搅拌边逐滴加入中间体1溶液，控制滴加速率为3-5ml/min，滴加完毕后继续搅拌反应8-10h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至5-10ml，之后加入丙酮和无水乙醚进行重结晶，过滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0012]
反应原理如下：
[0013][0014]
步骤三：将中间体2、无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为50-60℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入正丁胺，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应10-15h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体3；
[0015]
反应原理如下：
[0016][0017]
步骤四：将中间体3、4-甲氧基溴苄以及氢氧化钾溶液加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为50-60℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下搅拌反应10-15h，反应结束后将反应产物冷却至室温，过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，加入至无水甲醇中进行搅拌，之后过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体4；
[0018]
反应原理如下：
[0019][0020]
步骤五：将中间体4、无水二氯甲烷以及三溴化硼加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3-0℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下搅拌反应10-15h，反应结束后加入去离子水，之后过滤，将滤液旋转蒸发，之后加入至无水乙醚中析出沉淀，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体5；
[0021]
反应原理如下：
[0022][0023]
步骤六：将中间体5、三乙胺以及二氯甲烷加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3-0℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入丙烯酰氯，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1-2h，之后升温至20-30℃的条件下继续搅拌反应20-30h，反应结束后将反应产物旋转蒸发
去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体6；
[0024]
反应原理如下：
[0025][0026]
步骤七：将乳化剂、去离子水加入至安装有温度计、搅拌器以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，浸泡20-30h，之后在温度为90-100℃，搅拌速率为300-500r/min的条件下回流反应2-3h，之后冷却至室温，之后加入中间体6、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸，升温至60-70℃的条件下边搅拌边逐滴加入引发剂溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后搅拌反应4-5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，得到抗菌液。
[0027]
反应原理如下：
[0028][0029]
作为本发明进一步的方案：步骤一中的所述噻唑烷二酮、四氢呋喃、三乙胺以及三
乙醇溶液以及蒸馏水中超声波处理之后吹干，得到清洗后的钢化玻璃膜，将防辐射溶胶旋涂在洗后的钢化玻璃膜的表面，之后形成厚度防辐射层，之后冷却后取出，得到防辐射钢化膜，将抗菌液旋涂在防辐射钢化膜的防辐射层上，待抗菌液固化形成抗菌涂层，得到该防辐射抗菌手机钢化膜；首先以醋酸锌为原料利用溶胶-凝胶法制备出氧化锌防辐射层，氧化锌是一种常见的半导体材料，氧化锌无毒且光透过率高，形成的防辐射层对紫外光有着强烈的吸收，能稳定存在，同时氧化锌薄膜也是理想的透明材料，因此能够不影响手机使用的情况下充分的阻隔蓝紫光，避免蓝紫光的光量子对人们的视网造成一定的伤害，引起视网膜或水晶体的细胞坏死，通过抗菌涂层赋予了手机钢化膜良好的抗菌、抗病毒性能，从而避免细菌滋生，保证手机膜的洁净度，干净卫生，降低使用者生病的几率；
[0045]
在制备该防辐射抗菌手机钢化膜的过程中也制备了一种抗菌液，通过噻唑烷二酮与三氯氧磷反应生成中间体1，中间体1与六氟磷酸钾反应生成含有季鏻基团的中间体2，之后中间体2与正丁胺反应生成中间体3，之后中间体3与4-甲氧基溴苄反应生成中间体4，之后中间体4上的甲氧基在三溴化硼的作用下形成羟基，得到中间体5，之后中间体5与丙烯酰氯反应，引入不饱和键，生成中间体6，之后将中间体6、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸作为聚合单体，在引发剂的作用下乳液聚合形成高分子聚合物，得到抗菌液，该抗菌液高分子聚合物的分子链上含有大量的噻唑烷二酮类基团以及季鏻基团，噻唑烷二酮中的硫原子通过氢键极易与巯基结合，而半胱氨酸分子作为细菌生长繁殖所必须的氨基酸，结构中含有巯基，因此，噻唑烷二酮存在时，细菌的繁殖和生长受到抑制，季鏻基团类似于季铵基团，带正电，可以吸附到细菌表面，穿透细胞壁，与细胞膜结合，扰乱细胞膜组成，导致胞内物质泄漏，最后细菌死亡，该抗菌液在噻唑烷二酮类基团以及季鏻基团的协同作用下表现出良好的抗菌性能。
具体实施方式
[0046]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
实施例1：
[0048]
本实施例为一种抗菌液的制备方法，包括如下步骤：
[0049]
步骤一：将0.15mol噻唑烷二酮、80ml四氢呋喃以及0.15mol三乙胺加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3℃，搅拌速率为200r/min的条件下搅拌20min，之后边搅拌边逐滴加入三氯氧磷按照0.01mol溶解于4ml四氢呋喃所形成的三氯氧磷溶液20ml，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应20h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
[0050]
步骤二：将2.76g六氟磷酸钾、50ml无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3℃，搅拌速率为200r/min的条件下搅拌至六氟磷酸钾完全溶解，之后加入15mmol草酰氯和10mmoln，n-二甲基甲酰胺继续搅拌5min，之后边搅拌边逐滴加入中间体1按照10mmol溶解于10ml无水乙腈所形成的中间
体1溶液10ml，控制滴加速率为3ml/min，滴加完毕后继续搅拌反应8h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至5ml，之后加入丙酮和无水乙醚进行重结晶，过滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0051]
步骤三：将10g中间体2、100ml无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为50℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入4g正丁胺，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体3；
[0052]
步骤四：将0.01mol中间体3、0.01mol4-甲氧基溴苄以及20g质量分数为40％的氢氧化钾溶液加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为50℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应10h，反应结束后将反应产物冷却至室温，过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，加入至无水甲醇中进行搅拌，之后过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体4；
[0053]
步骤五：将0.01mol中间体4、20ml无水二氯甲烷以及0.05mol三溴化硼加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应10h，反应结束后加入40ml去离子水，之后过滤，将滤液旋转蒸发，之后加入至无水乙醚中析出沉淀，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体5；
[0054]
步骤六：将0.1mol中间体5、0.1mol三乙胺以及50-60ml二氯甲烷加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为-3℃，搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入0.1mol丙烯酰氯，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1h，之后升温至20℃的条件下继续搅拌反应20h，反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体6；
[0055]
步骤七：将10g乳化剂pva124、150ml去离子水加入至安装有温度计、搅拌器以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，浸泡20h，之后在温度为90℃，搅拌速率为300r/min的条件下回流反应2h，之后冷却至室温，之后加入5g中间体6、40g甲基丙烯酸甲酯、30g丙烯酸丁酯以及10g丙烯酸，升温至60℃的条件下边搅拌边逐滴加入过硫酸钾按照0.5g：10ml溶解于去离子水所形成的引发剂溶液20ml，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后搅拌反应4h，反应结束后将反应产物冷却至室温，得到抗菌液。
[0056]
实施例2：
[0057]
本实施例为一种抗菌液的制备方法，包括如下步骤：
[0058]
步骤一：将0.15mol噻唑烷二酮、100ml四氢呋喃以及0.15mol三乙胺加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为0℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌30min，之后边搅拌边逐滴加入三氯氧磷按照0.01mol溶解于5ml四氢呋喃所形成的三氯氧磷溶液30ml，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应25h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；
[0059]
步骤二：将2.76g六氟磷酸钾、100ml无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气
管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为0℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌至六氟磷酸钾完全溶解，之后加入15mmol草酰氯和10mmoln，n-二甲基甲酰胺继续搅拌10min，之后边搅拌边逐滴加入中间体1按照20mmol溶解于15ml无水乙腈所形成的中间体1溶液20ml，控制滴加速率为5ml/min，滴加完毕后继续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发至10ml，之后加入丙酮和无水乙醚进行重结晶，过滤，将滤饼加入至真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体2；
[0060]
步骤三：将10g中间体2、100ml无水乙腈加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为60℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入5g正丁胺，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应15h，反应结束后将反应产物过滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后加入至真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体3；
[0061]
步骤四：将0.01mol中间体3、0.01mol4-甲氧基溴苄以及30g质量分数为45％的氢氧化钾溶液加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为60℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应15h，反应结束后将反应产物冷却至室温，过滤，将滤液旋转蒸发至干燥，加入至无水甲醇中进行搅拌，之后过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体4；
[0062]
步骤五：将0.01mol中间体4、30ml无水二氯甲烷以及0.05mol三溴化硼加入至安装有温度计、搅拌器以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为0℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应15h，反应结束后加入50ml去离子水，之后过滤，将滤液旋转蒸发，之后加入至无水乙醚中析出沉淀，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体5；
[0063]
步骤六：将0.1mol中间体5、0.1mol三乙胺以及60ml二氯甲烷加入至安装有温度计、搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为0℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入0.1mol丙烯酰氯，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2h，之后升温至30℃的条件下继续搅拌反应30h，反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体6；
[0064]
步骤七：将10g乳化剂pva124、150ml去离子水加入至安装有温度计、搅拌器以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，浸泡30h，之后在温度为100℃，搅拌速率为500r/min的条件下回流反应3h，之后冷却至室温，之后加入25g中间体6、60g甲基丙烯酸甲酯、50g丙烯酸丁酯以及15g丙烯酸，升温至70℃的条件下边搅拌边逐滴加入过硫酸钾按照1g：15ml溶解于去离子水所形成的引发剂溶液30ml，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后搅拌反应5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，得到抗菌液。
[0065]
实施例3：
[0066]
本实施例为一种防辐射抗菌手机钢化膜的制备工艺，包括以下步骤：
[0067]
s1：将2.5g醋酸锌粉末、20ml异丙醇加入至安装有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，在温度为20℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌30min，待醋酸锌粉末完全溶解后加入0.015mol一乙醇胺，之后升温至50℃的条件下恒温搅拌2h，之后陈化20h，得到防辐射溶胶；
[0068]
s2：将钢化玻璃膜放置于丙酮与无水乙醇按照体积比1：1混合而成的丙酮-乙醇溶
液中进行超声波处理20min，之后取出后加入至蒸馏水中超声波处理20min，之后吹干，得到清洗后的钢化玻璃膜；
[0069]
s3：将防辐射溶胶旋涂在洗后的钢化玻璃膜的表面，之后放置于真空干燥箱中，在温度为80℃的条件下干燥10min，之后放置于退火炉中，以5℃/min的升温速率升温至450℃，之后保温40min，形成厚度为0.4μm的防辐射层，之后冷却后取出，得到防辐射钢化膜；
[0070]
s4：将来自于实施例1中的抗菌液旋涂在防辐射钢化膜的防辐射层上，之后放置于真空干燥箱中，在温度为90℃的条件下干燥1h，待抗菌液固化形成厚度为0.4μm的抗菌涂层，得到该防辐射抗菌手机钢化膜。
[0071]
实施例4：
[0072]
本实施例为一种防辐射抗菌手机钢化膜的制备工艺，包括以下步骤：
[0073]
s1：将2.5g醋酸锌粉末、20ml异丙醇加入至安装有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，在温度为25℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌40min，待醋酸锌粉末完全溶解后加入0.015mol一乙醇胺，之后升温至60℃的条件下恒温搅拌3h，之后陈化30h，得到防辐射溶胶；
[0074]
s2：将钢化玻璃膜放置于丙酮与无水乙醇按照体积比1：1混合而成的丙酮-乙醇溶液中进行超声波处理30min，之后取出后加入至蒸馏水中超声波处理30min，之后吹干，得到清洗后的钢化玻璃膜；
[0075]
s3：将防辐射溶胶旋涂在洗后的钢化玻璃膜的表面，之后放置于真空干燥箱中，在温度为85℃的条件下干燥15min，之后放置于退火炉中，以5℃/min的升温速率升温至550℃，之后保温60min，形成厚度为0.5μm的防辐射层，之后冷却后取出，得到防辐射钢化膜；
[0076]
s4：将来自于实施例2中的抗菌液旋涂在防辐射钢化膜的防辐射层上，之后放置于真空干燥箱中，在温度为120℃的条件下干燥2h，待抗菌液固化形成厚度为0.5μm的抗菌涂层，得到该防辐射抗菌手机钢化膜。
[0077]
对比例1：
[0078]
对比例1与实施例4的不同之处在于，无抗菌涂层。
[0079]
对比例2：
[0080]
对比例为申请号201310409082.0中的可过滤蓝光的屏幕保护膜。
[0081]
对比例3：
[0082]
对比例为申请号201710307318.8中的镀膜抗菌钢化玻璃所制成的手机钢化膜。
[0083]
将实施例3-4以及对比例1-3中的手机钢化膜进行检测，抗菌性按照iso22196-2011标准测试，抗病毒性按照iso21702-2019标准测试，光学性能使用紫外可见分光光度计进行检测，测试400-450nm波长的光的透过率；
[0084]
样品实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3抗菌率/％99.799.945.673.187.8抗病毒率/％99.599.852.871.685.4光透过率/％9.75.16.521.476.7
[0085]
参阅上表数据，根据实施例与对比例1比较，可以得知本发明中的抗菌涂层对手机钢化膜的抗菌性能有着显著的提升，根据实施例与对比例3比较，可以得知本发明的手机钢化膜较现有技术中的手机钢化膜具有更高的抗菌、抗病毒性能，根据实施例与对比例2比较，可以得知本发明中的手机钢化膜较现有技术中的手机钢化膜具有更高防蓝光辐射性
能。
[0086]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0087]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。