[發明專利]一種離子液體修飾的抗菌不銹鋼材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410373147.5
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104141133A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 吳雪娥;楊興富;龐麗卿;陳曉東
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;張凡忠

技術領域

本發明涉及不銹鋼材料的制備，尤其是涉及一種離子液體修飾的抗菌不銹鋼材料的制備方法。

背景技術

不銹鋼在食品工程、船舶、醫療等方面具有廣泛的應用，抗菌不銹鋼的研究一直是科學界關注的問題。從海洋船舶到醫用器件，防止微生物等在材料表面的附著和生長是具有基礎性和普遍性的問題。人類不能夠改變自然界中微生物的粘附特性，因而設計具有抗菌功能的表面是減小和消除生物粘附的負面效應的有效途徑。

以往報道的抗菌不銹鋼大都采用普通不銹鋼內添加一定量的抗菌金屬元素銀、銅，如日本專利8‐84822、日本專利8‐89041、中國專利CN?1272889A、中國專利CN1310246A、中國專利CN?1310245A等，通過控制加工過程，使抗菌金屬元素在不銹鋼基體內以一定的大小、形態、均勻析出，當與細菌接觸時，通過與細胞的作用損傷細胞膜，破壞細菌細胞的正常組成和繁衍的平衡，從而達到抗菌的目的。另一方面，這類不銹鋼材料在使用的過程中釋放到環境中的風險也引起了研究者的重視。另外，表面涂層抗菌不銹鋼也有報道，但是這些涂層在使用的過程中容易脫落，造成長期抗菌效果不是很理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種離子液體修飾的抗菌不銹鋼材料的制備方法。

本發明包括如下步驟：

1)將不銹鋼表面進行預處理，得到預處理后的不銹鋼；

2)將預處理后的不銹鋼片投入雙氧水與硫酸的混合溶液中，進行不銹鋼表面羥基化；

3)將表面羥基化后的不銹鋼片放入γ-巰丙基三甲氧基硅烷(MTPS)的溶液中，以甲醇、乙醇或異丙醇為溶劑，實現不銹鋼表面γ-巰丙基三甲氧基硅烷自組裝；

4)將步驟3得到的不銹鋼片放入HCl水溶液中，使吸附的γ-巰丙基三甲氧基硅烷水解，然后清洗，去除HCl，氣體吹干，固化后再放入容器中，加入離子液體單體1-烯基-3-烷基咪唑鹽、引發劑和溶劑進行點擊反應，在惰性氣氛保護下油浴中反應，再將反應液冷卻，用無水乙醇沉降出聚合物，不銹鋼片用無水乙醇清洗，氣體吹干后，即得到離子液體修飾的抗菌不銹鋼材料。

在步驟1)中，所述預處理的方法可為：依次用砂紙進行打磨、0.5％～1.0％(質量百分比)NaOH水溶液堿洗5～10min、用水清洗、用丙酮清洗、氣體吹干。

在步驟2)中，所述雙氧水可采用質量百分濃度為30％的雙氧水，所述硫酸可采用市售濃硫酸，雙氧水與硫酸的體積比可為(3～7)∶1；所述羥基化的時間可為20～60min。

在步驟3)中，所述γ-巰丙基三甲氧基硅烷可采用摩爾濃度為20～80mM的γ-巰丙基三甲氧基硅烷；所述不銹鋼表面γ-巰丙基三甲氧基硅烷自組裝的時間可為6～12h。

在步驟4)中，所述HCl水溶液可采用摩爾濃度為0.1～0.05M的HCl水溶液；所述水解的時間可為6～12h；所述清洗可依次用乙醇和去離子水清洗；所述固化的條件可為100～105℃固化3～8h；所述離子液體單體1-烯基-3-烷基咪唑鹽中，3-烷基鏈長度為C4～C18,1-烯基烷基碳鏈長度為C1～C12，陰離子為Br^-，BF₄^-，PF₆^-；所述引發劑可采用偶氮二異丁腈AIBN，引發劑的用量按質量百分比可為離子液體單體1-烯基-3-烷基咪唑鹽的0.1％～1％；所述溶劑可選自三氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙醇等中的一種；所述油浴中反應條件可在50～70℃反應6～15h；所述清洗可清洗3次。

本發明將采用化學鍵合的方法在不銹鋼表面構建具有安全、持久抗菌的抗菌層，本發明提供的抗菌不銹鋼制備方法簡單，反應條件溫和，所制備的不銹鋼材料表面具有優異的抗菌性能，可廣泛應用于各個工業領域。

附圖說明

圖1為本發明所使用的未修飾不銹鋼本體表面原子力顯微鏡表征。

圖2為本發明所構建的γ-巰丙基三甲氧基硅烷硅烷化的不銹鋼表面原子力顯微鏡表征。

圖3為本發明所構建的溴化1‐乙烯基‐3‐辛基咪唑離子液體修飾不銹鋼表面原子力顯微鏡表征。

圖4為本發明所構建的不銹鋼抗菌效果活菌計數圖。

圖5為本發明所使用的未修飾的不銹鋼在大腸桿菌培養液中放置12h其表面粘附的細菌菌落掃描電鏡圖片。

圖6為本發明所構建的MTPS硅烷化的不銹鋼在大腸桿菌培養液中放置12h其表面粘附的細菌菌落掃描電鏡圖片。