[發(fā)明專利]一種超疏水抗菌抗病毒不銹鋼基于溶膠-凝膠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110025550.9
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112876894B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳廣川;于紅光;王斐
• 申請（專利權(quán)）人: 同曦集團有限公司
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D5/14;C09D1/00;C25D11/34
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及一種超疏水抗菌抗病毒不銹鋼基于溶膠?凝膠的制備方法，所述制備方法先將不銹鋼進行表面前處理，然后采用陽極氧化處理在所述不銹鋼表面形成氧化膜，隨后采用溶膠?凝膠處理在所述氧化膜表面形成功能膜，得到超疏水抗菌抗病毒不銹鋼。本發(fā)明所述制備方法先通過陽極氧化在不銹鋼表面形成表面具有微納結(jié)構(gòu)的氧化膜，再通過溶膠?凝膠處理形成具有低表面能物質(zhì)和抗菌物質(zhì)的功能膜。本發(fā)明制備的超疏水抗菌抗病毒不銹鋼超疏水抗菌層不僅與基體結(jié)合性能良好，而且具有長效的超疏水性能和抗菌抗病毒性能，使得靜態(tài)接觸角達到150°以上，滾動角小于等于5°，還具有操作簡單、成本較低等優(yōu)點，便于大規(guī)模推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及不銹鋼表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超疏水抗菌抗病毒不銹鋼基于溶膠-凝膠的制備方法。

背景技術(shù)

不銹鋼材料由于具有優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)建設(shè)中。傳統(tǒng)不銹鋼材料在使用的過程中會遇到暴露在潮濕環(huán)境下結(jié)露結(jié)霜以及表面被腐蝕等問題。近年來，仿生超疏水材料由于其表面獨特的超疏水性能引起了人們的廣泛關(guān)注，通常將靜態(tài)接觸角大于150°和滾動角為0°-10°的表面定義為超疏水表面，在自清潔、防腐蝕、防污染等方面具有應(yīng)用價值，超疏水不銹鋼也應(yīng)運而生。

目前，通過制備超疏水的表面涂層來改變不銹鋼表面的濕潤性能是制備超疏水不銹鋼的理想方案。不銹鋼表面實現(xiàn)超疏水一般是通過改變其表面粗糙度或者通過低表面能物質(zhì)在表面改性來實現(xiàn)的。超疏水表面改性的方法主要有溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、水熱合成法、化學(xué)刻蝕法、模板法和激光刻蝕法等方法，一般為先制備出表面微納結(jié)構(gòu)，再通過低表面能物質(zhì)修飾來獲得超疏水表面。其中，化學(xué)氣相沉積法和激光刻蝕法所用設(shè)備為精密設(shè)備，設(shè)備價格高昂且生產(chǎn)效率低，不適用大規(guī)模生產(chǎn)；水熱合成法是在密封高壓釜中進行反應(yīng)，生產(chǎn)能耗較高不適用大規(guī)模使用；化學(xué)刻蝕法采用酸性或堿性刻蝕液進行表面刻蝕處理，但刻蝕后表面光亮度較差，影響表面效果；模板法是采用軟模或硬模復(fù)制技術(shù)，不適用形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，使用存在一定局限性。此外，現(xiàn)在市面上生產(chǎn)使用較多的低表面能物質(zhì)多為價格昂貴的氟硅烷等低表面能修飾劑。因此，現(xiàn)有技術(shù)中公開的超疏水不銹鋼制備方法，不僅存在方法本身的缺陷，還存在生產(chǎn)成本較高的問題，均導(dǎo)致超疏水不銹鋼的制備方法不能大規(guī)模推廣使用。

CN111235559A公開了一種不銹鋼的表面處理方法和疏水不銹鋼及其應(yīng)用，所述表面處理方法利用化學(xué)刻蝕和低表面能物質(zhì)修飾的方法，在不銹鋼表面形成超疏水表面。雖然制備得到的超疏水不銹鋼的疏水性能較好，靜態(tài)接觸角可以達到150°以上，滾動角小于等于5°，但是存在表面刻蝕均勻性較差，腐蝕速率難以控制等問題，不利于大規(guī)模推廣使用。

CN110653493A公開了一種不銹鋼表面超疏水微納結(jié)構(gòu)的納米激光燒蝕與化學(xué)熱分解復(fù)合制備方法，所述復(fù)合制備方法包括不銹鋼預(yù)處理；對預(yù)處理后的不銹鋼進行激光燒蝕，形成微納結(jié)構(gòu)；在所述微納結(jié)構(gòu)上沉積硬脂酸微納顆粒；二次激光燒蝕，使硬脂酸分解；經(jīng)后處理，即得超疏水不銹鋼。所述制備方法的刻蝕速率較低，設(shè)備價格高昂，難以滿足大批量生產(chǎn)的需求。

CN107740152A公開了一種不銹鋼表面耐熱超疏水涂層的電沉積方法，包括：1、先用丙酮對不銹鋼進行超聲清洗，再使用NaOH溶液進行堿洗，最后用去離子水超聲清洗干凈；2、用HF將清洗后的不銹鋼進行酸洗活化處理；3、將表面活化處理后的不銹鋼浸泡至稀土金屬鹽或者鉿鹽水溶液中進行電沉積處理；4、表面電沉積金屬氧化物的不銹鋼放置于1Pa的真空環(huán)境中進行處理。所述電沉積方法不僅生產(chǎn)效率低，還使用了大量價格昂貴的稀土金屬鹽，難以滿足大批量生產(chǎn)的需求。

近些年來，抗菌抗病毒不銹鋼的研究與開發(fā)成為不銹鋼的研究熱點，其不僅可以保持不銹鋼基體的力學(xué)性能和表面光潔度，還具有一定的抗菌效果。因此，目前亟需開發(fā)一種新型的超疏水抗菌抗病毒不銹鋼的制備方法，不僅能夠達到超疏水和抗菌的雙重效果，還具有操作簡單、成本較低等優(yōu)點，便于大規(guī)模推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容