[發明專利]一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202210539228.2
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114908314A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 夏飛劍;吳銀秋
• 申請（專利權）人: 浙江飛劍工貿有限公司
• 主分類號: C23C8/10
• 分類號: C23C8/10;C23C26/00;A61L27/06;A61L27/30;A61L27/54
• 代理公司: 浙江億維律師事務所 33319
• 代理人: 王乃蒼

1.一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層，包括鈦基材，其特征在于：所述鈦基材表面結晶有TiO₂氧化膜，所述TiO₂氧化膜通過水熱法、金屬離子交換、摻雜改性的組合工藝合成為具有2種抗菌源的復合抗菌涂層，所述復合抗菌涂層為葉狀網絡結構的納米涂層，所述2種抗菌源分別為金屬鈦酸鹽、納米金屬氧化物，且金屬鈦酸鹽的洗脫速度大于納米金屬氧化物的洗脫速度，所述金屬鈦酸鹽中含有鋅離子、銅離子、銀離子中的一種或多種，所述納米金屬氧化物為氧化鋅、氧化銅、氧化銀中的一種或多種；

當所述復合抗菌涂層的表面接觸細菌時，所述復合抗菌涂層快速釋放金屬離子進行殺菌；

當所述復合抗菌涂層浸入液體時，所述復合抗菌涂層持久定量釋放金屬離子進行殺菌。

2.根據權利要求1所述的一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層，其特征在于：所述納米金屬氧化物為粒徑為0.5～50nm的納米氧化鋅，所述金屬鈦酸鹽為鈦酸鋅。

3.根據權利要求2所述的一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層，其特征在于：所述復合抗菌涂層的鈦元素含量為84.91％、鋅元素含量為6.79％、氧元素含量為8.3％。

4.根據權利要求2或3所述的一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層的制備方法，其特征在于：包括如下制備步驟：

S1：表面預處理：取片狀或容器狀的鈦基材，取氫氧化鈉、無水乙醇、洗滌劑、去離子水按4:2:0.3:10的體積比混合均勻，制得前處理清洗溶液，然后取鈦基材并浸入前處理清洗溶液中靜置5min，隨后取出再用去離子水沖洗干凈，晾干；

S2：通過真空高溫氧化工藝在所述鈦基材上結晶出TiO₂氧化膜；

S3：水熱法處理：將經步驟S2處理后的鈦基材全部浸入10mol/L的氫氧化鈉溶液A中，在常壓、60℃的條件下靜置反應24h，鈦基材上的TiO₂氧化膜發生下列化學反應：

TiO₂+2NaOH＝Na₂TiO₃+H₂O，

反應完成后，鈦基材上形成表面粗糙度低、親水性好的微納米結構，然后用去離子水輕輕沖洗鈦基材，再放入220℃的烤箱中烘烤3h，隨后取出自然冷卻；

S4：鋅-鈉離子交換：將冷卻后的鈦基材再浸入0.05mol/L的醋酸鋅溶液A，在40℃條件下反應12h，通過下列鋅-鈉離子交換反應：

Zn²⁺+Na₂TiO₃＝ZnTiO₃+2Na⁺，

從而在鈦基材上形成葉狀網絡結構的納米涂層，再用去離子水輕輕沖洗4～5遍，在40℃下烘干30min，隨后取出自然冷卻；

S5：納米氧化鋅的制備：再次配置0.1mol/L的氫氧化鈉溶液B及0.1mol/L的醋酸鋅溶液B，取10ml的醋酸鋅溶液B、200ml三乙氧基乙醇混合均勻，置于磁力攪拌器上以500rmp的轉速進行攪拌，再逐步滴入10ml的氫氧化鈉溶液B，繼續攪拌10min后，得到含納米氧化鋅顆粒的溶液；

S6：納米氧化鋅的摻入：再將步驟S4中冷卻后的鈦基材浸入含納米氧化鋅顆粒的溶液中，再采用超聲波清洗儀進行超聲震蕩120min，將納米氧化鋅顆粒摻入到所述葉狀網絡結構的納米涂層中，超聲震蕩結束后用去離子水沖洗4～5遍，再在40℃下烘干30min，隨后取出自然冷卻，最終在所述鈦基材上制得復合抗菌涂層。

5.根據權利要求4所述的一種能持久微量釋放金屬離子的抗菌涂層的制備方法，其特征在于：所述鈦基材呈片狀，所述鈦基材上的復合抗菌涂層按照

《GB/T21510-2008納米無機材料抗菌性能檢測方法》進行抗菌試驗，所述復合抗菌涂層在24h內對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率達到99％以上，在48h內對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率達到100％。