[發明專利]一種氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202210620577.7
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114958189A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 楊春福;嚴勇;朱明輝;孫新浩
• 申請（專利權）人: 寧波勤和安新材料有限公司
• 主分類號: C09D177/00
• 分類號: C09D177/00;C09D5/14;C09D7/61;C04B41/87
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本發明公開了一種氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層及其制備方法，涉及表界面生物安全材料與防滑應用技術領域；本發明將氧化鋯、羧基預聚高分子、表面活性劑、羥基自由基捕獲劑、檸檬酸混合得到的預聚溶液涂覆在陶瓷基底上，靜置后形成復合涂層。最后，碳酸氫鈉稀溶液洗滌涂層，中和表面酸性并強化涂層力學性能。氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層的表面生物兼容性主要取決于氧化鋯納米顆粒的尺寸形貌以及聚合時間；另一方面，通過改變氧化鋯與羧基預聚高分子質量比，可在較大程度調控復合涂層表面靜態摩擦系數。

技術領域

本發明涉及建筑技術領域，具體涉及一種氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層及其制備方法。

背景技術

陶瓷材料在諸多領域存在廣泛應用，從電路板、電容器等精細電子元器件到日常生活中十分常見的杯具、衛浴、地磚等，大部分陶瓷材料都具有抗氧化、耐腐蝕、耐高溫等性質。

一方面，家庭都會采用玻化磚、釉面磚等作為主要的地面建材，不僅因為其穩定的性質，更是由于典雅大方的外觀。但當選用瓷磚作為地板時，隨之而來的便是陶瓷地面安全問題，如瓷磚需要靜態摩擦系數大的陶瓷界面，以預防滑倒摔傷。因此，表面較為粗糙的陶瓷自然更為合適；與之相反，衛生潔具就需要靜態摩擦系數小的表面，便于清潔處理，且相對于粗糙表面，光滑表面讓人感覺更加舒適美觀，許多杯具和裝飾設計便是如此。

另一方面，衛生潔具等應用場景表面容易殘留細菌微生物，尤其是公共衛生間，其問題更為嚴重。所以在裝修時，這些場所多使用生物兼容性差的陶瓷以抑制細菌等的生長與繁殖。但需要注意的是，當考慮到食品安全問題時，餐具和廚具等使用的陶瓷顯然需要良好的生物兼容性，以確保環保健康。

由此，生活用品領域對陶瓷材料兩個物理化學特性要求卻存在巨大矛盾性：靜態摩擦系數和生物兼容性。在此情況下，各類技術手段被用于調控陶瓷表面的靜態摩擦系數和生物兼容性這兩個關鍵物化性質，以滿足陶瓷材料在不同生活場景中的應用要求。首先，針對增強陶瓷界面靜態摩擦系數（防滑效果），最為常見的技術方法為鋪設防滑墊、表面圖案粗糙化、物理刻蝕防滑凹槽等；然而，這些常規的陶瓷表面防滑產品和技術僅為名義上止滑效果，在水/油潤濕下其摩擦系數就會大打折扣。其次，針對減小陶瓷界面靜態摩擦系數（潤滑效果），現有的方法主要是通過涂覆液體/固體潤滑劑（潤滑油、石墨、二硫化鉬等）；但是上述潤滑防滑需要會形成肉眼可見的涂層，并且需要定期清理維護，在生活環境中使用并不現實。此外，對于優化陶瓷表面生物兼容性（生物安全性效果），陶瓷加工過程中通常采取表面拋光打磨、涂覆親水高分子等手段；然而，上述工藝會在較大程度上影響陶瓷產品的生產成本和使用周期。對于降低陶瓷表面生物兼容性（殺菌效果），通過會采用涂覆季銨鹽表面活性劑和金屬Ag涂層；顯而易見，以上方法需要定期維護，且微生物殺滅效果并不穩定。

因此，實現陶瓷表面靜態摩擦系數與生物兼容性這兩個關鍵物理化學性質可控具有重要的工業價值和社會意義。在此背景下，杜邦、巴斯夫、3M等公司等分別開發了特氟龍、環氧樹脂、氟碳表面活性涂層等技術產品，在一定程度上實現了陶瓷界面的靜態摩擦系數或生物兼容性可控。但是，上述技術產品價格昂貴、且需要定期的專業維護，大規模普及應用存在較大挑戰。更重要的是，以上技術尚未能實現陶瓷表面靜態摩擦系數和生物兼容性的雙重可控。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層及其制備方法，解決背景技術中提出的至少一個技術問題。

（二）技術方案

本發明采用的技術方案是：

第一方面，本發明提供一種氧化鋯納米顆粒羧基高分子復合涂層，所述復合涂層包括如下組合物：

羧基預聚高分子10-20份、檸檬酸10-30份、兩性離子表面活性劑2-7份、羥基自由基捕獲劑0.1-1份，氧化鋯納米顆粒2-10份，去離子水100~150份。

優選的，所述復合涂層靜態摩擦系數調控范圍為0.25-0.68。