钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法

本发明属于钛合金表面抗菌材料制备，具体涉及钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法。

背景技术：

1、钛合金因其具有轻质量轻、比强度高、耐腐蚀性的特点，在日常生活和医学领域具有广泛的应用。钛合金制品如果长期暴露在潮湿环境下，会在其表面生成菌落。在医学领域钛合金常被用做种植体使用，而钛及钛合金本身不具有抗菌性，在植入人体后其表面吸附的黏连蛋白与纤维蛋白会构成一层蛋白膜，该蛋白膜为病原体的粘附创造了有利条件，使细菌在植入物表面不断繁殖从而形成生物膜。这些在手术过程中或者以其它方式引入的细菌(如金黄色葡萄球菌)往往有很强的耐药性，会导致植入体的持续感染。因此研究钛合金表面具有抗菌效果的涂层具有广泛的需求和重要的意义。

2、中国专利(申请号：201710083747.1，公开号：106924810a，公开日：2019-11-22)公开了一种在钛合金表面负载银纳米颗粒的抗菌涂层材料及其制备方法，在钛合金表面形成单宁酸-铁薄膜，再利用银氨络合溶液与钛合金片在磁力搅拌器上共搅拌，制得钛合金表面负载有银纳米颗粒的抗菌涂层。但作为植入体其由于存在银离子的释放，长期存在的话会形成离子积累，对人体器官产生毒性。中国专利(申请号：201010130657.1，公开号：101791433a，公开日：2012-11-14)公开了一种涂层的制备方法，首先在纯钛或钛合金表面生长一层分子筛薄膜，使用离子交换技术在分子筛层负载一定量的无机抗菌离子，缓慢释放离子从而获得具有抗菌性能的表面涂层。但释放离子无法长效的进行抗菌，作为医用钛抗菌材料，抗菌离子的释放也会增加器官的负担。中国专利(申请号：201710858562.3，公开号：107760069a，公开日：2019-09-24)公开了一种由光激发的磷酸银/氧化石墨烯复合抗菌涂层，通过将磷酸银和氧化石墨烯混合使其生长在多孔粗糙结构的钛片表面。但利用光催化杀菌其效果有限，且当细菌浓度较高时，光催化杀菌效果缓慢。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，解决现有涂层抗菌效果差的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1，在钛合金表面合成含有钼源的二氧化钛纳米管前驱体；

4、步骤2，将步骤1得到的钛合金样品放置于硫源混合液中，并置于水热反应釜中进行水热反应，清洗干燥，生成根植于二氧化钛纳米管的mos2纳米片；

5、步骤3，将步骤2得到的钛合金样品置于ba(oh)2溶液中，并置于水热反应釜中进行水热反应，冷却并清洗干燥，极化，即可在钛合金表面制备具有mos2与batio3半包覆结构的主动接触式抗菌涂层。

6、本发明的特点还在于，

7、步骤1中，具体为：

8、步骤1.1，将钛合金经过清洗除油后浸泡在化学抛光液中进行化学抛光处理，直到抛光液中无气泡生成后清洗烘干，得到预处理后的钛合金。

9、步骤1.2，将经步骤1.1后得到的钛合金放置在阳极氧化工作台的阳极，铝箔片作为阴极，以乙二醇、去离子水和氟化铵的混合液作为电解液，在20～60v的电压下进行两次阳极氧化，清洗干燥，退火，将得到的钛合金样品放入含有钼源的混合液中，真空干燥，即可在钛合金表面合成含有钼源的二氧化钛纳米管前驱体。

10、步骤1.1中，化学抛光液由体积比为4：1：5的硝酸、氢氟酸和去离子水组成。

11、步骤1.2中，阳极氧化时间均为1～2h；第一次阳极氧化时，电解液中乙二醇、去离子水和氟化铵的质量比为200：5：1；第二次阳极氧化时，电解液中乙二醇、去离子水和氟化铵的质量比为500：20：1。

12、步骤1.2中，钼源混合液由质量比为1～3：50～60的含钼源化合物和去离子水混合制成；钼源化合物为四钼酸铵或仲钼酸铵。

13、步骤1.2中，退火温度为300～500℃，退火时间为1～5h；真空干燥温度为50～60℃，时间为6～8h。

14、步骤2中，硫源混合液的制备过程为：将质量比为1～6：25～60的含硫源化合物与去离子水混合均匀，之后加入hcl将溶液ph调节至1～3，得到硫源混合液；硫源化合物为硫脲或硫代乙酰胺；水热反应温度为200～280℃，水热反应时间为6～12h。

15、步骤3中，ba(oh)2溶液的浓度为0.3～0.5mol/l。

16、步骤3中，水热反应温度为200～220℃，水热反应时间为2～3h；极化电压为20～60v，极化时间为1～2h。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)原位生长的batio3与mos2形成半包覆结构，通过键合和嵌合的方式使片层状的mos2可以更牢固的生长在钛片表面，使涂层不容易脱落，并使mos2锋利的边缘可以更好的穿刺细菌从而达到抑菌效果；

19、(2)batio3和mos2的复合涂层利用光热和光催化杀菌，并结合压电效应，在钛合金表面形成电场对带有电性的细菌形成吸附或隔绝，主动接触细菌并杀死达到抑菌效果。

技术特征：

1.钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.如权利要求1所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，具体为：

3.如权利要求2所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，化学抛光液由体积比为4：1：5的硝酸、氢氟酸和去离子水组成。

4.如权利要求2所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，阳极氧化时间均为1～2h；第一次阳极氧化时，电解液中乙二醇、去离子水和氟化铵的质量比为200：5：1；第二次阳极氧化时，电解液中乙二醇、去离子水和氟化铵的质量比为500：20：1。

5.如权利要求2所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，钼源混合液由质量比为1～3：50～60的含钼源化合物和去离子水混合制成；钼源化合物为四钼酸铵或仲钼酸铵。

6.如权利要求2所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，退火温度为300～500℃，退火时间为1～5h；真空干燥温度为50～60℃，时间为6～8h。

7.如权利要求1所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，硫源混合液的制备过程为：将质量比为1～6：25～60的含硫源化合物与去离子水混合均匀，之后加入hcl将溶液ph调节至1～3，得到硫源混合液；硫源化合物为硫脲或硫代乙酰胺；水热反应温度为200～280℃，水热反应时间为6～12h。

8.如权利要求1所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，ba(oh)2溶液的浓度为0.3～0.5mol/l。

9.如权利要求1所述的钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，水热反应温度为200～220℃，水热反应时间为2～3h；极化电压为20～60v，极化时间为1～2h。

技术总结本发明公开了钛合金表面主动接触式抗菌涂层的制备方法，具体为：在钛合金表面合成含有钼源的二氧化钛纳米管前驱体；将钛合金样品放置于硫源混合液中，进行水热反应，清洗干燥，生成根植于二氧化钛纳米管的MoS<subgt;2</subgt;纳米片；将钛合金样品置于Ba(OH)<subgt;2</subgt;溶液中，进行水热反应，冷却并清洗干燥，极化，即可在钛合金表面制备具有MoS<subgt;2</subgt;与BaTiO<subgt;3</subgt;半包覆结构的主动接触式抗菌涂层。在本发明的方法中，原位生长的BaTiO<subgt;3</subgt;与MoS<subgt;2</subgt;形成半包覆结构，通过键合和嵌合的方式使片层状的MoS<subgt;2</subgt;可以更牢固的生长在钛片表面，使涂层不容易脱落，并使MoS<subgt;2</subgt;锋利的边缘可以更好的穿刺细菌从而达到抑菌效果。技术研发人员：吴聪,高鹏飞,汤玉斐,陈希,母果路,郝哲,程康,赵康受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11