光催化Ag改性MXene柔性陶瓷涂层及其制备方法与流程

本发明涉及涂层新材料领域，尤其涉及一种光催化ag改性mxene柔性陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术：

1、柔性陶瓷涂层是一种利用陶瓷的高硬度和耐磨性制成的薄膜涂层，具有轻薄、柔软、耐腐蚀、耐磨损等特点。其应用包括但不限于以下几个方面：

2、摩擦学方面：柔性陶瓷涂层在摩擦学方面有着重要的应用，如在高速铁路中，可以作为轮轨之间的摩擦界面，减小能量损耗和热量，提高运行安全性和效率。

3、能源领域：柔性陶瓷涂层可以作为太阳能电池板的保护层，提高光电转换效率，也可以作为燃料电池的零部件，提高使用寿命和稳定性。

4、生物医疗领域：柔性陶瓷涂层可以应用于人工关节、牙科修复、医疗器械等领域，提高其生物相容性和滑动性能。柔性陶瓷涂层在生物医疗方面的抗菌性能是一个非常重要的特性，它可以减少医疗器械和人工关节等在使用过程中的感染风险。

5、然而，目前柔性陶瓷涂层的抗菌性能还存在一些问题，同时也有着广阔的前景。其抗菌效果可能依赖于特定的抗菌剂或陶瓷材料(如银、铜或其化合物)，但这些抗菌剂可能随着时间而缓慢释放，持续效果有限，并且传统柔性陶瓷涂层应用在固定的板类或者其他建材表面，在柔性材质上涂覆效果不佳。

6、为此，本发明而应运而生。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键或重要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。

2、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，其目的是改善柔性陶瓷涂层抗菌机理单一，长期抗菌性能差的问题，并且在柔性材料上涂覆效果不佳的问题，改性后使其达到进一步应用。为此，本发明提出了如下技术方案：

3、本发明首先提供了一种光催化ag改性mxene柔性陶瓷涂层，其特征在于，各组分的重量组成为：

4、

5、较佳的，满足如下特征中的一个或多个：

6、所述丙烯酸树脂优选为65％；

7、所述二氧化钛优选为26％；

8、所述银改性mxene抗菌剂优选为5.5％；

9、所述硅烷偶联剂优选为0.7％；

10、所述流平剂优选为0.9％；

11、所述消泡剂优选为0.9％；

12、所述增稠剂优选为1.0％。

13、较佳的，满足如下特征中的一个或多个：

14、所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560或kh570；

15、所述流平剂为丙烯酸类流平剂，如：赢创：byk-3450流平剂，东华化工：dh-t305流平剂；

16、所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷类有机硅消泡剂，如：默克化工：silbreak 232，德固赛：dg-01消泡剂；

17、所述增稠剂为无溶剂的改性聚酰胺蜡类增稠剂，如：宝路华：prw-515增稠剂，丽康：lk-811增稠剂。

18、本发明还提供了一种光催化ag改性mxene柔性陶瓷涂层制备方法，其特征在于，将60～92％丙烯酸树脂、5％～30％二氧化钛、0.2％～0.8％硅烷偶联剂、0.1％～1％流平剂、0.5％～1％消泡剂和0.5％～1.2％增稠剂搅拌混合后，加入1％～6％银改性mxene抗菌剂，再次搅拌离心后得到光催化ag改性mxene柔性陶瓷涂层。

19、较佳的，满足如下特征中的一个或多个：

20、所述丙烯酸树脂优选为65％；

21、所述二氧化钛优选为26％；

22、所述银改性mxene抗菌剂优选为5.5％；

23、所述硅烷偶联剂优选为0.7％；

24、所述流平剂优选为0.9％；

25、所述消泡剂优选为0.9％；

26、所述增稠剂优选为1.0％。

27、较佳的，满足如下特征中的一个或多个：

28、所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560或kh570；

29、所述流平剂为丙烯酸类流平剂，如：赢创：byk-3450流平剂，东华化工：dh-t305流平剂；

30、所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷类有机硅消泡剂，如：默克化工：silbreak 232，德固赛：dg-01消泡剂；

31、所述增稠剂为无溶剂的改性聚酰胺蜡类增稠剂，如：宝路华：prw-515增稠剂，丽康：lk-811增稠剂。

32、较佳的，银改性mxene抗菌剂制备方法包括：

33、mxene分散体制备：以碳钛化铝、盐酸、氟化锂，通过刻蚀合成mxene，分散后得到mxene分散体；

34、银改性mxene：将mxene粉体分散在去离子水中，与agno3溶液混合在冰浴中超声30-45min，获得的mxene/ag纳米结构，最后过滤、干燥和研磨后得到银改性mxene抗菌剂。

35、较佳的，mxene分散体制备中，将氟化锂溶解于30wt％的盐酸溶液形成混合溶液，将碳钛化铝缓慢溶于混合溶液中，以35-40℃、450-500rpm的反应条件反应40-48h；反应后将反应液离心舍弃上层液体洗涤，洗涤后在冰水浴中通氮超声60-90min得超声产物；将超声产物以3400-3500rpm离心50-60min后舍去沉淀得到上层液体为单层mxene分散体，干燥研磨后得到mxene粉体。

36、较佳的，在mxene分散体制备中，满足如下特征中的一个或多个：

37、将碳钛化铝缓慢溶于混合溶液后，优选以40℃、400rpm的反应条件反应48h；

38、洗涤后在冰水浴中通氮超声时间优选90min得超声产物；

39、将超声产物优选以3500rpm离心60min后舍去沉淀得到上层液体为单层mxene分散体。

40、较佳的，在银改性mxene中，满足如下特征中的一个或多个：

41、超声时间优选为30min；

42、干燥温度优选为40℃，干燥时间优选为6h。

43、由于采用上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

44、相比于传统陶瓷基底材料如玻璃、陶瓷等，丙烯酸树脂具有较轻的重量和柔性的特性，适合用作柔性陶瓷涂层的基底。这使得涂层有更好的柔韧性和耐弯曲性能，能够适应不同形状的物体表面，如曲面和弯曲表面。使用二氧化钛作为陶瓷填料，其可以在光照下，tio2表面的电子会被激发到导带，形成活性电子，而空穴则留在价带。这些活性电子和空穴对可以参与氧化和还原反应，从而分解有机物、杀灭细菌、降解污染物，硅烷偶联剂的加入提高丙烯酸树脂与陶瓷填料进而抗菌剂之间的界面结合强度。

45、银离子通过释放到周围环境中，与细菌的细胞膜和dna发生作用，破坏细菌细胞膜的完整性，干扰其正常功能，并与细菌的dna结合，阻碍其复制和生长，mxene材料的表面形成的纳米结构具有高比表面积和特殊的表面电荷，能够有效捕获并吸附细菌，这种物理捕获作用可以使细菌失去活力，并最终导致其死亡。采用ag改性mxene，改性工艺简单，该抗菌剂具有化学和物理双效杀菌机理，可以形成一种长期高效抗菌剂。

46、通过ag改性mxene作为抗菌剂，通过ag改性mxene作为改性抗菌剂协同光催化tio2杀菌，配合其他助剂，得到一种长期高效抗菌的柔性陶瓷涂层。

47、通过ag改性mxene作为改性抗菌剂，得到物理和化学双重抗菌的高效抗菌剂，使用二氧化钛作为陶瓷填料，光催化杀菌，使用偶联剂将抗菌剂和陶瓷填料与丙烯酸树脂结合，得到具有抑制细菌繁殖和生长的长期高效抗菌柔性陶瓷涂层。

48、本发明ag改性mxene工艺简单，产品柔性好，显著地改善了抗菌柔性陶瓷涂层在医疗用品、生活制品等方面抗菌性能和安全性。