一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法及抗菌抗反射涂层

本发明属于抗反射涂层的，尤其涉及一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法及抗菌抗反射涂层。

背景技术：

1、抗反射技术在提高器件透光率方面具有折射率匹配度高、应用范围广的独特优势，尤其适用于系统中不同折射率的基片。在光学涂层领域，通过溶胶凝胶法制备的多孔无机纳米颗粒抗反射涂层因其优异的抗反射效果具有广阔的应用前景。然而，在应用于医疗设备等复杂环境中，多孔的抗反射涂层表面极易成为微生物的滋生地。这不仅降低了光学性能，而且增加了疾病传播的风险。尤其是应用在潮湿环境中，微生物的繁殖更加容易，并且水汽的作用使得涂层透光率下降明显。因此，功能化无机纳米颗粒抗反射涂层使其具备防雾抗菌性能是非常关键的应用拓展。

2、近期一种很有前途的策略是将具有抗菌性能的金属纳米颗粒(nps)(例如ag-nps,zn-nps和cu-nps)引入到涂层中。这些具有广谱抗菌性的金属纳米颗粒通过水解释放金属离子能够快速渗透到细胞内部杀死细菌，并且可以防止细菌产生耐药性。这已被证明在许多领域是有效的，包括医疗设备、屏幕和透镜。

3、提高涂层抗菌性能的关键在于提高抗菌剂在界面的释放效率。目前大多研究主要集中在通过增加涂层中金属纳米颗粒的数量来增强抗菌效果。然而，过量的金属纳米颗粒会增加涂层的表面粗糙度，引起光散射，这极大地降低光学元件的透光率。同时，金属纳米颗粒会吸收一定波长的光，如ag-nps吸收波长为400-500nm。此外，若将金属纳米颗粒直接引入到无机抗反射涂层，其与涂层结合不牢固，容易团聚形成更大的颗粒，也将降低抗菌剂的比表面积，从而降低抗菌效率，并增加漫反射的效果。因此，迫切需要通过开发一种有效的方法来制备兼具高抗反射能力和抗菌性能的亲水涂层。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法及抗菌抗反射涂层，通过在无机纳米涂层表面建立二次反应平台，使抗菌离子在抗反射涂层表面原位还原成抗菌纳米颗粒，制备出一种抗菌抗反射涂层，解决抗反射涂层容易被微生物污染且引入金属抗菌剂后透光率大幅度降低的问题。该超亲水抗菌抗反射功能化涂层包括无机纳米颗粒层、聚多巴胺层、抗菌纳米颗粒层。无机纳米涂层高孔隙率、低折射率的特性使其拥有优异的抗反射性能，通过在其表面原位还原抗菌纳米颗粒，使涂层兼具抗菌和抗反射性能，可解决现有的抗反射涂层不能抵抗微生物污染的难题。

2、为解决上述的技术问题，本发明提供了一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法；包括如下步骤：

3、步骤一：将硅烷或钛酸酯加入到适量溶剂中，在酸或碱催化剂的催化作用下搅拌水解0.5-24h后；再陈化24小时以上，得到无机纳米颗粒溶胶；

4、步骤二：将步骤一中得到的无机纳米颗粒溶胶涂装于底材表面，在室温下干燥后，置于高温下煅烧，制备成无机纳米颗粒抗反射涂层；

5、或根据步骤一制备多种无机纳米颗粒溶胶，再将所述多种无机纳米颗粒溶胶以任一比例均匀混合后得到混合无机纳米颗粒溶胶；将混合无机纳米颗粒溶胶涂装于底材表面，在室温下干燥后，置于高温下煅烧，制备成无机纳米颗粒抗反射涂层；

6、步骤三：将步骤二中制备的无机纳米颗粒抗反射涂层置于多巴胺-三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的水溶液中，经过第一预定时间后，取出冲洗、干燥，制成无机纳米颗粒抗反射涂层半成品；

7、步骤四：将所述无机纳米颗粒抗反射涂层半成品置于抗菌金属盐溶液中，经过第二预定时间后，取出冲洗、干燥，得到超亲水抗菌抗反射涂层；

8、所述步骤一制备的无机纳米颗粒溶胶中，各物质的摩尔比为：硅烷∶钛酸酯∶溶剂∶催化剂＝0-10∶0-10∶10-100∶1-5。

9、根据上述制备方法，本发明还提供了一种抗菌抗反射涂层，所述抗菌抗反射涂层为三涂层体系，包括：底层为多孔纳米二氧化硅或二氧化钛，中间层为多巴胺，上层为纳米银颗粒。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、(1)本发明制备的抗反射涂层，具有优异的抗反射性能，平均光透过率大于96％。无机多孔纳米涂层高孔隙率、低折射率的特性使其拥有优异的抗反射性能；聚多巴胺的沉积降低了涂层表面粗糙度，从而减少光散射，进一步增加了透光率；在聚多巴胺原位还原的作用下，抗菌纳米颗粒均匀锚定在涂层表面，降低了金属纳米颗粒对透光率的负面影响。

12、(2)涂层具有超强抗菌性能，涂层对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等各类细菌/真菌的抗菌效率可达100％。均匀分散的纳米银颗粒具有优异的杀菌效果；无机纳米颗粒的超亲水特性会形成局部富氧、富水环境，加快了抗菌纳米颗粒水解活化，进一步提升了纳米银的活性。

13、(3)本发明制备的抗反射涂层，拥有超亲水抗雾的特性，可在潮湿或水蒸气环境下使用。

14、(4)本发明制备的抗反射涂层，具有超强的机械耐久性，可保持长效的抗菌性能及增透效果。

15、(5)本发明的制备方法，具有工艺简单、效果明显、生物相容性好、节能环保以及成本低廉的特性，有利于大面积推广使用。

技术特征：

1.一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层及其制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层及其制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的一种超亲水抗菌抗反射涂层及其制备方法，其特征在于：

9.一种根据权利要求1所述的制备方法制备的抗菌抗反射涂层，其特征在于，所述抗菌抗反射涂层为三涂层体系，包括：底层为多孔纳米二氧化硅或二氧化钛，中间层为多巴胺，上层为纳米银颗粒。

10.根据权利要求9所述的抗菌抗反射涂层，其特征在于，所述底层的膜厚为50-300nm；所述中间层的膜厚为5-100nm；所述纳米银颗粒的粒径为20-200nm。

技术总结本发明属于抗反射涂层的技术领域，尤其公开了一种超亲水抗菌抗反射涂层的制备方法；包括步骤一：将硅烷或钛酸酯加入到适量溶剂中，在酸或碱催化剂的催化作用下搅拌水解0.5‑24h后；再陈化24小时以上，得到无机纳米颗粒溶胶；步骤二：将步骤一中得到的无机纳米颗粒溶胶涂装于底材表面，在室温下干燥后，置于高温下煅烧，制备成无机纳米颗粒抗反射涂层；或根据步骤一制备多种无机纳米颗粒溶胶，再将多种无机纳米颗粒溶胶以任一比例均匀混合后得到混合无机纳米颗粒溶胶；将混合无机纳米颗粒溶胶涂装于底材表面，在室温下干燥后，置于高温下煅烧，制备成无机纳米颗粒抗反射涂层等等；本发明的涂层具有优异的抗反射性能，超强抗菌性能，光透过率高。技术研发人员：张海萍,张辉,张总宣,祝京旭受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15