一种抗菌铝型材及其加工方法与流程

本发明涉及材料，具体涉及一种抗菌铝型材及其加工方法。

背景技术：

1、在医疗领域，材料的选择对设备的性能、安全性及使用寿命具有决定性影响。医用铝型材以其轻量化、生物相容性、耐腐蚀性和易加工性等特点，在医疗设备制造中占据重要地位。然而，随着医疗环境的复杂化和患者安全需求的提升，医疗器械，尤其是与体液、药物直接接触的手术器械、康复设备等，若表面未经有效抗菌处理，极易成为微生物的滋生地。这些微生物可能通过器械传递给患者，导致院内感染的发生，因此，对医疗器械用铝型材进行抗菌处理变得尤为重要。

2、目前，通过在铝型材表面涂覆抗菌涂层赋予铝型材抗菌性能的方式较为常见，例如公开号为cn115926563b的发明专利，公开了一种高强度复合抗菌铝箔涂层的制备方法与应用，通过本发明通过将胍基修饰在丙烯酸酯类单体上，利用胍基的强抗菌性，使形成的涂层具有良好的抗菌性能，因此，可通过表面涂覆抗菌涂层的方式，改善铝型材的抗菌性能，有利于其在医疗器械领域的进一步应用。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种抗菌铝型材及其加工方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抗菌铝型材，包括铝型材基体和抗菌涂层；所述抗菌涂层是通过将抗菌涂料涂覆在铝型材基体表面，经固化形成；所述抗菌涂料包括以下重量份数的组分：

4、

5、所述丙烯酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：

6、步骤一、将乳化剂pca-078溶于纯化水中，再向形成的均匀混合液中加入丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯和交联型增强单体，搅拌混合均匀，即可制得预聚乳液；

7、步骤二、向预聚乳液中加入过硫酸铵和碳酸氢钠，加完后，机械搅拌均匀，接着将温度逐渐升高至78-82℃，保温搅拌6-9h后，停止加热，搅拌冷却至室温，出料，即可制得丙烯酸树脂乳液；

8、所述抗菌涂料的制备方法如下所示：

9、将丙烯酸树脂乳液、无机填充物、分散剂、成膜助剂和流平剂加入至混料机中，控制转速为1000-1500r/min，机械搅拌20-40min后，将消泡剂加入至混料机中，加毕，继续搅拌5-15min，然后静置消泡，即可制得抗菌涂料。

10、作为本发明的进一步方案，所述无机填充物的制备方法包括以下步骤：

11、步骤s1、将云母粉分散在甲苯中，然后向形成的分散液中加入聚谷氨酸和对甲苯磺酸，加完后，控制温度为85-95℃，在搅拌条件下保温4-8h，降温出料，离心出固体物料，即可制得云母粉改性中间体；

12、步骤s2、将云母粉改性中间体加入四氢呋喃中，超声至形成均匀分散液，然后将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和相转移催化剂加入至分散液中，将温度调控为60-65℃，保温搅拌2-6h后，降温出料，即可制得无机填充物。

13、作为本发明的进一步方案，步骤s1中，所述聚谷氨酸的数均分子量为5000-10000。

14、作为本发明的进一步方案，步骤s2中，所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢胺、四甲基溴化铵或者四丁基溴化铵中的任一种。

15、作为本发明的进一步方案，步骤一中，所述乳化剂pca-078、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、交联型增强单体、过硫酸铵和碳酸氢钠的质量比为0.5-1:15-25:3-5:5-10:1-3:0.1-0.5:0.5-1。

16、在上述技术方案中，首先采用对甲苯磺酸作为催化剂，催化云母粉表面羟基与聚谷氨酸结构中的羧基进行缩合，将聚谷氨酸修饰在云母粉表面，然后再使用相转移催化剂进行催化，使聚谷氨酸结构中未参与酯化缩合的活性羧基取代基与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行开环酯化，从而制得表面修饰有季铵盐官能团和大分子聚谷氨酸的云母粉，即无机填充物。

17、作为本发明的进一步方案，步骤一中，所述交联型增强单体的制备方法包括以下步骤：

18、步骤ss1、将桥连剂和1,4-二氧六环搅拌混合，形成均匀溶液后，再将活化剂加入至溶液中，于40-50℃下搅拌1-2h后，再加入4,4”-二溴三联苯，并将温度升高至70-80℃，在不断搅拌条件下保温处理8-12h，然后蒸发去除溶剂，即可制得中间产物；

19、步骤ss2、将中间产物加入至甲苯中，混匀后，再加入封端剂二甲基乙烯基氯硅烷，加完后，将温度控制为60-70℃，保持2-4h后，降温出料，即可制得交联型增强单体。

20、作为本发明的进一步方案，步骤一中，步骤ss1中，所述桥连剂为双环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲醇；所述桥连剂和4,4”-二溴三联苯的摩尔比为1.1-1.2:1。

21、作为本发明的进一步方案，步骤一中，步骤ss1中，所述活化剂是质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液。

22、在上述技术方案中，首先使用活化剂对桥连剂结构中的羟基进行活化，然后以4,4”-二溴三联苯为连接剂，与桥连剂进行不断的取代，形成以醚键连接的大分子型中间产物，通过控制两者的用量比，使该大分子型中间产物表现为羟基封端，再使用封端剂二甲基乙烯基氯硅烷对其进行封端处理，可制得具有端不饱和烯基取代基的聚醚型大分子物质，即交联型增强单体。

23、一种抗菌铝型材的加工方法，包括以下步骤：

24、第一步、使用砂纸对铝型材基体进行打磨，接着用清水洗净，待其干燥完全；

25、第二步、将抗菌涂料均匀涂覆在铝型材基体表面，并于80-100℃的温度中进行固化，待固化完全，取出，即可获得抗菌铝型材。

26、本发明的有益效果：

27、(1)本发明通过制备交联型增强单体，与丙烯酸酯进行共聚交联，一方面能够使形成的丙烯酸树脂分子链呈现出交联网状结构，使内聚力得到大大提高，可增强涂料的附着力，另外，交联型增强单体结构中含有大量的醚键，因此结构中能够与被粘基体产生氢键的官能团较多，可进一步提高涂料与基材之间的连接力，有效防止涂层脱落现象。此外，交联型增强单体结构中还含有大量的刚性联苯和杂环结构，可使涂层的稳定性更高，耐冲击性能更强，防止涂层因轻微磕碰导致的破裂现象，可更好的对铝型材进行保护。

28、(2)本发明通过表面修饰有季铵盐官能团和大分子聚谷氨酸的云母粉作为无机填充物，首先大分子聚谷氨酸的存在能够与丙烯酸树脂分子链产生相互作用，形成物理交联，不仅能够实现无机材料云母粉在涂料中的均匀分散，还能以物理交联核心的方式，高效发挥自身增强优势，提高涂层的硬度等机械性能，另外，大量的季铵盐官能团能够赋予涂层广谱抗菌效果，使铝型材能够维持无菌环境。

29、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种抗菌铝型材，其特征在于，包括铝型材基体和抗菌涂层；所述抗菌涂层是通过将抗菌涂料涂覆在铝型材基体表面，经固化形成；所述抗菌涂料包括以下重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，所述无机填充物的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤s1中，所述聚谷氨酸的数均分子量为5000-10000。

4.根据权利要求2所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤s2中，所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢胺、四甲基溴化铵或者四丁基溴化铵中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤一中，所述乳化剂pca-078、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、交联型增强单体、过硫酸铵和碳酸氢钠的质量比为0.5-1:15-25:3-5:5-10:1-3:0.1-0.5:0.5-1。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤一中，所述交联型增强单体的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤一中，步骤ss1中，所述桥连剂为双环[2.2.2]辛烷-1,4-二甲醇；所述桥连剂和4,4”-二溴三联苯的摩尔比为1.1-1.2:1。

8.根据权利要求6所述的一种抗菌铝型材，其特征在于，步骤一中，步骤ss1中，所述活化剂是质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液。

9.一种如权利要求1所述的抗菌铝型材的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及材料技术领域，公开了一种抗菌铝型材及其加工方法，该种铝型材包括铝型材基体和抗菌涂层，其中抗菌涂层是通过将抗菌涂料涂覆在铝型材基体表面，经固化形成，抗菌涂料是以丙烯酸树脂乳液为成膜物质，辅以无机填充物、分散剂等，经混合形成，其中丙烯酸树脂乳液中丙烯酸树脂分子链的交联密度较高，内聚力较大，配合交联型增强单体提供的大量醚键和刚性联苯和杂环结构，可增强涂料的附着力和耐冲击性能，无机填充物的加入能够高效发挥自身优势，提高涂层的硬度等机械性能，另外，大量的季铵盐官能团能够赋予涂层广谱抗菌效果，使铝型材能够维持无菌环境。技术研发人员：关钊华,张银合,麦勇标,刘奇,潘健能,谭济禄,黎帜宇受保护的技术使用者：佛山市南海桃园铝业有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6