專利名稱：塑膠表面抗菌鍍層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑膠材料，尤其是涉及一種塑膠表面抗菌鍍層的制備方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來，塑料制品已成為人們的日常生活中必不可少的一部分，其廣泛 應(yīng)用于我們生活的每一個(gè)細(xì)節(jié)，例如在人們?nèi)粘＝佑|的各種家用電器(電話、洗衣機(jī)、電 腦、電器開關(guān)等)當(dāng)中已經(jīng)大量采用了塑料制品。另一方面，由于環(huán)境污染等原因的影響， 這些人們?nèi)粘＝佑|的塑料制品的表面往往會(huì)帶有大量的細(xì)菌，成為細(xì)菌污染源和疾病傳播 源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年的死亡人數(shù)中大約有1700萬人是因細(xì)菌傳染而引起的。那么發(fā)展 和研究具有抗菌性能的新型鍍層制品，對(duì)于改善人們的生活環(huán)境、減少疾病發(fā)生率、保護(hù)人 類身體健康等方面都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。從2003年SARS病毒全球泛濫到Hmi流感的全球性爆發(fā)，讓消費(fèi)者對(duì)食品安全 和環(huán)境中存在各種病原菌的擔(dān)心加劇?？咕鷦┰谒芰现械膽?yīng)用日益廣泛，以滿足人們對(duì)公 共衛(wèi)生和日常生活的需要，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的抗菌劑在塑料中應(yīng)用的年增長率約為3. 5% 4%。北美是使用抗菌劑(包括生物抑制劑)最多的地區(qū)，占全球總用量的約40%，日本約 占20%。而日本的人均抗菌劑使用量最大，遠(yuǎn)超北美和歐洲。根據(jù)世界知名的民意調(diào)查公 司Gallup poll最近發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查顯示，絕大多數(shù)的消費(fèi)者表示愿意購買有抗菌保護(hù)的 抗菌產(chǎn)品，75%的消費(fèi)者偏愛選擇具有抗菌保護(hù)的產(chǎn)品。調(diào)查中，10人有7人以上透露有用 到超過6樣抗菌產(chǎn)品。消費(fèi)者感覺在用途和環(huán)境方面有必要使用抗菌加工的制品。中國專利200420071581公開一種表面抗菌耐磨制品，其基材是金屬制品、無機(jī)材 料制品、高分子材料制品，通過物理氣相沉積技術(shù)在上述基材表面上鍍有含銀或銅或銀銅 復(fù)合物的硬質(zhì)膜。但是該發(fā)明的鍍層的耐磨性不夠好，抗菌性持續(xù)效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的塑膠表面抗菌有機(jī)涂層存在耐磨性較差，抗菌抑菌 的時(shí)效性不夠長等缺點(diǎn)，提供一種抗菌效果較好的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法。本發(fā)明包括以下步驟1)將塑膠基材放入PVD真空設(shè)備中抽真空，進(jìn)行活化處理；在步驟1)中，所述塑膠基材可采用熱塑性塑膠或熱固性塑膠等，所述熱塑性塑膠 可選自 ABS、PC/ABS、HIPS、PC、PPO、PP、PERT、HDPE、PA6、PA66、ABS/TPU、玻纖增強(qiáng) PA6 和玻 纖增強(qiáng)PP等熱塑性塑膠，所述熱固性塑膠可選自BMC等；所述活化處理的工藝條件可為離 子源電流0. 3 0. 8A，偏壓80 300V，占空比50% 80%，氬氣流速10 200SCCM，氧氣 流速50 300SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa，活化時(shí)間5 15min，以達(dá)到清潔及活化塑 膠基材表面的目的，以提高底層金屬膜與基材間的結(jié)合力。2)將活化后的塑膠基材表面真空鍍抗菌金屬膜；在步驟2)中，所述將活化后的塑膠基材表面真空鍍抗菌金屬膜可采用電弧法或
4中頻濺射法，所述電弧法的工藝條件可為靶電源電流50 120A，偏壓80 200V，氬氣流 速20 100SCCM，氮?dú)饬魉?0 100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa,鍍膜時(shí)間5 60min ； 所述中頻濺射法的工藝條件可為中頻電源功率5 9kW，偏壓80 200V，氬氣流速20 100SCCM，氮?dú)饬魉?0 100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa，鍍膜時(shí)間5 60min ；所述 抗菌金屬膜的靶材可選自Cu，Cr，Ag，Zn，CuO. 5-ZnO. 5，CrO. 98-AgO. 2合金靶材等中的至少 一種。3)對(duì)步驟2)所得的真空鍍抗菌金屬膜的樣品噴鍍抗菌中間涂層，即完成塑膠表 面的抗菌鍍層，所述抗菌中間涂層為添加有機(jī)抗菌劑或無機(jī)抗菌劑的漆層。在步驟3)中，所述有機(jī)抗菌劑可選自羅門哈斯公司vinyzene的二氯十辛基異噻 唑啉酮(Dichlorooctylisothiazolinone，DC0IT)、美國道康寧公司的3-(三甲氧甲硅燒 基)丙基十八烷基二甲基氯化銨，DC5700、托洛伊公司(Troy Corporation)的10，10’ -氧 代雙吩惡砒(OBPA)、聚合化學(xué)合金公司(PolyChem Alloy)的磷酸酯復(fù)合物，PolyS印t L型 抗菌劑的抗菌劑等中的至少一種。所述無機(jī)抗菌劑可選自納米銀、納米銅等中的至少一種； 所述漆層為UV(光固化)漆、烤(熱固化)漆、電泳漆、靜電粉末漆等中的至少一種；所述 UV (光固化)漆的噴涂工藝包含以下程序(1)噴鍍一層添加1 % 10 %抗菌劑的UV漆，漆 層厚度可為10 30 μ m ； (2)塑膠件送入紅外線烘爐，進(jìn)行噴漆膜層流平、烘干，烘干的溫度 可為50 70°C，烘干的時(shí)間可為3 IOmin ； (3)流平后噴漆膜層在紫外線光固化爐內(nèi)接 受照射固化交聯(lián)10 45s ；所述電泳漆的噴涂工藝包含以下程序(1)在樣品表面電泳沉 積厚度為10 30 μ m電泳漆；(2)電泳漆層在烘箱內(nèi)固化，固化溫度可為140°C，固化時(shí)間 可為20min ；所述靜電粉末漆的噴涂工藝包含以下程序(1)在上述樣品表面噴涂一層粉末 漆，其厚度為10 30μπι;(2)塑膠件送入紅外線烘爐，進(jìn)行噴漆膜層流平、固化，固化溫度 可為50 70°C，固化時(shí)間可為30 40min。與現(xiàn)有的塑膠表面抗菌有機(jī)涂層相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明利用PVD真空鍍金屬抗菌膜層來提高在有機(jī)涂層的抗菌效果不佳時(shí)起到 很好的抗菌補(bǔ)充效果，達(dá)到抗菌的時(shí)效性與產(chǎn)品的使用壽命周期都有很好的抗菌效果。這 種具有雙層抗菌層的塑膠制品表面具有持久的抗菌、抑菌效果。也就是說，利用PVD真空鍍 的金屬抗菌膜層來彌補(bǔ)有機(jī)抗菌涂層抗菌時(shí)效，使得具有雙層抗菌層產(chǎn)品在使用周期都具 有優(yōu)異的抗菌抑菌效果，抗菌效果不僅長期有效，而且抗菌與抑菌效率高，抗菌率在99%以 上，產(chǎn)品功能優(yōu)異且外觀優(yōu)良，非常適用于衛(wèi)浴、電子、家電與汽車等行業(yè)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的大腸桿菌測試結(jié)果圖。在圖1中，(a)為空白樣上存活 的大腸桿菌(稀釋100倍)，(b)為抗菌樣上存活的大腸桿菌。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的金黃色葡萄球菌測試結(jié)果圖。在圖2中，(a)為空白樣 上存活的金黃色葡萄球菌(稀釋100倍)，(b)為抗菌樣上存活的金黃色葡萄球菌。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種PC/ABS鏡殼鍍雙層抗菌鍍層示例，其工藝流程如下
(1)將PC/ABS注塑成型坯件放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2 時(shí)，對(duì)基材實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 3A，偏壓150V，占空 比80%，氬氣流速100SCCM，氧氣流速200SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 4Pa，活化時(shí)間lOmin，以達(dá) 到清潔及化活化基體表面之目的，提高金屬抗菌膜與基材間的結(jié)合力。(2)對(duì)將PC/ABS注塑成型坯件表面真空鍍金屬底膜，對(duì)基材表面真空鍍抗菌金屬 膜，同時(shí)沉積銅鉻銀3種金屬抗菌膜，鉻銀兩種純金屬靶材采用電弧靶材，純銅靶材采用頻 濺用的圓柱形靶材，其工藝條件鉻靶電源電流60A，銀靶電源電流80A，銅靶中頻電源功率 5kW，偏壓120V，氬氣流速50SCCM，氮?dú)饬魉?0SCCM爐內(nèi)真空壓力0. 15Pa，鍍膜時(shí)間5min。(3)對(duì)已鍍PVD金屬底層的樣品噴鍍抗菌中間涂層為添加無機(jī)抗菌劑的UV涂層其 工藝包含以下程序，依次a.噴鍍一層添加1 %納米銀抗菌劑的UV漆，漆層厚約30 μ m。c.塑膠件送入紅外線烘爐，進(jìn)行噴漆膜層流平、烘干，烘干溫度為50°C，烘干時(shí)間 為 IOmin0d.流平后噴漆膜層在紫外線光固化爐內(nèi)接受照射固化交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間為45s。樣品依據(jù) JIS Z2801 2000 Antimicrobial Test for antimicrobial activity and efficacy標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1所示，抗菌的效果照片如圖1和圖2所示。表 權(quán)利要求
1.塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將塑膠基材放入PVD真空設(shè)備中抽真空，進(jìn)行活化處理；2)將活化后的塑膠基材表面真空鍍抗菌金屬膜；3)對(duì)步驟2)所得的真空鍍抗菌金屬膜的樣品噴鍍抗菌中間涂層，即完成塑膠表面的 抗菌鍍層，所述抗菌中間涂層為添加有機(jī)抗菌劑或無機(jī)抗菌劑的漆層。
2.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述 塑膠基材選自熱塑性塑膠或熱固性塑膠；所述熱塑性塑膠選自ABS、PC/ABS、HIPS、PC、PPO、 PP> PERT、HDPE, ΡΑ6、ΡΑ66、ABS/TPU、玻纖增強(qiáng)PA6和玻纖增強(qiáng)PP熱塑性塑膠；所述熱固性 塑膠選自BMC。
3.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述 活化處理的工藝條件為離子源電流0. 3 0. 8A，偏壓80 300V，占空比50% 80%，氬 氣流速10 200SCCM，氧氣流速50 300SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa，活化時(shí)間5 15min。
4.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述 將活化后的塑膠基材表面真空鍍抗菌金屬膜采用電弧法或中頻濺射法。
5.如權(quán)利要求4所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于所述電弧法的工藝 條件為靶電源電流50 120A，偏壓80 200V，氬氣流速20 100SCCM，氮?dú)饬魉?0 100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa，鍍膜時(shí)間5 60min ；所述中頻濺射法的工藝條件為 中頻電源功率5 9kW，偏壓80 200V，氬氣流速20 100SCCM，氮?dú)饬魉?0 100SCCM， 爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 8Pa，鍍膜時(shí)間5 60min。
6.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述 抗菌金屬膜的靶材選自Cu，Cr，Ag，Zn，CuO. 5-ZnO. 5，CrO. 98-AgO. 2合金靶材中的至少一 種。
7.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述 有機(jī)抗菌劑選自二氯十辛基異噻唑啉酮、3-(三甲氧甲硅烷基)丙基十八烷基二甲基氯化 銨、005700、10，10’ -氧代雙吩惡砒、磷酸酯復(fù)合物、PolySijptL型抗菌劑的抗菌劑中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述 無機(jī)抗菌劑選自納米銀、納米銅中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述 漆層為UV漆、烤漆、電泳漆、靜電粉末漆中的至少一種。
10.如權(quán)利要求9所述的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，其特征在于，所述UV漆的噴涂工藝包含以下程序(1)噴鍍一層添加 10%抗菌劑的UV漆，漆 層厚度為10 30 μ m ； (2)塑膠件送入紅外線烘爐，進(jìn)行噴漆膜層流平、烘干，烘干的溫度為 50 70°C，烘干的時(shí)間為3 IOmin ； (3)流平后噴漆膜層在紫外線光固化爐內(nèi)接受照射固 化交聯(lián)10 45s ；所述電泳漆的噴涂工藝包含以下程序(1)在樣品表面電泳沉積厚度為10 30 μ m電 泳漆；⑵電泳漆層在烘箱內(nèi)固化，固化溫度為140°C，固化時(shí)間為20min ；所述靜電粉末漆的噴涂工藝包含以下程序(1)在上述樣品表面噴涂一層粉末漆，其厚度為1 0 30 μ m ； (2)塑膠件送入紅外線烘爐，進(jìn)行噴漆膜層流平、固化，固化溫度為 50 70°C，固化時(shí)間為30 40min。
全文摘要
塑膠表面抗菌鍍層的制備方法，涉及一種塑膠材料。提供一種抗菌效果較好的塑膠表面抗菌鍍層的制備方法。將塑膠基材放入PVD真空設(shè)備中抽真空，進(jìn)行活化處理；將活化后的塑膠基材表面真空鍍抗菌金屬膜；對(duì)所得的真空鍍抗菌金屬膜的樣品噴鍍抗菌中間涂層，即完成塑膠表面的抗菌鍍層，所述抗菌中間涂層為添加有機(jī)抗菌劑或無機(jī)抗菌劑的漆層。利用PVD真空鍍的金屬抗菌膜層來彌補(bǔ)有機(jī)抗菌涂層抗菌時(shí)效，使得具有雙層抗菌層產(chǎn)品在使用周期都具有優(yōu)異的抗菌抑菌效果，抗菌效果不僅長期有效，而且抗菌與抑菌效率高，抗菌率在99％以上，產(chǎn)品功能優(yōu)異且外觀優(yōu)良，非常適用于衛(wèi)浴、電子、家電與汽車等行業(yè)。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102108485SQ20111003274
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者余水, 李明仁 申請(qǐng)人:廈門建霖工業(yè)有限公司