不锈钢含银有机硅烷偶联剂耐腐薄膜制备

不锈钢广泛应用于食品加工、器皿、手术器械等领域,若使其具有抗菌性能,可以拓宽应用领域,避免交叉感染。现日本已开发出大量添加银、铜、锌等经特殊处理的抗菌不锈钢[1],但这种不锈钢使用大量银,价格昂贵。在不锈钢表面涂敷抗菌薄膜是一种很好的途径,抗菌薄膜一般均为无机材料,与金属材料界面性质相差悬殊,要经过多道工序才能制备出不锈钢基体上有良好附着性的无机抗菌膜层,工艺复杂,成本较高。此外,无机材料成膜要经过高温热处理,在不锈钢成品的应用上受到一定的限制[2]。Ｏｏｉｊ[3]等提出了利用硅烷偶联剂(ＳｉｌａｎｅＣｏｕｐｌｉｎｇＡｇｅｎｔｓ,以下简称ＳＣＡ)直接涂覆于金属表面,使之与金属基板形成化学键合结构来改变金属表面的性质。ＳＣＡ首先水解反应形成硅醇,硅醇羟基在金属表面形成氢键,进一步脱水反应而形成 Ｓｉ Ｏ Ｍ(Ｍ为金属表面)共价键,并在金属表面形成覆膜;同时,硅烷水解产物硅醇分子间又可互相缩合、齐聚形成网状结构的膜覆盖在金属表面,这层膜具有抗外界酸、碱、盐等腐蚀的特性。本实验利用硅烷偶联剂处理金属表面的思路,通过溶胶 凝胶方法在偶联剂中加入银离子,制备抗菌、耐蚀的不锈钢抗菌膜层,研究了银离子的掺入工艺以及薄膜的抗菌性能和耐蚀性能。1　实　验1.1　掺银有机硅烷水解溶液的制备实验原料及其纯度如表1所示。　　按图1流程,在硅烷水解液制备搅拌过程中,直接溶入定量硝酸银溶液,得到澄清透明的含银有机硅烷水解溶液。　　为了对硝酸银的加入量进行定量研究,分别制备了掺银2%、3%、5%、8%、10%(Ｍｏｌａｒｒａｔｉｏ)的掺银硅烷水解溶液。　1.2　不锈钢基板的预处理不锈钢基板首先经过表面处理得到洁净的表面,工艺流程如下:机械抛光→除油→清洗→电解抛光→清洗。其中部分不锈钢基板再进行氧化处理,在表面形成一层氧化膜,工艺流程如下:机械抛光→除油→清洗→电解抛光→清洗→浸酸→清洗→氧化→清洗→烘干[4]。除油液成分:氢氧化钠50ｇ～80ｇ Ｌ,碳酸钠20～40ｇ Ｌ,磷酸钠20～30ｇ Ｌ,温度50°Ｃ,时间2ｍｉｎ。电解抛光液成分[4]:磷酸600ｍｌ Ｌ,硫酸300ｍｌ Ｌ,甘油30ｍｌ Ｌ,水70ｍｌ Ｌ,温度50～70°Ｃ,电流密度(ＪＡ)20～50Ａ Ｂｍ2,时间4～5ｍｉｎ。浸酸工艺用10%ＨＣｌ,温度为室温,时间一分钟左右。氧化液配方为:ＣｒＯ3350ｇ Ｌ,Ｈ2ＳＯ4490ｇ Ｌ,配成水溶液。将经过抛光、清洗的不锈钢基板在80℃水浴中浸泡于氧化液中一定时间,取出,用去离子水清洗后吹干。1.3　膜层的施涂和热处理将不锈钢基板浸入含银硅烷水解溶液中,静置几秒钟后,水平提出,用吹风机迅速吹干,放入80°Ｃ的烘箱中陈化一小时,即制得掺银有机硅烷抗菌不锈钢。　　如表2所示,用经氧化处理的不锈钢基板Ａ制备了银离子摩尔含量分别为2%、3%、5%、8%、10%的抗菌不锈钢Ａ2、Ａ3、Ａ5、Ａ8、Ａ10试样。为研究氧化处理对膜层质量和结构的影响,用普通洁净不锈钢制备了含银量相同的抗菌不锈钢Ｂ2、Ｂ3、Ｂ5、Ｂ8、Ｂ10试样。1.4　样品耐蚀性测试本实验用10%ＦｅＣｌ3溶液对样品进行点蚀试验(ＧＢ4334.7 87),测试后对其表面进行观察,并计算其腐蚀率,从而了解样品的耐蚀性[5]。1.5　抗菌性能测试方法对制得的不锈钢样品以大肠杆菌为菌种测试其抗菌性能。将样品裁剪成1×3ｃｍ2大小,浸入稀释至浓度为106-107个 ｍｌ的大肠杆菌菌液中,在36°Ｃ的恒温培养箱中培养18小时;然后取出菌液,用平板培养皿计数,还原成相同浓度菌液的菌数,从而算得样品的抗菌性[2]:抗菌率(%)=(参照样菌落数-试样菌落数) 参照样菌落数。为方便计数,抗菌测试一般采用的稀释度为102,这时培养皿表面菌落数对比较明显。2　结果与讨论2.1　掺银有机硅烷薄膜的抗菌性能改变有机硅烷水解溶液中的银含量,在不同基板上制备了掺银有机硅烷薄膜抗菌不锈钢,对样品的抗菌性能进行了测试,结果如表3。　　从表3可以看出,当银离子含量达到2%时,不锈钢表面经过预氧化处理的掺银有机硅烷薄膜抗菌不锈钢抗菌性能达到99.9%,不锈钢表面未经预氧化处理的掺银有机硅烷薄膜抗菌不锈钢抗菌性能达到98.6%,银离子含量增加到3%以上时,所有样品的抗菌性能均增加到99.9%以上,说明该薄膜在不锈钢表面有很好的抗菌性能。为研究样品抗菌性能的耐久性,将样品浸泡于20ｍｌ去离子水中24小时,再进行抗菌测试,结果如图2。从图2中可以看出,在经过24ｈ去离子水的浸泡后,样品的抗菌性能有所降低,银离子含量较高的样品抗菌性能保持得较好,这是由于表面的银离子具有抗菌作用[6],当表面银离子消耗掉时,膜层内部银离子扩散进入表面,银离子含量越高,膜层内部的银离子浓度就大,越容易扩散到膜层表面,因而抗菌效果保持良好。表面经氧化处理的不锈钢的抗菌效果比未经氧化处理的不锈钢要好一些,估计这与膜层的致密度有关,致密度越高,憎水性越强,抵抗膜层破

XH-812是一种含95%活性成份的有机烷氧基钛酸酯螯合物，含双（酰酸酯）和双（烷氧基）钛。XH-812是一种不含溶剂的钛螯合物，它是一种黄色有机易燃液体。它对湿气很敏感，遇到水会迅速反应。
         XH-812主要作为室温硫化硅橡胶的催化剂和交联剂。XH-812还可以作为粘接促进剂和除水剂使用。XH-812可与绝大部分的有机溶剂相混溶，如：乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲基乙基酮、丙酮等。
化 学 组 成：
        双（酰酸酯）和双（烷氧基）钛
技 术 资 料

性  质                数  值                单  位       
TiO2含量        约18.5        %       
比 重（20℃）        约1.0        G/cm3       
粘 度（20℃）        约10        Mpa.s       
溶 点        约28        ℃       
闪 点        约27        ℃       










反 应 性 能：
  XH-812 会和水反应生成相应的醇（异丙醇）、酰酸酯、反应性钛氢氧化物或二氧化钛。XH-812 对水的反应活性比 XH- AA、XH- TE要活泼，但不如XH- TPT。
    XH-812  可以在低温下，和聚合物、无机物、金属中的R-OH、M-OH、R-COOH等官能团反应。作为聚合物交联剂、涂层、粘接促进剂起作用。XH-812 特别适合在湿固化硅树脂中作固化剂。通过加热到60℃以上可以促进该反应的进行。XH-812 可作为酯交换、酯化、加成、聚合、与硅烷的化合等反应的催化剂。
   XH-812 经过热处理（超过350℃）可以在玻璃、无机物、金属、颜料等表面形成很薄的涂层。表面硬度和粘接性能都能得到很大的提高。

   优 点：
XH-812 在很多时候对提高产品性能是非常重要的。
RTV-1硅橡胶：作为干燥剂或除水剂、硅烷交联的催化剂、交联剂、粘接促进剂。
印刷油墨（溶剂型NC\PVB\CAB\CAP）：和油墨交联后有更好的干燥性，耐溶剂性，耐热性，和底材（如铝、聚烯烃）的粘接性。最好加入少量酸。
油漆：交联剂，粘接促进剂，耐高温涂料的固化剂。
加成反应：（PUR和EP密封胶，粘接剂，热塑性PUR）温和条件下催化反应。
酯化反应：在各种不同酯/聚酯中的应用，如：纤维，薄膜，UP树脂，涂料固化剂等不同酯化反应中，无副反应，高收率，易操作，低催化剂浓度。
涂料：（玻璃/金属处理，颜料，填料）提高表面硬度，粘接促进，提高分散性，色彩，反射光和热，防腐蚀。
溶胶-凝胶：（防腐蚀的金属涂料）在涂料中很容易和其他金属醇盐结合形成溶胶。
使 用 指 南：
催化剂：作为催化剂，XH-812 的添加量一般为0.1%-5%.
干燥剂：作为原料最后添加，防止和水预先反应。
交联剂：XH-812 在聚合物或固化剂中作为交联剂，浓度为0.5-5%。
涂料：当用XH-812 水解后形成的TiO2涂层能显著提高涂料性能，热分解温度为＞350-600℃。通过喷涂，浸涂，XH-812 刷涂的稀释液，并在一定的温度和湿度下干燥，就会形成TiO2涂层。这种性能可用于提高表面的粘接性，耐磨擦。假如水解反应太快，就会形成粉末。
底涂：XH-812 作为底涂常用有机溶剂如异丙醇稀释为0.1-5% 使用，底涂后在80-100℃并控制湿度下短时加热就可表现显著的优点。
溶胶-凝胶法：全部或部分水解的XH-812 与其他金属醇盐结合会形成溶胶-凝胶，用于粘合剂、底涂，提高粘合附着力。
注 意 事 顶
        对湿气很敏感，因此应密闭贮存于阴凉、干燥处，并远离热源、明火等。
        气温低容易结晶，此时需放在温暖处一段时间，恢复液态后即可使用，不影响质量。
包 装
        5KG、10KG、25KG、200KG

谢谢楼主，辛苦了。

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