[发明专利]一种采用真空镀膜技术制备抗菌薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用真空镀膜技术制备抗菌薄膜的方法。

背景技术

纳米抗菌材料是近年来出现的一种特征尺寸在1～100mm的新型保健抗菌材料，它克服了传统有机抗菌产品在安全性、广谱性、抗药性和耐热加工性等方面的缺陷，能满足人们生活舒适水平与卫生水平不断提高的要求，已开始在建材、陶瓷洁具、塑料、纺织品等领域取得应用。目前，纳米抗菌材料的物理特性、制备技术、性能测试等方面的研究已经开展，并取得了飞速的发展，受到世界各国的普遍关注。

抗菌纤维与纺织品材料的制备方法主要有两种，一种是采用含有银离子、铜离子、季铵盐类抗菌剂的整理液对纺织品进行浸渍或涂层后整理的方法制备，约占抗菌织物与纺织品份额的85％以上。然而，由此法制得的抗菌纤维与制品存在以下问题：对织物的外观、舒适性有影响；杀菌效果耐久性不好；对织物的染色等后整理有影响；对于疏水的聚烯烃类无纺布润湿性差，处理效果不显著。另一种是将具有抗菌功能的无机金属氧化物超细粉体等与聚合物共混，然后纺成纤维或无纺布等纺织品材料。但超细粉体在聚合物中难以分散，容易堵塞喷丝孔，造成喷丝板使用寿命变短，设备成本上升，纤维或纺织品的机械强度下降。此外，只有暴露于纺织品表层的抗菌剂才能够发挥作用，所以采用此法时，抗菌功能的获得依赖于抗菌剂向表层迁移的速率，杀菌的速度缓慢。

纳米结构银由于其特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应而拥有普通金属银所无法比拟的优良抗菌效果。目前制备纳米结构银抗菌材料的方法主要有改性法、表面涂层法、浸溃法，但均存在不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用真空镀膜技术制备抗菌薄膜的方法，能广泛应用于医疗领域，如外科手术、防护服、医用塑料薄膜。

本发明解决所采用的技术方案是：一种利用磁控溅射技术制备的医用抗菌薄膜：在室温条件下，以纯度为99.99％的银为靶材，将0.5mm厚度的聚乙烯薄膜基材固定于样品架上，采用基材在下、靶材在上的结构，再利用磁控溅射技术的溅射方式制备纳米银薄膜层，溅射过程中，采用纯度为99.99％氩气为工作气体，靶材与基材的距离为200mm，本底真空度为5×10-⁴Pa，薄膜厚度通过膜厚度仪来测量控制。

在上述制作过程中，样品架以100mm／s速度移动。

医用抗菌材料需具备以下优点：

1)材料对致病微生物具有明显的抗菌抑菌效果，能在较长的时间内保持抗菌性能；

2)膜型抗菌材料具有优良物理性质，在人体组织中有一定的强度和柔韧性；

3)材料具有良好的生物相容性，对生命体无毒无害，对环境友好；

4)材料自身清洁环保，应用方便，最好具有一定自降解能力。

具体实施方式

一种采用真空镀膜技术制备抗菌薄膜的方法：在室温条件下，以纯度为99.99％的银为靶材，将0.5mm厚度的聚乙烯薄膜基材固定于样品架上，采用基材在下、靶材在上的结构，再利用磁控溅射技术的溅射方式制备纳米银薄膜层，溅射过程中，采用纯度为99.99％氩气为工作气体，靶材与基材的距离为200mm，本底真空度为5×10^-4Pa，薄膜厚度通过膜厚度仪来测量控制(厚度一般通过射线测量，再反馈到测试屏幕上)。在上述制作过程中，样品架以100mm／s速度移动。

通过金属离子型纳米抗菌银离子加载在无机天然矿物载体上，使用时载体能缓释抗菌离子组分-银离子，银离子破坏了细菌细胞的能量代谢作用，阻止了微生物的繁殖。此外，抗菌金属离子还能与生物中的蛋白质、核酸中存在的巯基、胺基等官能团发生反应，或进入菌体细胞同细胞的酶和DNA等反应，阻碍微生物体的生物化学合成过程及生理机能，使其具有抗菌和杀菌的效果。

下面是对本发明的医用抗菌薄膜所做出的性能测试以及其测试结果。

性能测试：

以大肠杆菌及金黄色葡萄球菌为菌种，采用振动烧瓶法对样品进行抗菌性能测试。样品的抗菌性能通过抑菌率进行评价，计算公式为：X_s=(A-B)／A×100％，式中：X_s为抑菌率，A为被测试样振荡前平均菌落数，B为被测试样振荡后平均菌落数。如果振荡后的平均菌落数大于振荡前的平均菌落数，抑菌率按0计算。

测试结果如下表：

由表中的数据可以看出，未经镀层处理的聚乙烯片材基本不具备抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的能力，抑菌率均小于6％而沉积有纳米结构银薄膜的样品，对于大肠杆菌的抑菌率均大于87％，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到了100％，表面纳米结构银具有优异的抗菌性能。另外，在相同的溅射条件下，聚乙烯片材的纳米结构银薄膜对金黄色葡萄球菌的抑制能力大于对大肠杆菌的抑制能力，且随厚度的增加抗菌能性逐渐增强。考虑到生产成本因素与抗菌性能，纳米银镀层的厚度控制在1nm最为适宜。