[发明专利]一种高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法，包括以下步骤：(1)提供钛基材并对钛基材的表面进行酸液清洗后干燥；(2)将步骤(1)处理后的钛基材在恒定电压下进行阳极氧化得到二氧化钛纳米管，所述恒定电压的范围为20V‑40V；(3)将步骤(2)得到的二氧化钛纳米管进行煅烧得到锐钛矿型二氧化钛纳米管阵列，降至室温；(4)在所述钛矿型二氧化钛纳米管阵列上通过硅氧烷水解接枝含氟硅氧烷。本发明的方法使制备得到的高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料具有超疏水的特性从而很好的防止细菌黏附，使防细菌黏附率达到99.99％，制备方法简单，成本低。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

人类生活环境中存在大量细菌微生物，细菌微生物繁殖的危害是食品工业、临床医学、生物医用材料、生化工程、海洋船舶防腐防污、工业和饮用水安全等研究和应用领域中涉及的一个具有共性的、基础性和普遍性的重大问题。细菌可以在适宜温度及营养物资下会迅速生长增殖形成生物膜，导致材料的变质腐败发霉以及伤口化脓感染等现象，严重的威胁到人类的身体健康。而微生物往往通过界面作用黏附在各类材料表面，通过生长繁殖形成黏附性的微生物膜，由此引起的致病菌传播、微生物污染和腐蚀严重危害人类健康和国民经济发展。因此，开发具有长期抗菌特性以防止细菌黏附进一步阻止菌斑形成的表面涂层材料非常有必要。

李亚明发明了一种二氧化钛纳米管阵列薄膜的制备方法(专利号为CN 105088312A)，先后通过两次预处理和两次阳极氧化的方法，可控制备均一大小的纳米管阵列，阳极氧化电压为60-70V，时间为3-4.5h，并在电阻炉中550℃-650℃下处理。其操作工序过于复杂，耗时费能。此外，对于目前存在的高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法反应条件过于复杂，且大部分都是物理共混抗菌剂本身不稳定，抗菌性能不持久，且大部分高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料并不能阻止细菌在材料表面高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)提供钛基材并对钛基材的表面进行酸液清洗后干燥；

(2)将步骤(1)处理后的钛基材在恒定电压下进行阳极氧化得到二氧化钛纳米管，所述恒定电压的范围为20V-40V；

(3)将步骤(2)得到的二氧化钛纳米管进行煅烧得到锐钛矿型二氧化钛纳米管阵列，降至室温；

(4)在所述钛矿型二氧化钛纳米管阵列上通过硅氧烷水解接枝含氟硅氧烷。

本发明方法通过阳极氧化制备具有羟基官能团的二氧化钛纳米管阵列，通过精确调控阳极氧化时间和煅烧温度，使纳米管阵列均匀且分布均一；进一步通过硅氧烷水解接枝含氟硅氧烷，使制备得到的高效抗菌协同防细菌黏附纳米材料具有超疏水的特性从而很好的防止细菌黏附，使防细菌黏附率达到99.99％。

优选地，所述含氟硅氧烷为十七氟三乙氧基硅烷。

优选地，所述硅氧烷水解的试剂为十七氟三乙氧基硅烷溶液，所述十七氟三乙氧基硅烷溶液中十七氟三乙氧基硅烷的质量浓度为0.1％-2％，所述十七氟三乙氧基硅烷溶液的pH值为8-12。

优选地，所述十七氟三乙氧基硅烷溶液由氨水调节pH值为10，所述十七氟三乙氧基硅烷溶液的溶剂为体积分数95％的乙醇水溶液。

优选地，所述步骤(3)中，煅烧的方法为：将步骤(2)得到的二氧化钛纳米管自室温升温至440℃-460℃，保温2h-3h后降至室温。

优选地，煅烧的保温温度为450℃。