[发明专利]一种可监控增强性自洁抗菌低表面能涂层

说明书

本项发明涉及日常生活中用于装修装饰，特别是洁具卫浴的表面，一种方便人为监测控制，具有增强性的自洁能力、抗菌能力和进一步降低涂层表面能的制作方法。

现有的涉及洁具卫浴及在装修装饰中的自洁抗菌涂层，因受其制作上工艺流程和材料固有性能的限制，往往难于具备自洁抗菌的作用。究其个中缘由，可分为如下几种：

1.如洁卫具的基材，通常以瓷质及玻璃质居多。为了迎合消费者崇尚健康卫生的需求心理，在制作工艺上，往往在陶瓷的釉质层或玻璃面上直接附着一层无机抗菌剂、光触媒等材料，试图达到自洁抗菌的目的。这些附着于层面上的粉体材料，为了能够均匀分布，不影响外观，其粒径非常微细，一般在纳米量级，比表面积很大。而这些粉体状的材料颗粒，均属碱金属氧化物，当与瓷釉料接触并施以高温，纳米级颗粒特有的奇特热熔点、分子键力、化合力及化学活性等方面的性质就体现出来。比如，熔点极高，常态为1850摄氏度的光触媒材料二氧化钛在纳米态时其热熔点则可降低数倍，因其在纳米态的化学活性超常，极易与玻化材质硅酸盐共熔，加之硅酸盐的成分较复杂，有氧化钛的掺入，使得釉面的玻化温度进一步降低，形成含钛的硅酸盐结晶体。从而打破了氧化钛特有的光催化性质。如果增大材料粒径，不使其纳米态的特性凸显，则极可能因不能玻化而影响美观及使用；

2.有的釉面处理工艺，将较大粒径的无机抗菌剂材料颗粒、光催化剂与釉质玻化材料相混熔，以明具有自洁抗菌功能。无机抗菌剂和光触媒其抗菌机理的前提是，光触媒必须与反应物(如水、氧等介质)相接触，使介质释放出自由离子，而破坏细胞壁以达到杀菌的目的。釉质玻化后，光触媒即使未被共熔，但也包覆着一层较厚的玻态釉，阻隔了光触媒与介质的接触，以至于不能抗菌；

3.由于氧化钛等半导体光触媒的禁带宽度大于3.0eV，只能吸收太阳光及人造光源中的紫外光和近紫外光部分，所以光能利用效率很低，不到1％。如果光照强度较弱，或者铰阴暗的环境，则光触媒不可能发挥其应有的催化作用；

4.因陶瓷、玻璃固有的较大表面能，而致其摩擦系数偏高。加之其表面显微结构通常孔穴较多，不够致密，且玻璃态的硅酸盐表层其耐酸碱度较低，易于腐蚀。这使得洁卫具其表层往往容易粘附污物，难于清除；

5.洁卫具的表面自洁抗菌涂层，通常以一定工序完成，其厚度不过1至3微米，制作完成后只能一次性使用，不可人为检测与干预。涂层在使用中而磨损，是无从感知的。

因此，光触媒的微妙自洁抗菌效果一直都受到国内外人士的关注与争议，这也是我国为何迟迟未能制定出相关标准的一个原因。它在洁卫具上作为抗菌涂层的运用更多的不过是停留在概念上罢了。

鉴于此，本项发明的目的在于提供一种可行检测涂层的磨损程度，控制其完好状态，并具有增强性的自洁能力、抗菌能力和进一步降低涂层表面能使其不易被玷污和腐蚀的制作方法。

本项发明是利用氟化碳高分子聚合物作为涂层基础材料，添加以数种无机抗菌剂、光催化剂、自洁增进剂、负离子释放剂、光致发光剂等纳米粉体材料来实现其目的。

本项发明的涂层基材，是以氟碳键的形式存在的富氟树脂分子，充分利用氟原子的电负性最高(4.0)的特性，与碳化合后的氟碳键的离解能比其它化学键能大，键距最短，氟碳键很难断裂，而形成超常致密和稳定的化合形态。因而它的表面能很低，摩擦系数很小；

在氟碳化合物中，引入氧化铈及水滑石等纳米粉体，可以进一步降低表面能，使摩擦系数更小。因氟碳化合物的机械强度及硬度较低，氧化铈及水滑石可增加其硬度，同时还可在使用中，因磨擦而导致表面的磨损，氧化铈可起到随机的抛光作用。所以可进一步降低表面能，有效减摩，从而使氟碳化合物基材的不粘附性增强。氧化铈及水滑石还具有特别的远红外光化学作用和紫外吸收遮蔽能力，从而增强涂层的自洁功能；

在基材中引入无机抗菌剂，包括无机银系、铜系和稀土激活抗菌剂。每种抗菌剂其抗菌机理、化学活性、适宜环境及其适应菌种均有不同，几者为伍，可充分发挥并增强其广谱抗菌效能；引入氧化锌、氧化钛等光触媒粒子，可有效利用光线的紫外光和近紫外光部分，使光触媒产生对接触介质的催化作用，释放自由基而杀菌；

引入具有热电性和压电性的负离子释放剂，它特有的自极化性能，在温度及压力微小变化时就能引起粉体晶粒间的电势差，可持续永久性的释放负离子和发射远红外线，并产生生物电流，以净化空气，抗菌消毒。由于洁具卫浴等设施与人的接触频繁，负离子释放剂可充分地利用热电性及压电性，更多地释放负离子和发射远红外线，对人体起到保健作用；