本发明涉及金属板表面处理，具体涉及一种自清洁抗菌金属板涂层及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在日常生活和工业生产中，金属表面往往容易受到污染和细菌滋生，导致物品表面需要经常清洁和消毒。目前，常见的解决方案是在金属表面涂覆一层抗菌涂料或自清洁涂料。
2、中国专利文献cn114836070a公开了一种自清洁抗菌涂料及其制备方法，包括以下重量份物质：基体乳液80-100份、水3-10份、功能助剂0.1-5份、自清洁抗菌颗粒4-8份和复合填料15-50份；所述自清洁抗菌颗粒为核壳结构的微球，所述核壳结构的微球包括内核基体和包覆在内核基体表面的包覆层，所述包覆层为多孔二氧化钛气凝胶膜。其制备方法为：s1、物料准备；s2、混合研磨分散；s3、二次混合；本技术优化了涂料的配方和组成，通过进一步优化自清洁抗菌颗粒的结构，改善其表面抗污染物负载的性能，从而改善其抗菌耐久性能。但是该专利所用自清洁颗粒为填充在多孔二氧化硅颗粒内部的纳米二氧化钛，其本身存在容易团聚及耐磨性不足的缺陷，而且在没有太阳光照射时，无法实现自清洁抗菌的性能从而影响其自清洁抗菌效果。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提出一种自清洁抗菌金属板涂层，该涂层能在没有太阳光照射时也能实现自清洁抗菌的性能。
2、为实现上述目的，本发明提出一种自清洁抗菌金属板涂层，其制备方法，包括如下步骤：将金属板基体表面清洗干净、干燥，然后在金属板上均匀喷涂自清洁抗菌金属板涂料，待涂料固化后得到所述自清洁抗菌金属板涂层。
3、优选的，所述金属板清洗、干燥过程为将金属基材依次在水、无水乙醇、丙酮中超声处理后烘干，得到清洗干净的金属板基体。
4、优选的，所述自清洁抗菌金属板涂料，以重量份计，包括如下组分：50-70份丙烯酸乳液、12-17份复合清洁剂、0.3-0.5份分散剂、0.2-0.3份消泡剂、0.3-0.5份抗冻剂、0.3-0.6份成膜助剂、0.1-0.3份增稠剂、6-12份包覆改性纳米磷酸锆、80-100份水。
5、优选的，所述复合清洁剂的制备方法如下：
6、（1）将钛酸正丁酯、钨酸钠、硫酸钠加入到乙醇水溶液中；搅拌均匀后进行水热反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到二硫化钨/tio2复合物；
7、（2）将(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷加入到水中，加入二硫化钨/tio2复合物，搅拌反应，过滤、洗涤、干燥得到巯基化二硫化钨/tio2复合物；
8、（3）将巯基化二硫化钨/tio2复合物分散于乙醇水溶液中，加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加热反应，冷却、过滤、洗涤、干燥得到复合清洁剂。
9、优选的，所述步骤（1）中钛酸正丁酯、钨酸钠、硫酸钠的质量比为3-5:5-10:2.5-5；所述水热反应温度为150-250℃，水热反应时间为10-20h。
10、优选的，所述步骤（2）中(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷、二硫化钨/tio2复合物的质量比为1-5:20。
11、优选的，所述步骤（3）中巯基化二硫化钨/tio2复合物、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为20-30:3-5；所述加热温度为60-80℃，反应时间为2-5h。
12、tio2是一种在紫外光条件下，具有超亲水、分解有机物和释放负氧离子即自清洁功能材料，能利用阳光中的紫外线将涂层表面有机污染物分解为较易冲洗的小分子物质，实现自清洁效果，但是其本身存在易团聚且存在耐磨性差的缺陷，从而影响其在涂层中的性能。本发明的复合清洁剂是通过钛酸正丁酯与钨酸钠在碱性条件下发生水热反应，使二硫化钨负载在纳米tio2上，可以弥补tio2耐磨性的不足，相较于直接的物理共混，使二硫化钨在纳米tio2中具有更好的分布且两者具有更好的结合力，可显著提高涂层的硬度和耐磨性；接着再将二硫化钨/tio2复合物通过(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷进行巯基化，有利于与抗菌剂丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵上的-c=c-反应，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵通过化学反应牢固地接枝在二硫化钨/tio2复合物分子骨架上，有效防止浸出，可以有效地抑制微生物的生长，减少细菌滋生，提高了涂层的自清洁抗菌性能，即使在没有太阳光的照射下，也能发挥自清洁抗菌性；并且二硫化钨/tio2复合物分子表面的链状物提高了其与丙烯酸乳液基体的相容性，使得涂层更为致密均匀，提高了涂层的使用寿命。
13、优选的，所述分散剂为聚丙烯酸钠、磷酸三钠、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基芳基磺酸钠中的至少一种；所述分散剂可以稳定碳纳米管、纳米磷酸锆等固体离子的分散，避免颗粒团聚，提高涂料的光泽度和遮盖力。
14、优选的，所述消泡剂为磷酸酯类疏水性消泡剂、聚硅氧烷、有机醇类化合物中的至少一种。
15、优选的，所述抗冻剂为三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚。
16、优选的，所述成膜助剂为聚乙烯醇、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
17、优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素、甲基纤维素中的至少一种。
18、优选的，所述包覆改性纳米磷酸锆的制备方法如下：
19、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇水溶液中，加入纳米磷酸锆，在50-70℃反应2-4h，过滤，干燥得到氨基偶联改性纳米磷酸锆；在20-40℃下，将土豆淀粉水溶液调节ph值为7.5-9.5，加入羟丙基瓜尔豆胶、氨基偶联改性纳米磷酸锆、1,3-丙二醛，待混合均匀后在40-60℃反应2-4h，冷却过滤，收集固体物得到包覆改性纳米磷酸锆。
20、优选的，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、纳米磷酸锆的质量比为1:3-5。
21、优选的，所述土豆淀粉水溶液的浓度为8-15wt%；所述土豆淀粉水溶液、羟丙基瓜尔豆胶、氨基偶联改性纳米磷酸锆、1,3-丙二醛的用量比为50-60g：8-12g:3-5g：2-3ml。
22、本发明的包覆改性纳米磷酸锆，通过羟丙基瓜尔豆胶和土豆淀粉产生的复凝微囊对纳米磷酸锆进行包覆，当涂层产生裂缝，有水分子渗入时，包覆纳米磷酸锆的复凝微囊发生破裂，释放出具有防腐蚀性能的氨基偶联改性纳米磷酸锆，并且形成凝胶状态；释放的氨基偶联改性纳米磷酸锆可以通过氨基吸附在金属表面，阻止金属的腐蚀，而复凝微囊则填补涂层的孔隙从而达到涂层自修复的效果。
23、本发明还提供了上述自清洁抗菌金属板涂料的制备方法，包括如下步骤：按配方称取各原料，将丙烯酸乳液、复合清洁剂、分散剂、消泡剂、抗冻剂、成膜助剂、增稠剂、包覆改性纳米磷酸锆、水混合后搅拌均匀得到所述自清洁抗菌金属板涂料。
24、本发明还公开了上述自清洁抗菌金属板涂层的应用，具体为将所述自清洁抗菌金属板涂料均匀涂覆于金属板上用于金属板的自清洁抗菌。
25、与现有技术相比，本发明的有益效果：
26、本发明选用了丙烯酸乳液为成膜物质，在成膜助剂的辅助下，成膜后会在保护基材的表面形成一层具有极低表面能的疏水薄膜，而配合添加的复合清洁剂会在疏水薄膜中产生大量的微纳米乳突结构，在疏水薄膜中构成了更加疏水的类荷叶结构，水滴在涂层上不易铺展，会形成一个个水珠，水珠的滚动会带走一部分灰尘，使涂层具有防水性的同时具有很强的自清洁能力；该复合添加剂通过二硫化钨/纳米tio2复合，显著提高了涂层的耐磨性能，在二硫化钨/纳米tio2复合物上通过化学键引入抗菌剂丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，可以有效防止抗菌剂的浸出，从而有效地抑制微生物的生长，减少细菌滋生，提高了涂层的自清洁抗菌性能，在没有太阳光的照射下，也能实现较好的自清洁抗菌效果，通过加入抗冻剂，能够降低涂料的冻点，防止涂料在低温环境下结冰结晶，改善涂料的耐候性能；通过加入包覆改性纳米磷酸锆，可以赋予涂料良好的自修复性能，使得涂层具有良好的防腐效果。
1.一种自清洁抗菌金属板涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将金属板基体表面清洗干净、干燥，然后在金属板上均匀喷涂自清洁抗菌金属板涂料，待涂料固化后得到所述自清洁抗菌金属板涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述自清洁抗菌金属板涂料，以重量份计，包括如下组分：50-70份丙烯酸乳液、12-17份复合清洁剂、0.3-0.5份分散剂、0.2-0.3份消泡剂、0.3-0.5份抗冻剂、0.3-0.6份成膜助剂、0.1-0.3份增稠剂、6-12份包覆改性纳米磷酸锆、80-100份水。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述复合清洁剂的制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中钛酸正丁酯、钨酸钠、硫酸钠的质量比为3-5:5-10:2.5-5。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中巯基化二硫化钨/tio2复合物、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为20-30:3-5。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸钠、磷酸三钠、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基芳基磺酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述包覆改性纳米磷酸锆的制备方法如下：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、纳米磷酸锆的质量比为1:3-5。
9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述自清洁抗菌金属板涂料的制备方法，包括如下步骤：按配方称取各原料，将丙烯酸乳液、复合清洁剂、分散剂、消泡剂、抗冻剂、成膜助剂、增稠剂、包覆改性纳米磷酸锆、水混合后搅拌均匀得到所述自清洁抗菌金属板涂料。
10.一种权利要求1所述自清洁抗菌金属板涂层的应用，其特征在于：将所述自清洁抗菌金属板涂料均匀涂覆于金属板上用于金属板的自清洁抗菌。
