CN111763978B - 一种抗菌抗病毒铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌抗病毒铝合金及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将铝合金进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；(2)在溶胶A中浸泡和一次加热；(3)在溶胶B中浸泡和二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；其中，所述溶胶A包括钛酸丁酯，所述溶胶B包括利巴韦林和阿昔洛韦。所述制备方法通过一次加热，将来自溶胶A中的钛酸丁酯主要分解成纳米二氧化钛，并且通过两次溶胶浸泡和加热处理，使得阳极氧化膜的微孔中和表面上均附着有纳米二氧化钛和利巴韦林、阿昔洛韦复合的抗菌抗病毒成分，使得铝合金具有良好且持久的抗菌抗病毒性能；而且，所述制备方法操作简单，有利于大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，尤其涉及一种抗菌抗病毒铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最为广泛的一类有色金属材料，广泛应用于航空、汽车、轮船、机械制造及化学工业等，也是人们日常生活中经常可以接触到的一类有色金属材料。随着工业经济的飞速发展，铝合金的需求量也在日益增加，但是铝合金在潮湿的空气中容易滋生细菌，产生腐蚀现象，原本较小的点腐蚀会随着腐蚀程度的不断增加蔓延成大片的锈蚀，严重影响铝合金的使用和装饰效果。因此，抗菌铝合金的研究与开发在近些年来成为了新型功能性铝合金的研究热点，其不仅可以保持铝合金基体的力学性能和表面光洁度，还具有一定的抗菌效果。
抗菌铝合金按照制备方法的不同，大致可以分为添加抗菌金属元素的合金型抗菌铝合金和表面涂层型抗菌铝合金两类。添加抗菌金属元素的合金型抗菌铝合金指的是，在铝合金制备过程中添加抗菌金属元素，进而铸造成抗菌金属元素均匀弥散在铝合金中的合金型抗菌铝合金。例如CN107267814A公开了一种抗菌铝合金及其制备方法，包括在铝中添加适量的Cu元素和Ag元素中的一种或二种，并经过抗菌处理，纳米级富铜相或富银相弥散析出，均匀分布于铝合金基体内，赋予铝合金良好的抗菌性能。所述抗菌铝合金虽然具有一定的抗菌性能，但是大量抗菌金属元素的使用会增加原料成本，且制备过程较为繁琐，能耗也较高，不适合大规模推广。
相比于添加抗菌金属元素的合金型抗菌铝合金，有关表面涂层型抗菌铝合金的研究较多。例如CN109161885A公开了一种铝合金表面抗菌功能化改性方法，所述方法以铝合金为基体，首先通过简单环保的水处理方法，使铝合金表面羟基化，令其表面具备反应活性；然后，利用可与羟基发生偶联反应的抗菌季铵盐的化学活性，使其与活化铝合金表面的羟基发生脱水偶联反应，将抗菌季铵盐接枝到铝合金表面，从而使铝合金表面获得抗菌功能。所述方法虽然可以赋予铝合金一定的抗菌性能，但是抗菌成分仅仅局限于抗菌季铵盐，并不能满足多元且复杂的抗菌需求，不适合大规模推广。
CN109881235A公开了一种铝合金的表面抗菌处理方法，所述方法先将铝合金表面清洗干净进行抛光处理，再通过碳酸钠溶液对铝合金表面进行脱脂处理，然后阳极氧化得到带有氧化膜的铝合金，最后将铝合金置于无色纳米银溶液中超声，后取出进行烘烤，重复进行4～5次超声和烘烤操作，自然冷却后即可得到抗菌处理铝合金。所述方法虽然可以赋予铝合金一定的抗菌性能，但是抗菌成分仅仅局限于纳米银，既不能满足多元且复杂的抗菌需求，还具有价格昂贵的缺点，不适合大规模推广。
CN107130276A公开了一种抗菌铝及其制造方法，所述制造方法先通过阳极氧化制备多孔氧化铝膜层，再通过电解沉积将抗菌金属沉积在多孔氧化铝膜层的孔中，最后通过沸水封闭处理将孔封闭。所述制造方法虽然可以使得抗菌金属沉积均匀、牢固稳定，达到一定的抗菌效果，但是成本较高、操作繁琐，不利于快速生产。
CN110055572A公开了一种铝合金表面处理的方法，所述方法先将铝合金进行喷砂、碱洗、酸洗等前处理，再置于酸性氧化液中，在交变电流条件下交替进行氧化、沉积，然后减小电压，在同一溶液中进行封孔处理，得到抗菌铝合金。所述制造方法虽然可以使得抗菌金属沉积均匀、牢固稳定，达到一定的抗菌效果，但是成本较高、操作繁琐，不利于快速生产。
然而，由于近年来人们的生命财产安全一直受到各种病毒的重大威胁，特别是SARS病毒、H1N1流感病毒、登革病毒、埃博拉病毒和新型冠状病毒等病毒，均造成了世界范围内数以万计的人类感染、死亡。目前，一些病毒仍然在某些地区和国家肆虐传播。在各种应对病毒传染的方法中，虽然抗病毒疫苗是最有效的方法，但是却由于疫苗具有特异性，只能防止特定病毒的感染，因此，有必要开发可以有效灭杀各种病毒的抗病毒材料，尤其是抗病毒铝合金。例如CN103781945A公开了一种抗病毒铝部件及其制造方法，所述制造方法包括如下步骤：对由铝或铝合金构成的铝材进行阳极氧化，在铝材表面形成带有微孔的表面膜；以及，通过电化学处理，将抗病毒无机化合物沉积于所述铝材表面膜的所述微孔内。虽然所述抗病毒铝部件具有一定抗病毒性能，但是所述制造方法在阳极氧化之后，不仅要进行电沉积，还要进行浸泡处理，操作比较繁琐，不利于快速生产。
综上所述，目前亟需开发一种抗菌抗病毒铝合金及其制备方法，不仅使得铝合金同时具备抗菌和抗病毒性能，满足人们多元且复杂的抗菌抗病毒需求，还可以大规模推广。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种抗菌抗病毒铝合金及其制备方法，所述制备方法先将铝合金进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜，再通过两次溶胶浸泡和加热处理，将来源于两种溶胶的抗菌抗病毒成分附着在阳极氧化膜的微孔中和表面上，使得铝合金具有良好且持久的抗菌抗病毒性能；而且，所述制备方法操作简单，有利于大规模推广。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶A包括钛酸丁酯，所述溶胶B包括利巴韦林和阿昔洛韦。
本发明所述制备方法通过阳极氧化使得铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜，再通过一次加热，将来自溶胶A中的钛酸丁酯主要分解成纳米二氧化钛，并且通过两次溶胶浸泡和加热处理，将作为抗菌抗病毒无机化合物的纳米二氧化钛和作为抗菌抗病毒有机化合物的利巴韦林和阿昔洛韦复合，既填充在了阳极氧化膜的微孔中，又附着在了阳极氧化膜的表面，使得铝合金具有良好且持久的抗菌抗病毒性能，抗菌率≥99％，抗病毒率≥99％；而且，所述制备方法操作简单，有利于大规模推广。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，在步骤(1)所述阳极氧化之前，对所述铝合金进行前处理。
优选地，所述前处理依次包括喷砂、碱洗和酸洗。
优选地，所述喷砂所用砂子的粒径为50～150目，例如50目、60目、70目、80目、90目、100目、110目、120目、130目、140目或150目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述喷砂采用喷砂机进行对铝合金表面进行均匀地喷砂处理，可以去除铝合金表面的杂质和划痕。待喷砂处理完成之后，依次采用乙醇超声清洗、水洗，可以有效地减少对下一步碱洗带来的不良影响。
优选地，所述碱洗采用40～50g/L的氢氧化钠溶液，例如40g/L、41g/L、42g/L、43g/L、44g/L、45g/L、46g/L、47g/L、48g/L、49g/L或50g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述碱洗的温度为40～65℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃或65℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述碱洗的时间为5～9min，例如5min、6min、7min、8min或9min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述酸洗采用100～150g/L的硝酸溶液，例如100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L或150g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述酸洗的温度为20～30℃，例如20℃、22℃、24℃、25℃、26℃、28℃或30℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述酸洗的时间为0.5～2min，例如0.5min、1min、1.5min或2min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明所述碱洗和酸洗之后均会对铝合金进行水洗，以去除残留的碱或酸，避免对后续处理的影响；而且，通过碱洗和酸洗，可以有效地清除铝合金表面的油污、杂质和灰尘等，更有利于后续两次溶胶浸泡和加热处理的进行。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述阳极氧化在酸性氧化液中进行。
优选地，所述酸性氧化液为150～210g/L的硫酸溶液，例如150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L或210g/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述阳极氧化采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极。
优选地，所述直流电流的电流密度为2.5～10A/dm2，例如2.5A/dm2、3A/dm2、4A/dm2、5.5A/dm2、6A/dm2、7A/dm2、8A/dm2、9A/dm2或10A/dm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述直流电流的电源电压为18～35V，例如18V、20V、22V、26V、30V、34V或35V等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述阳极氧化的处理时间为20～35min，例如20min、25min、30min或35min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述阳极氧化的处理温度为10～15℃，例如10℃、11℃、12℃、13℃、14℃或15℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述溶胶A还包括硝酸银和/或碘酸盐。
优选地，步骤(2)所述溶胶A的组成包括钛酸丁酯0.8～1.5mol/L，例如0.8mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L或1.5mol/L等；硝酸银0.64～1.2mol/L，例如0.64mol/L、0.74mol/L、0.84mol/L、0.9mol/L、1.04mol/L、1.1mol/L或1.2mol/L等；碘酸盐20～35g/L，例如20g/L、22g/L、25g/L、28g/L、30g/L、32g/L或35g/L等；无水乙醇14.4～27mol/L，例如14.4mol/L、15mol/L、18mol/L、20mol/L、22mol/L、25mol/L、26mol/L或27mol/L等；去离子水15～29mol/L，例如15mol/L、18mol/L、20mol/L、22mol/L、24mol/L、27mol/L或29mol/L等；二乙醇胺0.75～1.64mol/L，例如0.75mol/L、0.9mol/L、1.1mol/L、1.3mol/L、1.5mol/L或1.64mol/L等；上述浓度的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述碘酸盐包括碘酸钠、碘酸钾、碘酸钙或碘酸镁中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例是：碘酸钠和碘酸钾的组合，碘酸钾和碘酸钙的组合，碘酸钙和碘酸镁的组合或碘酸钠和碘酸镁的组合等。
本发明所述溶胶A包括钛酸丁酯、硝酸银和碘酸盐，经后续一次加热后，钛酸丁酯主要分解成纳米二氧化钛，硝酸银主要分解成纳米氧化银和银单质，碘酸盐主要分解成纳米碘单质以及碘化合物，三种纳米级材料复合形成的抗菌抗病毒无机化合物协同作用，可以更好地发挥抗菌抗病毒性能；此外，本发明所述溶胶A采用特定配比组成，使得溶胶A具有良好的粘度，更容易和铝合金的阳极氧化膜相结合，在后续一次加热过程中并不容易发生流动，进而避免了溶胶附着不均匀的问题。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述浸泡的温度为15～25℃，例如15℃、17℃、19℃、20℃、22℃或25℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述浸泡的时间为20～45min，例如20min、25min、30min、35min、40min或45min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述一次加热的温度为500～800℃，例如500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述一次加热的时间为8～25min，例如8min、10min、13min、15min、18min、20min、22min或25min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述一次加热控制温度为500～800℃、时间为8～25min，不仅可以保证溶胶A中的钛酸丁酯主要分解成纳米二氧化钛，硝酸银主要分解成纳米氧化银，碘酸盐主要分解成纳米碘单质，还可以将无水乙醇、去离子水和二乙醇胺充分地蒸发出去，使得三种纳米级材料复合而成的抗菌抗病毒无机化合物能够均匀地附着在阳极氧化膜的微孔中和表面上。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述溶胶B还包括硝酸铜。
优选地，步骤(3)所述溶胶B的组成包括利巴韦林5～15g/L，例如5g/L、8g/L、10g/L、11g/L、14g/L或15g/L等；阿昔洛韦4～20g/L，例如4g/L、8g/L、10g/L、12g/L、15g/L、18g/L或20g/L等；硝酸铜3～18g/L，例如3g/L、5g/L、8g/L、10g/L、12g/L、15g/L、16g/L或18g/L等；去离子水15～29mol/L，例如15mol/L、18mol/L、20mol/L、22mol/L、24mol/L、27mol/L或29mol/L等；二乙醇胺0.75～1.64mol/L，例如0.75mol/L、0.9mol/L、1.1mol/L、1.3mol/L、1.5mol/L或1.64mol/L等；无水乙醇14.4～27mol/L，例如14.4mol/L、15mol/L、18mol/L、20mol/L、22mol/L、25mol/L、26mol/L或27mol/L等；上述浓度的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述溶胶B包括利巴韦林、阿昔洛韦和硝酸铜，经后续二次加热后，不仅可以保证硝酸铜主要分解成纳米氧化铜和纳米氧化亚铜，还不会使得利巴韦林和阿昔洛韦受热分解，三者协同作用形成复合型抗菌抗病毒材料，进一步发挥抗菌抗病毒性能；此外，本发明所述溶胶B采用特定配比组成，使得溶胶B具有良好的粘度，更容易和铝合金的阳极氧化膜相结合，在后续二次加热过程中并不容易发生流动，进而避免了溶胶附着不均匀的问题。
作为本发明优选的技术方案，骤(3)所述浸泡的温度为15～25℃，例如15℃、17℃、19℃、20℃、22℃或25℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述浸泡的时间为8～19min，例如8min、10min、12min、15min、17min或19min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述一次加热的温度为170～270℃，例如170℃、190℃、200℃、210℃、230℃、240℃、250℃、260℃或270℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述一次加热的时间为11～38min，例如11min、15min、19min、23min、27min、31min、35min或38min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述二次加热控制温度为170～270℃、时间为11～38min，不仅可以保证溶胶B中的硝酸铜主要分解成纳米氧化铜和纳米氧化亚铜，还不会使得利巴韦林和阿昔洛韦受热分解，又能够将无水乙醇、去离子水和二乙醇胺充分地蒸发出去，使得三者协同作用形成复合型抗菌抗病毒材料并均匀地附着在阳极氧化膜的微孔中和表面上。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将铝合金依次进行喷砂、碱洗和酸洗作为前处理，然后在酸性氧化液中进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
其中，所述喷砂所用砂子的粒径为50～150目；所述碱洗采用40～50g/L的氢氧化钠溶液，所述碱洗的温度为40～65℃，时间为5～9min；所述酸洗采用100～150g/L的硝酸溶液，所述酸洗的温度为20～30℃，时间为0.5～2min；
所述阳极氧化在150～210g/L的硫酸溶液中进行，所述阳极氧化采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极，所述直流电流的电流密度为2.5～10A/dm2，所述直流电流的电源电压为18～35V，所述阳极氧化的处理时间为20～35min，所述阳极氧化的处理温度为10～15℃；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡20～45min，所述浸泡的温度为15～25℃，然后取出浸泡后的铝合金在500～800℃下进行8～25min的一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成包括钛酸丁酯0.8～1.5mol/L，硝酸银0.64～1.2mol/L，碘酸盐20～35g/L，无水乙醇14.4～27mol/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L；所述碘酸盐包括碘酸钠、碘酸钾、碘酸钙或碘酸镁中的任意一种或至少两种的组合；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡8～19min，所述浸泡的温度为15～25℃，然后取出浸泡后的铝合金在170～270℃下进行11～38min的二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成包括利巴韦林5～15g/L，阿昔洛韦4～20g/L，硝酸铜3～18g/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L，无水乙醇14.4～27mol/L。
本发明的目的之二在于提供一种采用目的之一所述制备方法制备得到的抗菌抗病毒铝合金。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述制备方法先通过阳极氧化使得铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜，再通过两次溶胶浸泡和加热处理，使得纳米二氧化钛等抗菌抗病毒无机化合物和作为抗菌抗病毒有机化合物的利巴韦林和阿昔洛韦复合在一起，既填充在了阳极氧化膜的微孔中，又附着在了阳极氧化膜的表面，使得铝合金具有良好且持久的抗菌抗病毒性能，抗菌率≥99％，抗病毒率≥99％；
(2)本发明所述制备方法流程较短，操作简单，有利于大规模推广。
附图说明
图1是本发明实施例1所述抗菌抗病毒铝合金表面的扫描电镜图，其中深色区域为阳极氧化膜，浅色区域为复合抗菌抗病毒成分；
图2是本发明实施例1所述抗菌抗病毒铝合金的截面示意图；
图中：1-铝合金；2-阳极氧化膜；3-微孔；4-复合抗菌抗病毒成分；41-膜层表面的复合抗菌抗病毒成分；42-微孔内的复合抗菌抗病毒成分。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所述抗菌抗病毒铝合金的制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶A包括钛酸丁酯，所述溶胶B包括利巴韦林和阿昔洛韦。
本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将铝合金依次进行喷砂、碱洗和酸洗作为前处理，所述喷砂所用砂子的粒径为120目，所述碱洗采用45g/L的氢氧化钠溶液，在55℃下碱洗7min，用水清洗后再进行酸洗，所述酸洗采用130g/L的硝酸溶液，在25℃下酸洗1.5min，用水清洗后吹干；然后在200g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极，所述直流电流的电流密度为9A/dm2，电源电压为30V，经过在15℃下阳极氧化处理30min，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡35min，所述浸泡的温度为20℃，然后取出浸泡后的铝合金在600℃下进行13min的一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成为钛酸丁酯1.2mol/L，硝酸银0.9mol/L，碘酸钠27g/L，无水乙醇18mol/L，去离子水20mol/L，二乙醇胺1.15mol/L；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡15min，所述浸泡的温度为25℃，然后取出浸泡后的铝合金在230℃下进行23min的二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成为利巴韦林13g/L，阿昔洛韦15g/L，硝酸铜9g/L，去离子水19mol/L，二乙醇胺1.16mol/L，无水乙醇20mol/L。
图1为本实施例制备得到的抗菌抗病毒铝合金表面的扫描电镜图，其中，深色区域为阳极氧化膜2，浅色区域为复合抗菌抗病毒成分4；
图2为本实施例制备得到的抗菌抗病毒铝合金的截面示意图，由图2可以看出，采用本发明所述抗菌抗病毒铝合金的制备方法，会先在铝合金1表面形成带有微孔3的阳极氧化膜2，经过两次溶胶浸泡和加热处理，在微孔3中附着微孔内的复合抗菌抗病毒成分42，在阳极氧化膜2的表面附着膜层表面的复合抗菌抗病毒成分41。
实施例2
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(2)所述溶胶A中的硝酸银省略，即所述溶胶A的组成为钛酸丁酯1.2mol/L，碘酸钠27g/L，无水乙醇18mol/L，去离子水20mol/L，二乙醇胺1.15mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
实施例3
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(2)所述溶胶A中的碘酸钠省略，即所述溶胶A的组成为钛酸丁酯1.2mol/L，硝酸银0.9mol/L，无水乙醇18mol/L，去离子水20mol/L，二乙醇胺1.15mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
实施例4
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(3)所述溶胶B中的硝酸铜省略，即所述溶胶B的组成为利巴韦林13g/L，阿昔洛韦15g/L，硝酸铜9g/L，去离子水19mol/L，二乙醇胺1.16mol/L，无水乙醇20mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
实施例5
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将铝合金依次进行喷砂、碱洗和酸洗作为前处理，所述喷砂所用砂子的粒径为50目，所述碱洗采用40g/L的氢氧化钠溶液，在65℃下碱洗5min，用水清洗后再进行酸洗，所述酸洗采用100g/L的硝酸溶液，在30℃下酸洗0.5min，用水清洗后吹干；然后在150g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极，所述直流电流的电流密度为2.5A/dm2，电源电压为18V，经过在15℃下阳极氧化处理20min，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡45min，所述浸泡的温度为15℃，然后取出浸泡后的铝合金在500℃下进行25min的一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成为钛酸丁酯0.8mol/L，硝酸银0.64mol/L，碘酸钠20g/L，无水乙醇14.4mol/L，去离子水15mol/L，二乙醇胺0.75mol/L；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡19min，所述浸泡的温度为15℃，然后取出浸泡后的铝合金在170℃下进行38min的二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成为利巴韦林5g/L，阿昔洛韦4g/L，硝酸铜3g/L，去离子水15mol/L，二乙醇胺0.75mol/L，无水乙醇14.4mol/L。
实施例6
本实施例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将铝合金依次进行喷砂、碱洗和酸洗作为前处理，所述喷砂所用砂子的粒径为150目，所述碱洗采用50g/L的氢氧化钠溶液，在40℃下碱洗9min，用水清洗后再进行酸洗，所述酸洗采用150g/L的硝酸溶液，在20℃下酸洗2min，用水清洗后吹干；然后在酸性氧化液中进行阳极氧化，所述酸性氧化液的组成为硫酸210g/L，采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极，所述直流电流的电流密度为10A/dm2，电源电压为35V，经过在10℃下阳极氧化处理35min，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡20min，所述浸泡的温度为25℃，然后取出浸泡后的铝合金在800℃下进行8min的一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成为钛酸丁酯1.5mol/L，硝酸银1.2mol/L，碘酸钠35g/L，无水乙醇27mol/L，去离子水29mol/L，二乙醇胺1.64mol/L；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡8min，所述浸泡的温度为25℃，然后取出浸泡后的铝合金在270℃下进行11min的二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成为利巴韦林15g/L，阿昔洛韦20g/L，硝酸铜18g/L，去离子水29mol/L，二乙醇胺1.64mol/L，无水乙醇27mol/L。
对比例1
本对比例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(2)所述溶胶A中的钛酸丁酯省略，即所述溶胶A的组成为硝酸银0.9mol/L，碘酸钠27g/L，无水乙醇18mol/L，去离子水20mol/L，二乙醇胺1.15mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
对比例2
本对比例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(3)所述溶胶B中的利巴韦林省略，即所述溶胶B的组成为阿昔洛韦15g/L，硝酸铜9g/L，去离子水19mol/L，二乙醇胺1.16mol/L，无水乙醇20mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
对比例3
本对比例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(3)所述溶胶B中的阿昔洛韦省略，即所述溶胶B的组成为利巴韦林13g/L，硝酸铜9g/L，去离子水19mol/L，二乙醇胺1.16mol/L，无水乙醇20mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
对比例4
本对比例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(3)所述溶胶B中的利巴韦林和阿昔洛韦均省略，即所述溶胶B的组成为硝酸铜9g/L，去离子水19mol/L，二乙醇胺1.16mol/L，无水乙醇20mol/L，其他条件和实施例1完全相同。
对比例5
本对比例提供了一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，除了将步骤(2)所述一次加热和步骤(3)所述二次加热均替换为室温下风干24h，其他条件和实施例1完全相同。
对比例6
本对比例提供了一种未经任何处理的铝合金。
将上述实施例1～6和对比例1～5制备得到的抗菌抗病毒铝合金，以及对比例6所述未经任何处理的铝合金进行抗菌性能测试和抗病毒性能测试，具体如下：
抗菌性能测试：按照国标GB/T 24170.1-2009《表面抗菌不锈钢第1部分：电化学法》公开的测定法，以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌种；
抗病毒性能测试：以A型流感病毒(H3N2)和猫杯状病毒(F9)作为测试病毒，所述病毒购买自广东省微生物分析检测中心，将4cm×4cm铝合金试样放置于塑料培养皿，并在试样上滴加0.1mL浓度为100TCID50/50μl的病毒溶液，在室温下作用30min；此时，通过在试样表面覆盖PET薄膜(4cm×4cm)来保持病毒溶液与试样的接触面积恒定。在使病毒溶液作用30min后，添加1900μL的SCDLP培养液，并通过吹打将病毒洗出；然后，用MEM培养液将各个反应试样稀释至10-2～10-5(10倍连续稀释)，将100μL的试样溶液接种到经培养皿培养的MDCK细胞或CRFK细胞上。使培养物静置60min，待病毒被细胞吸附后，在培养皿中的培养物上覆盖0.7％的琼脂培养基。在34℃下、在5％CO2培养箱中培养48h后，将培养物在福尔马林中固定。对亚甲蓝染色形成的噬斑数量进行计数，并计算抗病毒率。
有关抗菌性能、抗病毒性能的具体测试结果见表1。
表1
由表1可以看出如下几点：
(1)本发明所述制备方法先通过阳极氧化使得铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜，再通过两次溶胶浸泡和加热处理，使得纳米二氧化钛等抗菌抗病毒无机化合物和作为抗菌抗病毒有机化合物的利巴韦林和阿昔洛韦复合在一起，既填充在了阳极氧化膜的微孔中，又附着在了阳极氧化膜的表面，使得铝合金具有良好且持久的抗菌抗病毒性能，抗菌率≥99％，抗病毒率≥99％；而且，所述制备方法流程较短，操作简单，有利于大规模推广；
(2)对比实施例1和实施例2～4可以看出，不管是将溶胶A中的硝酸银或碘酸钠省略，或者是将溶胶B中的硝酸铜省略，虽然铝合金的抗菌率和抗病毒率均≥99％，但是抗菌率和抗病毒率均稍稍降低；
(3)对比实施例1和对比例1可以看出，将溶胶A中的钛酸丁酯省略，会使得铝合金对于金黄色葡萄球菌的抗菌率降至97％，对于猫杯状病毒(F9)的抗病毒率降至90％；
(4)对比实施例1和对比例2～4可以看出，将溶胶B中的利巴韦林和/或阿昔洛韦省略，虽然铝合金的抗菌率只是稍微降低，最低值仍为94％，但是铝合金的抗病毒率明显降低，当利巴韦林和阿昔洛韦均省略时，铝合金对于猫杯状病毒(F9)的抗病毒率仅为58％；
(5)对比实施例1和对比例5可以看出，将一次加热和二次加热均替换为室温下风干24h，不仅无法提供钛酸丁酯、硝酸银、碘酸钠和硝酸铜受热分解需要的温度，还会造成二乙醇胺、乙醇和去离子水挥发不完全，将钛酸丁酯等进行包裹，既阻碍了钛酸丁酯等分解成有效成分，又阻碍了抗菌性能和抗病毒性能的发挥。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (18)
1.一种抗菌抗病毒铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成包括钛酸丁酯0.8～1.5mol/L，硝酸银0.64～1.2mol/L，碘酸盐20～35g/L，无水乙醇14.4～27mol/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L；所述浸泡的温度为15～25℃，时间为20～45min；所述一次加热的温度为500～800℃，时间为8～25min；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡，然后取出浸泡后的铝合金进行二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成包括利巴韦林5～15g/L，阿昔洛韦4～20g/L，硝酸铜3～18g/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L，无水乙醇14.4～27mol/L；所述浸泡的温度为15～25℃，时间为8～19min；所述二次加热的温度为170～270℃，时间为11～38min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)所述阳极氧化之前，对所述铝合金进行前处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述前处理依次包括喷砂、碱洗和酸洗。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂所用砂子的粒径为50～150目。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱洗采用40～50g/L的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱洗的温度为40～65℃，时间为5～9min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗采用100～150g/L的硝酸溶液。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗的温度为20～30℃，所述酸洗的时间为0.5～2min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化在酸性氧化液中进行。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述酸性氧化液为150～210g/L的硫酸溶液。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述直流电流的电流密度为2.5～10A/dm2。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述直流电流的电源电压为18～35V。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化的处理时间为20～35min。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极氧化的处理温度为10～15℃。
16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碘酸盐包括碘酸钠、碘酸钾、碘酸钙或碘酸镁中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将铝合金依次进行喷砂、碱洗和酸洗作为前处理，然后在酸性氧化液中进行阳极氧化，在所述铝合金表面形成带有微孔的阳极氧化膜；
其中，所述喷砂所用砂子的粒径为50～150目；所述碱洗采用40～50g/L的氢氧化钠溶液，所述碱洗的温度为40～65℃，时间为5～9min；所述酸洗采用100～150g/L的硝酸溶液，所述酸洗的温度为20～30℃，时间为0.5～2min；
所述阳极氧化在150～210g/L的硫酸溶液中进行，所述阳极氧化采用直流电流，将所述铝合金作为阳极，将石墨作为阴极，所述直流电流的电流密度为2.5～10A/dm2，所述直流电流的电源电压为18～35V，所述阳极氧化的处理时间为20～35min，所述阳极氧化的处理温度为10～15℃；
(2)将步骤(1)所述阳极氧化得到的铝合金在溶胶A中浸泡20～45min，所述浸泡的温度为15～25℃，然后取出浸泡后的铝合金在500～800℃下进行8～25min的一次加热，得到抗菌抗病毒铝合金粗品；
其中，所述溶胶A的组成包括钛酸丁酯0.8～1.5mol/L，硝酸银0.64～1.2mol/L，碘酸盐20～35g/L，无水乙醇14.4～27mol/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L；所述碘酸盐包括碘酸钠、碘酸钾、碘酸钙或碘酸镁中的任意一种或至少两种的组合；
(3)将步骤(2)所述抗菌抗病毒铝合金粗品在溶胶B中浸泡8～19min，所述浸泡的温度为15～25℃，然后取出浸泡后的铝合金在170～270℃下进行11～38min的二次加热，得到抗菌抗病毒铝合金；
其中，所述溶胶B的组成包括利巴韦林5～15g/L，阿昔洛韦4～20g/L，硝酸铜3～18g/L，去离子水15～29mol/L，二乙醇胺0.75～1.64mol/L，无水乙醇14.4～27mol/L。
18.一种采用权利要求1～17任一项所述制备方法制备得到的抗菌抗病毒铝合金。
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| CN103781945A (zh) * | 2011-09-07 | 2014-05-07 | 株式会社Nbc纱纲技术 | 抗病毒铝部件及其制造方法 |
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- 2020-06-30 CN CN202010624237.2A patent/CN111763978B/zh active Active
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