CN103443042A

Antimicrobial action of Cu, Cuo and Cu2O nanoparticles on glass surfaces and durable coatings

Abstract

Transparent cover glass for applications such as but not limited to touch screen devices, which has antimicrobial properties, including antibacterial, antifungal, and antiviral. Antimicrobial glass contains Cu or Cu2O nanoparticles on the glass surface. The antimicrobial glass may also have a fluorosilane coating or other coatings on the surface to facilitate cleaning of the glass. In addition, a glass surface is described having an antibacterial or antimicrobial surface and a protective coating on the surface that does not inhibit the antimicrobial or antimicrobial properties of the glass. The invention also relates to a preparation method of the product.

CN103443042A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 18

Term

5.5 yearsto projected expiry

Projected expiry 28 March 2032, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today
  5. Projected expiry

29 claims: 4 independent, 25 dependent

  1. 1
    一种抗微生物玻璃制品,所述抗微生物玻璃制品包含玻璃基材和在玻璃表面上的含 铜纳米颗粒,所述含铜纳米颗粒选自Cu°纳米颗粒、Cu 2 0纳米颗粒及其组合, 其中,所述玻璃的抗菌对数减少值2 1,抗病毒对数减少值2 1。
  2. 2
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃的透光率大于或等于80%。
  3. 3
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃基材选自:碱性铝硅酸盐玻 璃、碱性铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃及其组合。
  4. 4
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃的抗菌对数减少值2 3。
  5. 5
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃的抗病毒对数减少值2 3。
  6. 6
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃的抗菌对数减少值2 5o
  7. 7
    如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃的抗病毒对数减少值2 5。 如权利要求1所述的玻璃制品,其特征在于,所述玻璃是化学强化玻璃。
  8. 8
    9. 一种制备具有抗微生物活性的涂覆了 Cu纳米颗粒的玻璃制品的方法,所述方法包 括以下步骤: 提供玻璃基材,所述玻璃基材选自:碱性铝硅酸盐玻璃、碱性铝硼硅酸盐玻璃和钠钙玻 璃; 用CuO纳米颗粒涂覆所述玻璃基材; 在1个大气压的环境压力下,在%中加热涂覆了 CuO纳米颗粒的玻璃,将纳米颗粒与 玻璃基材表面烧结在一起; 在离子交换浴中对经烧结的玻璃进行化学强化; 在出中将CuO纳米颗粒还原成Cu纳米颗粒;以及 施涂氟硅烷涂层,以得到其上具有还原的Cu纳米颗粒的离子交换玻璃。
  9. 9
    10. 一种制备具有抗微生物活性的含Cu 2 O纳米颗粒的玻璃制品的方法,所述方法包括 以下步骤: 提供玻璃基材,所述玻璃基材选自:碱性铝硅酸盐玻璃、碱性铝硼硅酸盐玻璃和钠钙玻 璃; 用CuO纳米颗粒涂覆所述玻璃基材; 在1个大气压的环境压力下,在%中加热涂覆了 CuO纳米颗粒的玻璃,将纳米颗粒与 玻璃基材表面烧结在一起; 通过离子交换强化玻璃; 在出中将CuO纳米颗粒还原成Cu纳米颗粒,时间为5分钟至2小时; 将Cu纳米颗粒受控氧化成Cu 2 O纳米颗粒; 以及 施涂氟硅烷涂层,以得到其上具有Cu 2 O纳米颗粒的离子交换玻璃。
  10. 10
    11. 如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述将CuO纳米颗粒还原成Cu纳米颗粒 包括在275Ό -350Ό的温度范围内的H 2 气氛中进行加热。
  11. 11
    12. 一种抗微生物的化学强化玻璃制品,其包含:沉积在该化学强化玻璃制品的至少 一个表面上的一组选定的金属或金属氧化物纳米颗粒中的至少一种;以及沉积在其上具有 纳米颗粒的玻璃表面上的保护层。
  12. 12
    13. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述保护层选自硅酸钠和聚烷基硅氧烷/ 倍半硅氧烷。
  13. 13
    14. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述纳米颗粒选自下组:铜(0)、铜(I)氧 化物、铜(II)氧化物、银(0)、银 ⑴ 氧化物、鎳(0)、钳(0)、耙(0)、金(0)和锌(0)纳米颗 粒,及其混合物。
  14. 14
    15. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述玻璃在具有纳米颗粒和保护涂层的 玻璃上还具有低表面能涂层。
  15. 15
    16. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,所述低表面能涂层具有末端全氟化部分, 选自下组:通式为A x -Si-B 4 _ x 的硅烷,其中A是全氟烷基Rf一、全氟烷基封端的全氟聚醞、全 氟烷基-烷基、氟烯坯硅烷和烯坯硅烷的共聚物、以及氟烷基硅烷和亲水性硅烷的混合物, B是C1、乙酰氧基[CH 3 -C(0)-0-]或者烷氧基,x=l或2 ;并且所述低表面能涂层的厚度范围 为 0. 5nm 至 20nm。
  16. 16
    17. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,与抗微生物化学强化玻璃结合的低表面 能涂层的骨架链长从硅原子到其末端在lnm至20nm的范围内,所述骨架链选自下组:(a) 碳原子和(b)碳原子和氧原子的组合。 1 如权利要求15所述的制品,其特征在于,与抗微生物化学强化玻璃结合的低表面 能涂层是化学式为(R f1 ) x - Si (OR) -的全氟烷基烷氧基硅烷,其中x=l或2,R F1 部分是碳链 长度在lnm至10nm的碳原子范围内的全氟烷基基团,0R是乙酰氧基、-0(¾或者。见出。
  17. 17
    19. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,与抗微生物化学强化玻璃结合的低表面 能涂层是化学式为(R0)T-Si- :(CH 2 ) 3 -OCF 2 -CF 2 - [OCF 2 -CF 2 -CF 2 ] n -F] z 的全氟聚醞 烷氧基硅烷,其中z=l或2, η是足以使得[((¾) 3 -OCF 2 - CF 2 - [OCF 2 - CF 2 - CF 2 ] n - F]的链 长在 2nm 至 20nm 范围内的整数,RO=CH 3 O- CH 3 -CH 2 O-或者 CH 3 C (0) 0-。
  18. 18
    20. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,与抗微生物化学强化玻璃结合的低表面 能涂层是化学式为(RO) 4z —Si — [ (CH 2 ) x — (CF 2 )『—CF 3 ] z 的全氟烷基烷基烷氧基硅烷, 其中x+y是其总和足以使得:(CH 2 ) X — (CF 2 ) y —CF 3 ]的长度在2nm至20nm范围内的整数, 前提是 y 2 χ, ζ 是 1 或 2, RO=CH 3 O- CH 3 -CH 2 O-或者 CH 3 C (0) 0-。
  19. 19
    21. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,所述玻璃上的低表面能涂层的形式为玻 璃表面上的涂层域,所述涂层域的厚度在0. 5nm至10nm的范围内,在存在所述涂层域的情 况下所述玻璃具有抗微生物活性。
  20. 20
    22. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,所述低表面能涂层是连续涂层,在玻璃表 面上的厚度范围为0.5nm至10nm,并且在存在所述涂层的情况下,玻璃保留功能性的同时 具有抗微生物活性。
  21. 21
    23. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,所述低表面能涂层的厚度范围为lnm至 5nm o
  22. 22
    24. 如权利要求15所述的制品,其特征在于,所述低表面能涂层的厚度范围为lnm至 3nm o
  23. 23
    25. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述玻璃选自钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻 璃和碱性铝硼硅酸盐玻璃。
  24. 24
    26. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述玻璃的抗病毒对数减少 2 O
  25. 25
    27. 如权利要求12所述的制品,其特征在于,所述玻璃的抗菌对数减少〉2。 2 —种制备抗微生物化学强化玻璃制品的方法,所述方法包括: 提供化学强化玻璃制品; 提供水分散的含铜纳米颗粒; 将纳米颗粒沉积在玻璃制品的至少一个表面上,并干燥制品; 提供分散在流体中的保护材料; 在其上具有纳米颗粒的至少一个表面上沉积保护材料,并干燥制品; 烧结在至少一个表面上具有纳米颗粒和保护材料的玻璃制品; 提供离子交换浴并用该离子交换浴对烧结制品进行处理;以及 在275°C -325Ό的温度范围内,在还原气氛中对经离子交换的制品进行还原,持续时 间为1-2小时。
  26. 26
    29. 如权利要求28所述的方法,其特征在于,采用喷涂、浸涂或旋涂将纳米颗粒沉积在 至少一个玻璃表面上。
  27. 27
    30. 如权利要求28所述的方法,其特征在于,采用喷涂、浸涂或旋涂将保护材料沉积在 至少一个玻璃表面上。
  28. 28
    31. 如权利要求28所述的方法,其特征在于,在选自空气和惰性气体的气氛中,在 600Ό -700Ό的温度范围内进行烧结,持续时间为0. 5-3小时。
  29. 29
    32. 如权利要求28所述的方法,其特征在于,离子交换在370Ό -450Ό的温度范围内进 行10分钟至3小时的时间。
Independent claims29