家中墻面發(fā)霉,即墻壁外表面和內(nèi)部的細菌、霉菌繁殖造成的污染,非常嚴重地威協(xié)著人們的身體健康,影響著人們的生活質(zhì)量,普通的防霉殺菌涂料使用毒性較大,各種TVOC和甲醛超標,不安全,殺菌劑又易溶出,耐久性差,加上不能承受反復的洗刷與消毒,限制了其應用。所以開發(fā)一種高效、無毒(低毒)且具有優(yōu)良耐久性的防霉殺菌涂料是非常必要的。國內(nèi)外大量研究表明,無機抗菌粉體如羥基磷灰石、磷酸鉻、沸石、硅酸鹽、二氧化鈦、活性炭等和銀的化合物、銀離子等復合的涂料具有抗菌、抗霉、無毒、無味、抗菌耐久性好等特點。本研究利用溶膠一凝膠法制備出高效的抗菌超細粉體,再將其配人丙烯 . 酸涂料中制礙一種新型抗茵涂料。該涂料可廣泛應用于食品廠、釀造廠、制藥廠、醫(yī)院、高級賓館及家庭等場所。
抗菌涂料是通過添加具有抗菌功能并能在涂膜中穩(wěn)定存在的抗菌劑而制成的,近些年,抗菌涂料的研究比較活躍,隨著全球環(huán)保呼聲的日益高漲,抗菌涂料越來越受到消費者以及企業(yè)的青睞。
目前,涂料中所使用的抗菌劑主要有天然抗菌劑、無機抗菌劑和有機抗菌劑三大類。各類抗菌劑都有其相對應的抗菌機理,對于同種細菌,不同種類抗菌劑的作用機理不同。
表1三類抗菌劑的特性比較
Table 1 Characteristics comparison among three kinds of antibacterial agents
1、 抗菌性紫外涂料案例
紫外光(UV)固化涂料是一種新型涂料品種,與傳統(tǒng)涂料采用自然干燥或熱固化工藝不同,該涂料是經(jīng)紫外光照射后發(fā)生光化學反應,使涂層快速聚合和交聯(lián),從而達到固化成膜的目的,UV固化涂料具有能量利用率高、適用熱敏基材、無揮發(fā)性有機物(VOC)污染、成膜速度快、涂膜性能高和適合連續(xù)化大生產(chǎn)的特點,屬新一代環(huán)境友好型涂料,紫外光固化涂料廣泛涉及地板、家具、兒童玩具、手機、化妝品包裝及一些高檔辦公用品的涂飾等領域,這些都在很大程度上關系到人體健康,因此開發(fā)具有抗菌功能的紫外光固化涂料具有重要的社會意義。
三丁基對乙烯基芐基氯化鏻、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨復配物
表2紫外光固化抗菌涂料的基本配方
Tab.2 The basic formula of UV curable antimicrobial coating
表3紫外光固化抗菌涂料的理化性能
Tab.3 The physical and chemical properties of UV curable antimicrobial coating
從圖1中可知,不添加抗菌單體,抗菌涂料的細菌存活數(shù)較高;添加抗菌單體之后,隨著暴露時間的延長,細菌存活數(shù)不斷降低;在暴露時間固定的情況下,抗菌劑用量越多,細菌存活數(shù)降低,抗菌劑質(zhì)量分數(shù)達到20%時,暴露120 min后,細菌菌落總數(shù)存活數(shù)低于10 個/mL,表明抗菌涂料具有良好的抗菌性能。
圖1 紫外光固化抗菌涂料的抗菌性能
Fig.1 The antibacterial properties of UV curable
antimicrobial coatings
2、 抗菌性粉體涂料
2.1抗菌粉體制備
以化學純的N a 3 P0、AgN 0 3 、Cu(N O ) 3 ) 2 、Zn(N 0 3 ) 2 ,明膠等為主要原料,采用溶膠一凝膠法分別制備出Ag 3 PO4 、Ag 3 PO 4 -Zn 3 (PO 4 ) 2 (Ag-Zn復合)、Ag 3 PO 4 -Cu 3 (PO 4 ) 2(Ag-Cu復合)及Ag 3 PO4 -Zn 3 (PO 4 ) 3 -Cu 3 (PO 4 ) 2 (Ag-Zn-Cu復合)的超細抗菌粉體。其制備工藝流程如下:
AgN 0 3 或AgN 0 3 +Cu(N 0 3 ) 2 或AgN 0 3 +Zn(N 0 3 ) 2 或AgN 0 3 +Zn(N 0 3 ) 2 +Cu 3 (N O )
2.2 抗菌涂料樣品的制備
將上述抗菌粉體分別加入丙烯酸涂料中攪拌均勻。抗茵涂料配比見表1,將抗菌涂料分別涂刷到40 m m ×40 m m 水泥塊上,自然干燥后得一組抗菌涂料樣品備用;另一組
涂刷不加抗菌粉體的丙烯酸涂料,自然干燥,以做對照實驗用。
表4 抗菌涂料的配方
表5 樣品抗菌性試驗結(jié)果
2.3分析討論:日本學者在無機抗菌粉體的合成與應用方面做了許多研究工作。他們對沸石、磷酸三鈣、磷酸鍺、羥基磷灰石等載銀載鋅載銅的抗茵劑的安全性進行過系統(tǒng)試驗。這些實驗包括動物的口試與皮試,急性毒性試驗和皮膚刺激性試驗。用LD 50(致半數(shù)動物死亡的試驗量)表示毒性試驗結(jié)果。結(jié)果表明口試的LD 50>5000 m g/kg,皮試的LD 50>2 000m g/kg,皮膚刺激試驗無不良反應。這一結(jié)果證明,包括本研究制備的抗菌劑在內(nèi)的無機抗菌劑安全性好,無毒副作用。
3、抗菌內(nèi)墻涂料
乳膠漆內(nèi)含有大量的水和有機物質(zhì),它們是病菌和藻類等微生物生長的養(yǎng)料,在一定的環(huán)境下,各類微生物就會在內(nèi)墻乳膠涂膜上大量繁殖,侵蝕涂料,進而影響乳膠漆的性能和使用價值。為此,控制和消滅有害病菌的生長和繁殖,在當今仍是科技領域內(nèi)的重要課題,并不斷受到關注。保持環(huán)境清潔無污染是防止病菌大量繁殖,阻止其對人類感染的一種切實可行的途徑。而使用抗菌材料是實現(xiàn)環(huán)境清潔無污染的最為簡單有效的方法?
表6 墻乳膠漆的基本配方
圖2 膠漆制備工藝流程
表7 抗菌劑對大腸桿菌的抗菌效能
抗菌試驗結(jié)果表明:
(1)隨著zn2+與殼聚糖濃度的增大,它們對大腸桿菌的抑菌效果越好。濃度為2.5×10。3 g/L的zn2+與0.75%的殼聚糖對大腸桿菌的滅菌率能夠達到90%。
(2)在濃度相近的情況下,Zn2+對大腸桿菌的抗菌效果比殼聚糖抗菌效果要好得多。