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新型安全且持久的抗菌涂料技術

背景技術

目前,涂料中常用的抗菌劑有天然抗菌劑、有機
抗菌劑、無機抗菌劑3大類。

1、天然抗菌劑資源豐富、
無毒副作用、使用安全,但因其耐熱性差,藥效持續性不長,生產受到制約,不能大規模市場化。

2、有機抗劑殺菌能力強,時效性好,但存在毒性、易遷移等不
足,常用的有異噻唑咻酮、季銨鹽類、酚類等。

3、無機
抗菌劑在安全性、持久性、廣譜抗菌性、耐熱性等方面存在優勢,故其應用和研究越來越受到人們重視。


當下,涂料中應用廣泛的無機抗菌劑主要有:無機銀系抗菌劑、TiO,系列光觸媒抗菌劑、氧化鋅晶須復合抗菌劑及其他無機納米抗菌劑等。

依據載體類型的不
同,銀系抗菌劑又可分為沸石類、磷酸鋯類、粘土類、可溶性玻璃、硅膠抗菌劑等。

作用機理是銀離子從載
體中逐漸溶出后.與細菌和霉菌細胞中的一sH、一NH,等含硫、含氨的官能團發生反應,阻礙蛋白質的合成和能源來源、破壞細胞膜或細胞原生質中酶的活性,從而具有抗菌能力。

技術領域

相關研究人士通過將玻璃載銀抗菌劑、磷酸鋯載銀抗菌劑和納米銀溶膠抗菌劑加入內墻涂料體系中,比較了3種抗菌劑在涂料中的抗菌性能和應用特性。


1.內墻抗菌涂料的制備

將水、分散劑、消泡劑、纖維素醚、抗菌劑加入分散罐中攪拌均勻,加入鈦白粉、高嶺土、重鈣及流變助劑攪拌至無顆粒。在低速攪拌下緩緩加入凈味苯丙乳液,攪拌至粉料與乳液及剩余的助劑混合均勻,用細篩網過濾包裝。

2.結果與討論

2.1 色差


將3種類型的載銀抗菌劑,分別以0.3%、0.6%、0.9%(占涂料配方總量的質量分數,下同)加入到涂料配方中.成型制樣,干燥7 d后測試涂膜的色差,3個月和6個月后再次測試涂膜的色差。結果如圖1所示。

 
2.2 長效抗菌性

用分別添加0.6%載銀抗菌劑和一種有機液態抗菌劑的涂料制樣,干燥7d后測試涂膜的抗菌性,同時測試了涂料貯存3個月后和干燥的涂膜放置3個月后的抗菌性。
以大腸桿菌為例,抗菌率的測試結
果如表1所示。
 

 
同時進行了抑菌圈法實驗,用卡尺量取圈的直徑,大于10 mm有效,數值越大,抑菌效果越好,測試結果如圖2所示。
 

 

2.3 掃描電鏡圖分析

用掃描電鏡觀察了分別添加納米銀溶膠、磷酸鋯載銀、自制玻璃載銀的涂料與細菌作用的微觀狀態,分析抗菌涂料與細菌的作用過程和機理。
由圖3(A)可清晰地看到涂料中粉體顆粒、成膜物質和細菌緊緊包裹在一起的狀態,顆粒周圍包裹的大腸桿菌長約3 um;由圖3(B)可看出顆粒分布較均勻。
 

 

對圖3中的a、b兩點進行能譜分析,如圖4所示,得到的數值如表2所示。
進一步推斷粉體顆粒表面的包裹物是大腸桿菌。
 

由表2可以發現,相對b點而言,a點C元素原子百分比很高,P、Na元素的量很少,且因組成生物細胞的主要元素是C、H、O、N、P、S,可推測a點測得到的P、Na來自于細菌細胞中,并且C元素含量較高。
 
3.結論
 
(1)載銀抗菌劑的加入,使內墻涂料在自然光下具有較好的抗菌性能,加人量為0.6%的磷酸鋯載銀抗菌劑時,涂料的抗菌率可達99%。
 
(2)在顯微鏡下能很好地觀察到顆粒與細菌的、作用狀態與形貌??咕苛现锌咕鷦┑娜艹?,明顯能殺死或抑制細菌的生長或繁殖,破壞細胞的形態。

(3) 磷酸鋯載銀作為一種新型的具有吸附有毒有害氣體和異味、抑菌、殺菌功能的高分子粉末層狀介孔材料,解決了內墻涂料本身存在污染及不能凈化室內有害氣體和異味等缺點,同時起到了好的抑菌、殺菌等功效,給人民的健康生活水平和環境安全保護提供了良好的新方向。


該文摘自中國建筑材料科學研究院綠色國家重點實驗室
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