新型安全且持久的抗菌涂料技术

背景技术

目前,涂料中常用的抗菌剂有天然抗菌剂、有机
抗菌剂、无机抗菌剂3大类。

1、天然抗菌剂资源丰富、
无毒副作用、使用安全,但因其耐热性差,药效持续性不长,生产受到制约,不能大规模市场化。

2、有机抗剂杀菌能力强,时效性好,但存在毒性、易迁移等不
足,常用的有异噻唑咻酮、季铵盐类、酚类等。

3、无机
抗菌剂在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性等方面存在优势,故其应用和研究越来越受到人们重视。


当下,涂料中应用广泛的无机抗菌剂主要有:无机银系抗菌剂、TiO,系列光触媒抗菌剂、氧化锌晶须复合抗菌剂及其他无机纳米抗菌剂等。

依据载体类型的不
同,银系抗菌剂又可分为沸石类、磷酸锆类、粘土类、可溶性玻璃、硅胶抗菌剂等。

作用机理是银离子从载
体中逐渐溶出后.与细菌和霉菌细胞中的一sH、一NH,等含硫、含氨的官能团发生反应,阻碍蛋白质的合成和能源来源、破坏细胞膜或细胞原生质中酶的活性,从而具有抗菌能力。

技术领域

相关研究人士通过将玻璃载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂和纳米银溶胶抗菌剂加入内墙涂料体系中,比较了3种抗菌剂在涂料中的抗菌性能和应用特性。


1.内墙抗菌涂料的制备

将水、分散剂、消泡剂、纤维素醚、抗菌剂加入分散罐中搅拌均匀,加入钛白粉、高岭土、重钙及流变助剂搅拌至无颗粒。在低速搅拌下缓缓加入净味苯丙乳液,搅拌至粉料与乳液及剩余的助剂混合均匀,用细筛网过滤包装。

2.结果与讨论

2.1 色差


将3种类型的载银抗菌剂,分别以0.3%、0.6%、0.9%(占涂料配方总量的质量分数,下同)加入到涂料配方中.成型制样,干燥7 d后测试涂膜的色差,3个月和6个月后再次测试涂膜的色差。结果如图1所示。

 
2.2 长效抗菌性

用分别添加0.6%载银抗菌剂和一种有机液态抗菌剂的涂料制样,干燥7d后测试涂膜的抗菌性,同时测试了涂料贮存3个月后和干燥的涂膜放置3个月后的抗菌性。
以大肠杆菌为例,抗菌率的测试结
果如表1所示。
 

 
同时进行了抑菌圈法实验,用卡尺量取圈的直径,大于10 mm有效,数值越大,抑菌效果越好,测试结果如图2所示。
 

 

2.3 扫描电镜图分析

用扫描电镜观察了分别添加纳米银溶胶、磷酸锆载银、自制玻璃载银的涂料与细菌作用的微观状态,分析抗菌涂料与细菌的作用过程和机理。
由图3(A)可清晰地看到涂料中粉体颗粒、成膜物质和细菌紧紧包裹在一起的状态,颗粒周围包裹的大肠杆菌长约3 um;由图3(B)可看出颗粒分布较均匀。
 

 

对图3中的a、b两点进行能谱分析,如图4所示,得到的数值如表2所示。
进一步推断粉体颗粒表面的包裹物是大肠杆菌。
 

由表2可以发现,相对b点而言,a点C元素原子百分比很高,P、Na元素的量很少,且因组成生物细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S,可推测a点测得到的P、Na来自于细菌细胞中,并且C元素含量较高。
 
3.结论
 
(1)载银抗菌剂的加入,使内墙涂料在自然光下具有较好的抗菌性能,加人量为0.6%的磷酸锆载银抗菌剂时,涂料的抗菌率可达99%。
 
(2)在显微镜下能很好地观察到颗粒与细菌的、作用状态与形貌。抗菌涂料中抗菌剂的溶出,明显能杀死或抑制细菌的生长或繁殖,破坏细胞的形态。

(3) 磷酸锆载银作为一种新型的具有吸附有毒有害气体和异味、抑菌、杀菌功能的高分子粉末层状介孔材料,解决了内墙涂料本身存在污染及不能净化室内有害气体和异味等缺点,同时起到了好的抑菌、杀菌等功效,给人民的健康生活水平和环境安全保护提供了良好的新方向。


该文摘自中国建筑材料科学研究院绿色国家重点实验室
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