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无机抗菌剂在抗菌涂料中的应用

发布时间:2020-04-23
涂料在建材领域中的地位举足轻重,既可以保护主体材料免受侵蚀,又能够起到装饰效果。众所周知,微生物广泛分布于我们的生活环境中,在温度、湿度适宜的条件下,微生物会在涂料表面大量繁殖,破坏涂料的使用性能,进而使其丧失对主体材料的保护作用。微生物通过灰尘、污水或带菌者咳嗽、打喷嚏等多种途径依附到墙面,数量不断繁殖增多,被人接触并发感染的机率大幅增加。尤其是开年疫情的影响,使得大众对于涂料的抗菌性能与要求不断提高、增加。在涂料中添加少量适应性好、能够稳定存在的抗菌剂制成抗菌涂料,可使涂料具有有效的抑菌、抗菌效果。抗菌涂料、抗菌剂的研究和应用具有很高的经济及环保效益,日益受到关注和重视。
一、抗菌剂及抗菌涂料的分类
    一般来说,抗菌剂主要分为天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂。与其他种类抗菌剂对比,无机抗菌剂具有无耐药性、无毒副作用和长效等优点,尤其是优异的耐热性和缓释性,使其在涂料应用领域更胜一筹。
 
 
(1)无机纳米抗菌剂及抗菌涂料。这是一类新型的抗菌涂料,纳米颗粒具有表面效应、界面效应,小尺寸效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应,纳米材料这一系列优异性质使得纳米抗菌剂具有更优良的抗菌效果,且安全性极高,是一种长效、耐热的抗菌剂。如纳米银具有超强的活性剂渗透性,杀菌作用是普通银的数百倍。另外,纳米银具有独特的表面电子特性,使其可以与细菌蛋白质分子上的疏基、胺基等吸电子基团形成配体,从而进一步增强抗菌效果。
(2)复合型无机抗菌剂及抗菌涂料。TiO2抗菌剂发挥作用需要光源,具有光生电子-空穴对易复合的问题。Ag+ 抗菌剂存在产品易变色等缺陷。因此很多学者致力于无机复合抗菌剂(金属离子类+光催化金属氧化物类)的开发,提高无机抗菌剂的综合性能,如Ti-Ag复合、Cu-Zn 复合等。金银等贵金属的添加可使二氧化钛吸收光波的范围从紫外线扩大到可见光,从而大大提高二氧化钛的催化活性。崔学军等将纳米TiO2/Ag复合型抗菌剂加入水性氟碳涂料中,制得了一种耐污、抗菌涂层。目前已有涂料企业采用“氯化银-二氧化钛”复合抗菌技术,将不溶性AgCl与特殊合成的TiO2 粒子紧密地结合,实现了Ag+的按需、可控、持续释放性。
(3)抗菌涂料抗菌成分释放机理的研究。抗菌成分的释放速率对家装涂料抗菌效果具有较大的影响。DiegoMeseguerYebra等关于杀生剂释放速率的影响因素研究表明:抗菌涂料的孔隙率、涂料表面裂痕数量、涂层的粗糙度、抗菌涂层外面的生物膜层等因素都会影响抗菌涂料中抗菌成分的释放速率。涂料孔隙率越大、表面裂痕越多、涂层越粗糙,涂料中抗菌成分的释放速率越快。抗菌涂层外生物膜层会降低抗菌成分的释放速率。Kawahara等在无机填料中掺入银沸石抗菌剂达到了较好的抗菌作用,载体沸石和磷灰石等释放 Ag+ 的速率
慢、浓度低,利用这种缓释作用可达到长期抑菌效果。严建华等人研究了热处理工艺对载银天然沸石Ag+的释放性能和抗菌长效性的影响,热处理工艺使载银天然沸石中的蒙脱石和斜发沸石晶格畸变,其释放速率得以控制,载银天然沸石经过热处理后获得良好的Ag+缓释性能,具有良好的抗菌耐久性。
二、抗菌涂料的现行标准与规范
我国抗菌涂料检测国家标准有《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果标准》(GB/T21866-2008)、《光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价标准》(GB/T23763-2009) 、《漆膜耐霉菌性测定法》(GB/T1741-2007)等,行业标准有《抗菌涂料标准》(HG/T3950-2007) ,具体要点如下表1所示。这些标准为我国抗菌涂料抗细菌和抗霉菌性能的定性定量检验,以及抗菌涂料行业的规范发展起到了推动作用。
 
 
总之,随着科技的发展和生活水平的提高,人们对居住、工作和生活的环境卫生要求进一步提高,使用抗菌涂料是人们实现健康生活的有效途径之一。

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