粉末塗料以其與液體塗料相似的性能特點和優異的環境效益(不含VOCs)，在塗（tú）料行業得到了廣泛（fàn）的應用，具有（yǒu）良好的發展前景。由於塗料表麵對細菌生長的（de）抑製作用越來越受到終端用戶的關注，因此對抗（kàng）菌（jun1）塗料的需求越來越大。

銀，作（zuò）為一種有效的抗菌物質，已經被人類應（yīng）用了近千（qiān）年。由於（yú）有機類抗菌物質的不（bú）穩定性（xìng），以銀為代表的無（wú）機抗菌劑發展迅速。

工業上自20世紀80年（nián）代以來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀（yín）係抗菌（jun1）劑的商業品牌。在科研領（lǐng）域，銀的載體（tǐ）近年來被廣泛研（yán）究，包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸鋯、矽等。其中分子（zǐ）篩由於其（qí）較大的離子交換性能成為近（jìn）年（nián）來（lái）的研究熱點。

然而普通的銀交換分子篩難以（yǐ）應用在粉末塗料中，這是（shì）由於在高溫下銀離子容（róng）易被破壞。這不僅造成了銀離子的損失也使得（dé）塗膜表（biǎo）麵（miàn）發生黃變。

此外，塗膜（mó）的抗菌耐久性很差（chà），反複水洗幾次後抗菌效果大大減弱。這是由於銀（yín）離子（zǐ）篩體（tǐ）係中銀釋放速率不可控，使得銀大量流失，減弱了塗膜的抗菌（jun1）性能。

為了解（jiě）決上述問題，本研（yán）究對傳統銀離子交換分子篩進行了改進，首先加（jiā）入銅離子作為保護劑防（fáng）止銀離子的破壞；其（qí）次（cì）在負載銀-銅離子的分子篩上添加了納米（mǐ）銀。

納米銀在水環境下釋放銀離子，作為銀離子的儲備倉庫，源源不斷地提供銀離子。此外（wài），將抗菌劑用親水物質包裹，親水物質不僅可促進納米銀（yín）變為銀離子，還可包（bāo）裹表麵，防止銀離子釋放速度過快。

石墨烯為超薄納米片層，使塗膜表麵（miàn）產生納米級（jí）尖峰（fēng），微生物在表麵難以生長，因此本文以石墨烯作為抗菌輔助手段也進行了（le）研究。

1 實驗和方法

本研究涉及抗菌劑製備、抗菌劑與粉末（mò）塗料混合、靜電噴塗（tú）、固化成膜幾個（gè）步驟。

抗菌劑製（zhì）備中，利用離子交換的方法將銀離子和一部分銅離子（zǐ）加入（rù）到（dào）分子篩中。納米銀加入到聚乙（yǐ）烯吡咯烷酮（PVP）的（de）去離子水溶液中，超聲振動後製成納米銀懸濁液（yè），納米銀粒徑約為50nm。

然後將納米銀懸濁液（yè）與離子交換後的分子篩混（hún）合，常溫下（xià）攪拌1h。製備親水物質溶液（yè），將甲基纖維（wéi）素鈉、海藻酸鈉（nà）和聚丙烯酰胺（àn）（PAM）以（yǐ）6∶3∶1的比例（lì）在80℃攪拌下製成（chéng）溶液。

然後將納米銀分子篩混合物加入到親水物質溶液中，攪拌至濃（nóng）稠漿（jiāng）液，烘箱幹燥後研磨，得到最終抗菌劑。

將抗菌劑按一定添加比（bǐ）例與粉末塗料混合均勻。靜電噴（pēn）塗（tú）（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗膜（mó）厚度控製在45~55μm。

粉末塗料噴板在180℃下熔融固化10min，得到平整塗膜（mó）。每個測試做3組平（píng）行實驗，控製組為不加抗菌劑的粉末塗料塗膜。抗菌劑的組成見表1。

形貌分析采用（yòng）了掃描電子（zǐ）顯微鏡。表麵顏色分（fèn）析采用了顏色分析儀（WF32）。

膜厚測量采用（yòng）膜厚儀；抗菌性能測（cè）試采（cǎi）用了ASTM E2180-07測試標準，測（cè）試菌株采用大腸杆菌ATCC25922。

每次（cì）測試抗菌性均用分光光度計測定600nm下的吸光度，保證初（chū）始細菌濃度一致。

耐久性測定進行了連續水洗過（guò）程（chéng），每次（cì）水洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然後加入0.5g洗潔劑，使用擦拭（shì）海綿以10~20kPa的壓（yā）強反複擦拭表麵60次，最後用（yòng）50mL水將表麵清洗幹淨。

2 結果與討論

2.1 抗菌劑的形貌表征

由於加入了納米銀和親水物質進行包裹，分子篩（shāi）形貌發生了很大改變，圖1中可以明顯看出分（fèn）子篩表麵覆蓋（gài）了大量納（nà）米銀，並且（qiě）有親水（shuǐ）物質包裹的（de）現象發（fā）生。

2.2 抗菌劑的初始抗菌性能

抗菌（jun1）板抗菌效果見（jiàn）圖2。

由圖2可（kě）以看出，控製組細菌數（shù）量發生了明顯變化，增長了大約2個數量級。而抗（kàng）菌板細菌數量發生了大幅度（dù）下降，尤其是（shì）在6h時，滅菌率達到了99.99%以上。

盡管6種抗菌劑顯（xiǎn）示了近似的抗菌性能（néng），但仍可以看出石墨烯的加入有利於提高（gāo）前期抗菌（jun1）效果（在1h情況下，加入石墨烯的抗菌劑的細菌數量少於不（bú）加石墨烯的試驗組）。

鈍化（huà）處理後的納米銀在溶液（yè）中更容易分散，但（dàn）從塗膜抗菌效果上看，是否鈍（dùn）化並沒有明顯區別。

2.3 抗菌劑的耐久性能

連續水洗後抗菌板（bǎn）抗菌性能的變化情況見圖3。

由（yóu）耐久性的測試結果可以發現，6種抗菌劑在水洗至第6次時，抗菌性（xìng）發生明（míng）顯改變，在第6h時開始出（chū）現大量細菌。

對於6種不同的抗（kàng）菌劑，納米銀的（de）添（tiān）加增加（jiā）了塗（tú）膜的耐久性。對比抗菌劑（jì）1和2，3以及4，5和6，可（kě）以看到鈍化處理後的納米銀效（xiào）果略好，但並不明顯；

對比抗菌劑1，3和2，4，可以發現石墨烯的加入，略微提高了（le）耐久性（xìng）；對比抗菌（jun1）劑3，5和4，6，在6h時水洗循環6次的情況下，抗菌劑3和6的細菌（jun1）數更少，證明隨（suí）著納米銀添加（jiā）量的減少，初次抗菌性並（bìng）沒有太大區別（bié），但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添加量對漆膜性能的（de）影響

由圖（tú）4可以看出（chū），5%和8%添加量時，4h內細菌數減為零；而2%添加量時直（zhí）到6.5h細菌數才減為零。此外，添加量少的情況下，細菌數在初始時刻甚至發生了增加（jiā），這也是抗菌性（xìng）能變弱的表現。

因此可以看到，在一定範圍內（nèi），抗菌劑添（tiān）加量增多能夠增強抗菌效果，但添加量（liàng）從5%繼續增（zēng）加到8%時，抗菌性提升不多。

雖（suī）然銅離子的加入會減弱銀離子的黃變，但隨著添加劑的增多，黃變程度也會增加。如圖5所（suǒ）示，隨（suí）著抗菌劑添加量的增加塗膜顏色變化值迅速增大，近似線（xiàn）性關係。

2.5 抗菌劑對（duì）塗（tú）膜光澤度和霧度（Haze）的影響

由圖6表明，在添加抗菌劑（5%）後，塗膜光澤度有所降低。納米銀和石墨烯均會降（jiàng）低塗膜的光澤度，即含（hán）有（yǒu）納米銀和石墨（mò）烯的抗菌劑塗膜光澤度最低。隨著納（nà）米銀添加量的增多，塗膜光澤度降低。

對於霧度（Haze），納米銀和石墨（mò）烯的加入引起了一定的改變，加入（rù）石墨烯的抗菌塗膜霧度值略大於不加石墨烯的塗膜。但從整體上看，6塊抗菌板塗膜與不加抗菌劑的塗膜相比差（chà）異較小。

通過本研究可得到（dào）如下結論（lùn）：

(1)由親水物質包裹的納米銀型（xíng）抗菌劑具（jù）有優異的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納米銀型抗菌劑具有優異的抗菌耐久性，水洗到第（dì）6次抗菌效果才出現減弱（每次水洗包（bāo）括了反複60次擦拭）；

(3)納米（mǐ）銀添加量（liàng）減少時塗膜耐久性有所降低；

(4)隨著抗菌劑添加量的增加，塗（tú）膜性能增加，但黃變程度也增加；

(5)添加抗菌劑對塗（tú）膜光澤度和霧度影響不大，光澤度（dù）略有降低，霧度略有增加。

結果表明，該抗菌粉末（mò）塗料具有優異的抗菌性（xìng）能和耐久性，對革蘭氏陽性菌、大腸杆菌的初次滅菌率超（chāo）過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的360次反複擦拭。

隨著抗（kàng）菌劑添加量的增加，塗膜抗菌性能提高，但黃變（biàn）程度增加。此外研究還發現，抗菌（jun1）劑的添（tiān）加對漆膜的光澤度和霧度影響（xiǎng）較小，光澤度略有降低，霧度略有（yǒu）增加。