粉末塗料以其與液（yè）體塗料（liào）相似的性（xìng）能特點和（hé）優異的環境效益(不含VOCs)，在塗料（liào）行業得到了廣泛的應用，具有（yǒu）良好的發（fā）展前景（jǐng）。由於塗料表麵對細菌生長的抑製作用越來越受到終端用戶的關（guān）注，因此對抗菌（jun1）塗料的需求越（yuè）來越大。

銀，作為一種有效的（de）抗菌物質，已經被人類（lèi）應用了近千年。由於有機類抗菌物質（zhì）的不穩定性，以銀為代（dài）表的無機（jī）抗菌劑發（fā）展迅（xùn）速（sù）。

工業上自20世紀80年代（dài）以來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀係抗菌劑的商業品牌。在科研領域，銀的載體近年來被廣泛研究（jiū），包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸鋯、矽等。其中分子篩由於其較大的離子交換性能成為近年來的研究（jiū）熱點。

然而普（pǔ）通的銀（yín）交換分子篩難以應用在粉末塗料中，這是（shì）由於在高溫下銀離子容易被破壞。這（zhè）不僅（jǐn）造成了銀離子的損失也使得塗膜表麵發生黃變（biàn）。

此外，塗膜的抗菌耐久性很差，反複（fù）水洗幾次後抗菌效果大（dà）大（dà）減弱（ruò）。這是由於銀離子篩體係中銀釋放速率不可控，使（shǐ）得銀大量流（liú）失，減弱（ruò）了塗膜的抗菌性能。

為了解決（jué）上述問題，本（běn）研究對傳（chuán）統銀（yín）離子交（jiāo）換分子篩進行了改進，首（shǒu）先加入銅離子作為保護劑防止銀離子的破壞；其（qí）次在負載銀-銅離子的分子篩上添加（jiā）了納米銀。

納米銀在水環（huán）境下釋放銀離子，作為銀離子的儲備倉庫，源源不（bú）斷地提供（gòng）銀離（lí）子。此（cǐ）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變為銀離子，還可包（bāo）裹表麵，防止銀離（lí）子釋放速度過快。

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

1 實驗和方法

本研究涉及抗菌劑製備、抗菌劑（jì）與粉末塗料混合、靜電噴塗、固化成膜幾個步驟。

抗菌劑製備中，利用離子交換的方法將銀離子和一部分銅離子加入到分子篩中。納米銀加入到聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的去離子水溶液中，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與離子交換後的分子篩混合，常溫下攪拌（bàn）1h。製備親水（shuǐ）物質溶液，將甲基纖維素鈉、海藻酸鈉和聚丙烯（xī）酰胺（PAM）以6∶3∶1的（de）比例在80℃攪（jiǎo）拌下製成溶液。

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

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

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

形貌分（fèn）析采用了掃描電（diàn）子顯微鏡。表麵顏色分析采用了（le）顏色分（fèn）析儀（WF32）。

膜厚測量采用（yòng）膜厚儀；抗菌（jun1）性能測試采用了ASTM E2180-07測試標準，測試菌株采（cǎi）用（yòng）大腸杆菌ATCC25922。

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

耐久性測定進行了（le）連續水洗過程，每次水洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然（rán）後加入0.5g洗潔劑（jì），使用擦拭海綿以10~20kPa的壓（yā）強反複擦拭表麵（miàn）60次，最後（hòu）用50mL水將表麵清洗（xǐ）幹（gàn）淨。

2 結果與（yǔ）討論

2.1 抗菌劑的形貌表征

由於加入了納米銀（yín）和親水（shuǐ）物質進行包裹，分子篩（shāi）形貌發生了很（hěn）大改變（biàn），圖（tú）1中可（kě）以明顯看出分子篩表麵覆蓋了大量納米銀，並且有親水物質包裹的現象發生（shēng）。

2.2 抗菌劑的初始抗菌性能

抗菌板抗菌效果見圖2。

由（yóu）圖（tú）2可以看出，控（kòng）製組細菌數量發生了明顯變化，增長了大約2個數量級。而（ér）抗菌板細菌數量發（fā）生了大（dà）幅度下降，尤其是在6h時，滅菌率達到了99.99%以上。

盡管6種抗菌劑（jì）顯示了近似的抗菌性能，但仍可以看出石（shí）墨烯的加入有利於提高前期抗菌效果（在（zài）1h情況下，加入石墨烯的抗菌（jun1）劑的細（xì）菌數量少於不（bú）加石墨（mò）烯（xī）的試驗組）。

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

2.3 抗（kàng）菌劑的耐久性能

連續水洗後抗菌板抗菌性（xìng）能的變化情況見圖3。

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

對（duì）於6種不同的抗菌劑，納米銀（yín）的添加增加（jiā）了塗膜的耐久性。對比抗菌劑1和2，3以及4，5和6，可以看到鈍化處理後的納（nà）米銀效果略好，但並不明（míng）顯；

對比抗（kàng）菌（jun1）劑1，3和2，4，可以發（fā）現石墨烯的加入，略（luè）微提高（gāo）了耐久（jiǔ）性；對比抗菌劑3，5和4，6，在6h時水洗循環6次的情況下，抗菌劑（jì）3和6的細菌數更少，證（zhèng）明隨著納米銀（yín）添（tiān）加量的減（jiǎn）少，初次抗菌性並（bìng）沒有太大區別，但耐久性減（jiǎn）弱。

2.4 抗菌劑添加量（liàng）對漆膜性能的（de）影響

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

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

雖然銅離（lí）子的加入會（huì）減弱銀離子的黃（huáng）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（huà）值迅速增大，近似線性關係。

2.5 抗（kàng）菌劑對塗膜光澤度和霧（wù）度（Haze）的影響

由圖6表明，在添加抗菌劑（5%）後，塗膜光澤（zé）度有所降低。納米銀和石墨烯均會降低塗膜的光澤度，即（jí）含（hán）有納（nà）米銀和石墨烯的（de）抗菌劑塗膜光澤度最（zuì）低。隨（suí）著納米（mǐ）銀添加量（liàng）的增多，塗膜（mó）光澤（zé）度降低。

對（duì）於霧度（Haze），納米銀和石墨烯的加入引起了一（yī）定的改變，加入石墨烯的抗菌塗膜霧度值略大於不加石（shí）墨烯的塗膜（mó）。但從整體上（shàng）看，6塊抗菌板塗膜與（yǔ）不加抗菌劑的塗膜相比（bǐ）差異較（jiào）小。

通過（guò）本研究可得到如下結論：

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

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

(3)納（nà）米銀添加量減少時塗膜耐久性有所降低（dī）；

(4)隨著抗菌劑添加量的增加，塗膜性能增加，但（dàn）黃變程度也增加；

(5)添加抗菌劑對塗膜光澤度和霧度影響不（bú）大，光澤度略有降低，霧度（dù）略有（yǒu）增加。

結果表明，該抗（kàng）菌粉末塗料具有優異的抗菌性能和耐久性，對革蘭氏陽性菌、大腸杆菌的初次（cì）滅菌（jun1）率超過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況（kuàng）下的360次（cì）反（fǎn）複擦拭。

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