粉末塗料以其與液體塗（tú）料相似的性能特點和優異的環境效益(不含VOCs)，在塗料行業得到了（le）廣泛的應用，具有良好的發展前景。由（yóu）於塗料表（biǎo）麵對細菌生長（zhǎng）的抑製作用越來越受到終端用戶的（de）關注，因（yīn）此對（duì）抗菌塗料的需求越來越大。

銀，作為一種有效的抗菌物質，已經被人類應用了近千年（nián）。由於有機類抗（kàng）菌物質的不穩（wěn）定（dìng）性，以銀為代表的無機抗菌劑發展迅（xùn）速。

工業上自20世紀80年代以來出現了（le）Zeomic，Novaron，AgION等（děng）銀係（xì）抗菌劑的商業（yè）品牌。在科研領域，銀的載體近年來被廣泛（fàn）研究，包括矽鋁酸鹽、粘（zhān）土、磷酸鋯、矽等。其（qí）中分子篩由於（yú）其較大的離子交換性能成為近年來的研究熱點。

然而（ér）普通的銀交換分子篩難以應用在粉末塗料（liào）中，這是由於在高溫（wēn）下銀離子容易（yì）被破壞（huài）。這不僅造成了銀離子的損失也（yě）使得塗（tú）膜表麵發生黃變。

此外，塗膜的抗（kàng）菌耐久性很差，反複水洗幾次（cì）後抗菌效果大大減弱。這是由於銀離子篩體係中銀釋放速率不可控，使得銀大量流（liú）失，減弱了塗膜的抗菌性能。

為（wéi）了解決上述問（wèn）題，本研究對傳統銀離子交換分子篩進行了改進，首先加入銅離子作為保護劑防止銀離（lí）子的破壞；其次在負載銀-銅離子的分子篩上（shàng）添（tiān）加了納米銀。

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

石墨烯為超薄納米片層，使塗膜（mó）表麵產（chǎn）生納米級尖峰，微生物（wù）在表麵難以生長，因此本文以石（shí）墨烯作為抗菌輔助手段也（yě）進行了研究。

1 實驗和（hé）方法

本研（yán）究（jiū）涉及抗菌劑製備、抗（kàng）菌劑與粉末（mò）塗（tú）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（jiāo）換的方法將銀離子和（hé）一部分銅離子加入到分子篩中。納米銀加入到聚乙烯吡咯（gē）烷酮（tóng）（PVP）的去離（lí）子水溶液中，超聲振動後製成納米銀（yín）懸濁液，納米銀粒徑約為50nm。

然後將納米銀懸濁（zhuó）液與離子（zǐ）交換後的分子篩混合，常溫下（xià）攪拌1h。製備親水物質溶液，將甲基纖維素鈉、海藻酸鈉和聚丙烯酰胺（PAM）以6∶3∶1的比例在80℃攪拌下製成溶液。

然後將（jiāng）納米銀分子篩混合物加入到親水物質溶液中，攪拌至濃稠漿液，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末塗料混合均勻。靜電噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗膜厚度控製在45~55μm。

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

形貌分析采用了掃描電（diàn）子（zǐ）顯微鏡。表麵（miàn）顏（yán）色分析（xī）采用了顏色分析儀（WF32）。

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

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

耐久性測定進行了連續（xù）水洗過程，每次水洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然後加入0.5g洗（xǐ）潔劑，使用擦拭海綿以10~20kPa的壓強（qiáng）反複擦拭表（biǎo）麵60次，最（zuì）後用50mL水將表麵清洗幹淨。

2 結果與討論

2.1 抗菌劑（jì）的形（xíng）貌表（biǎo）征（zhēng）

由於加入（rù）了納米銀和親水物質進行包裹，分子篩形貌發生了（le）很大（dà）改變，圖（tú）1中可以明顯看出分子篩表麵覆蓋了（le）大量納米銀，並且有親水物質包裹（guǒ）的現象發生。

2.2 抗菌劑（jì）的初始（shǐ）抗菌性（xìng）能

抗菌板抗菌效果見圖2。

由圖2可以看出，控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（bǎn）細菌數量（liàng）發生了大幅度（dù）下降，尤其是在6h時，滅菌率達（dá）到了99.99%以上。

盡管6種抗菌劑顯示了近（jìn）似（sì）的抗菌性能，但仍可以看出石（shí）墨烯的加入有利於（yú）提（tí）高前期抗菌效果（在1h情況下，加入（rù）石墨烯的抗（kàng）菌劑的細菌數量少於不加石墨烯（xī）的試（shì）驗組）。

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

2.3 抗菌劑的耐久性（xìng）能

連續（xù）水洗後抗菌板抗菌性能的變化情況見圖3。

由耐久性的測試結果可以發現，6種（zhǒng）抗菌劑在水洗至第6次（cì）時，抗菌性發生明顯改變，在第6h時（shí）開始出現大（dà）量細菌。

對於6種不同（tóng）的（de）抗菌劑（jì），納米銀的（de）添加增加了（le）塗膜的耐久性。對比抗菌劑1和2，3以（yǐ）及4，5和6，可以看到鈍化處理（lǐ）後的納米銀效果略好，但並不明顯；

對比抗菌劑1，3和2，4，可以發現石（shí）墨烯的加入，略微提（tí）高了耐久性；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3和6的細菌數更少，證明隨（suí）著（zhe）納米銀添加量（liàng）的減少，初次抗菌性（xìng）並沒（méi）有太（tài）大區別，但耐久性（xìng）減弱。

2.4 抗（kàng）菌（jun1）劑添加量對漆膜性能的影響

由圖4可（kě）以看出（chū），5%和8%添加量時，4h內細菌數減為零；而2%添加量時直到6.5h細菌數才減（jiǎn）為零。此（cǐ）外，添加量少的情況下，細菌數在初（chū）始時刻甚至發生了增加，這也是抗菌性能變弱的表現。

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

雖然銅離子的加入會減弱銀離子的黃變（biàn），但隨著添加劑（jì）的增多，黃（huáng）變程（chéng）度也會增加。如圖5所示，隨著抗菌劑添加量的增加塗（tú）膜顏色變化值迅速增大，近似線性關（guān）係。

2.5 抗菌劑對塗膜（mó）光澤度和（hé）霧度（Haze）的（de）影響

由圖6表明，在添加抗菌（jun1）劑（5%）後，塗膜光澤度有所降（jiàng）低。納米銀（yín）和石墨烯均會降低塗膜的光（guāng）澤度，即含有納米銀和石墨烯的抗菌劑塗膜光澤（zé）度最低。隨著（zhe）納米銀添加量的增多（duō），塗膜光澤度降低。

對於霧度（Haze），納米銀和石墨烯的加入引（yǐn）起了一定的改變（biàn），加入石墨烯的（de）抗菌塗膜霧度值略大於不加石墨烯的塗膜。但從整體上（shàng）看，6塊（kuài）抗（kàng）菌板塗膜與不加抗菌劑的塗膜相比差異（yì）較小。

通過（guò）本（běn）研究可得到如下結（jié）論：

(1)由親水物質包（bāo）裹（guǒ）的（de）納米銀型抗菌劑具有優異的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納（nà）米銀（yín）型抗菌劑具有優異的抗菌耐久性，水洗到第6次抗菌效果才出現減弱（每次水洗包括了反（fǎn）複60次擦拭）；

(3)納米（mǐ）銀（yín）添加量減少時塗膜耐久性有所降低；

(4)隨著抗菌劑（jì）添（tiān）加量的增加，塗膜性能增加，但黃變程度（dù）也增加；

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

結果表明，該抗菌粉末塗料（liào）具有優異的抗（kàng）菌性能（néng）和耐久（jiǔ）性，對革蘭氏陽性菌、大腸杆（gǎn）菌的初次滅菌率（lǜ）超過99.99%，並且（qiě）能夠經受20kPa力情（qíng）況下的360次（cì）反複擦拭（shì）。

隨著抗菌劑（jì）添加量的增（zēng）加，塗膜抗（kàng）菌性能提高，但黃（huáng）變程（chéng）度增加。此外研究還發現，抗菌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（jiā）。