粉末塗料以其與液體塗料相似的性（xìng）能特點和優異（yì）的環境效益（yì）(不含（hán）VOCs)，在塗料行業得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。由於塗料表麵對細菌生長的抑製作用（yòng）越來越受到終端用戶的關注，因此對（duì）抗菌塗（tú）料的（de）需（xū）求越來越大。

銀，作（zuò）為一（yī）種有效的抗菌物（wù）質，已經被人類應用了近千年。由於有機類抗菌物質的不穩定性，以銀為代表的（de）無機抗菌劑發展迅速。

工業上自20世紀80年代以來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀係抗菌劑的商業品牌。在科研領域，銀的（de）載體近年來被廣泛研究，包括矽鋁酸（suān）鹽、粘土（tǔ）、磷酸（suān）鋯、矽等。其中（zhōng）分（fèn）子篩由於其較大的（de）離（lí）子交換性能成為近（jìn）年來的研究熱（rè）點。

然（rán）而普通的銀交換分子篩難以應用在粉末塗料（liào）中，這（zhè）是由於在高溫下銀離子容易被破壞。這不僅造成了銀離子的損失也使得塗膜表麵（miàn）發生黃變。

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

為了解決（jué）上述問題，本研究對傳（chuán）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子（zǐ）的破壞；其次在負（fù）載（zǎi）銀-銅離子的分子篩上添加了納米銀。

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，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，還可包裹（guǒ）表（biǎo）麵，防止銀離子釋放速度過（guò）快。

石墨（mò）烯為超薄納米片層，使（shǐ）塗膜表麵產生納米級尖峰，微生物在表麵難以（yǐ）生長（zhǎng），因此本文以（yǐ）石墨烯作為抗菌輔助手段（duàn）也進行了（le）研（yán）究。

1 實驗和方法

本研究涉及抗菌（jun1）劑製備、抗菌劑與粉末塗料混合、靜電噴塗、固化成膜幾個步驟（zhòu）。

抗菌劑（jì）製備中，利用離（lí）子交換的（de）方法（fǎ）將銀離子和一部分銅離子加入到分子篩中。納米銀加（jiā）入到聚乙烯吡（bǐ）咯烷酮（PVP）的去離子水（shuǐ）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（zhuó）液與離子交換後的分子篩混合，常溫下攪拌1h。製備親水物質溶液，將甲基纖（xiān）維素鈉、海藻酸鈉（nà）和聚丙烯酰胺（PAM）以6∶3∶1的比例在80℃攪拌下製成溶液。

然後將納米銀分子（zǐ）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（gàn）燥後研磨，得到最終抗菌劑。

將（jiāng）抗菌劑按一（yī）定添加（jiā）比例與粉末塗料混合均（jun1）勻。靜電噴塗（tú）（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗膜厚度控製在45~55μm。

粉末塗料（liào）噴板在180℃下熔融固化10min，得到平整塗膜。每個測試（shì）做3組平行實驗，控製組為不（bú）加抗菌劑的粉末塗（tú）料塗膜（mó）。抗菌劑的組（zǔ）成見表1。

形貌分析采用了掃（sǎo）描電（diàn）子顯微鏡（jìng）。表（biǎo）麵顏色分析采用了顏色分析儀（WF32）。

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

每次測試抗菌（jun1）性均用分光光度計測定600nm下的吸光度，保（bǎo）證初始細菌（jun1）濃（nóng）度一致。

耐久性測定進行（háng）了連續水洗過程，每次水洗如（rú）下：使用20mL水潤濕表麵，然後加（jiā）入0.5g洗潔劑，使用擦拭海綿以10~20kPa的壓（yā）強反複擦拭表麵60次，最後（hòu）用50mL水將表麵清洗幹淨（jìng）。

2 結果與討論

2.1 抗菌劑的形貌表（biǎo）征

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

2.2 抗（kàng）菌劑的初始抗菌性能

抗菌板抗菌效果見圖2。

由圖2可以看出，控製組細菌數（shù）量發（fā）生了明顯變化（huà），增（zēng）長了大約2個數量級。而抗（kàng）菌板細（xì）菌數量發生了大幅度下降（jiàng），尤其是在6h時，滅菌率達到了（le）99.99%以上。

盡管6種抗菌劑顯示了近似（sì）的抗菌性能，但仍可以看出石（shí）墨烯的加入有（yǒu）利於提高前期抗菌效果（guǒ）（在1h情況下，加入石墨烯的抗菌劑的細菌數量少於不加石墨烯的試驗組）。

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

2.3 抗菌劑（jì）的耐久性能

連續水洗後抗菌板抗菌性能（néng）的變化情況見圖3。

由耐久性的測試結果可以發現（xiàn），6種（zhǒng）抗菌劑在水洗（xǐ）至第6次時（shí），抗菌性發生明顯改變，在第6h時開（kāi）始出現大量細菌。

對於6種不同（tóng）的抗菌劑，納米銀的添（tiān）加（jiā）增加了塗膜的耐（nài）久性。對（duì）比抗（kàng）菌劑1和2，3以及4，5和6，可以看到鈍（dùn）化處理後的納（nà）米（mǐ）銀效果略好，但並不明顯（xiǎn）；

對比抗菌劑1，3和2，4，可以發現（xiàn）石墨烯的加入，略微提高了耐久性；對比抗（kàng）菌劑3，5和（hé）4，6，在6h時水洗循環6次（cì）的（de）情況下，抗菌劑3和6的細菌數更少，證明隨著納米銀添（tiān）加量（liàng）的減少，初次抗（kàng）菌性並沒有太大區別，但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添（tiān）加量對漆膜性能的影響

由圖4可以看出，5%和8%添加量時，4h內細菌數減為零（líng）；而2%添加量時（shí）直到（dào）6.5h細（xì）菌（jun1）數才減為（wéi）零。此（cǐ）外，添加量少的情況下，細菌（jun1）數在初始時刻甚（shèn）至發生了增加（jiā），這也是抗菌性能變弱（ruò）的表現。

因此（cǐ）可以看到，在一定範圍內（nèi），抗菌劑添（tiān）加量（liàng）增多（duō）能夠增強（qiáng）抗菌（jun1）效果，但添加量（liàng）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，但隨著添（tiān）加劑（jì）的增多，黃變程度（dù）也（yě）會增加。如圖5所示，隨著抗菌劑添加量的增加塗膜顏色變（biàn）化值迅速增大，近似線性（xìng）關係。

2.5 抗菌劑對塗膜光澤度和霧度（Haze）的影（yǐng）響

由圖6表（biǎo）明，在添加（jiā）抗菌劑（jì）（5%）後，塗膜（mó）光澤度有所降低。納米銀和石墨烯均會降低塗膜的光澤度，即含有納米銀和石墨烯的抗菌（jun1）劑塗膜光澤度最低。隨著納米銀添加量的增多，塗膜（mó）光澤度降低。

對於（yú）霧度（Haze），納米銀和（hé）石墨烯的加入（rù）引起了一定的改變，加入石墨烯的抗菌（jun1）塗（tú）膜霧度值（zhí）略（luè）大於不加石墨烯的塗（tú）膜。但從整體上看，6塊抗菌板塗膜與不加抗菌（jun1）劑的塗膜相（xiàng）比差異較小。

通過本（běn）研究可得到如（rú）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（jun1）效果，6h內表麵無細菌（jun1）；

(2)納米銀型抗菌劑（jì）具（jù）有優異的抗菌耐（nài）久性，水洗到第6次抗菌效果才出現減（jiǎn）弱（每次水洗包（bāo）括了反複（fù）60次擦拭）；

(3)納米銀添（tiān）加量減少時塗膜耐久性有所降低；

(4)隨著抗菌劑添（tiān）加量的增加，塗（tú）膜性能增（zēng）加，但黃變程度也增加；

(5)添加抗菌劑對塗膜光（guāng）澤（zé）度和霧（wù）度影響不大，光澤度略有降低，霧度略有增加（jiā）。

結果表明，該（gāi）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、大腸杆菌的初次滅菌率超過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的360次反複擦拭。

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），抗菌劑的添加對漆（qī）膜的光澤度和霧度影響較小，光澤度略有降低，霧度略（luè）有增加。