粉末塗料以其與液體（tǐ）塗料相似的性能特點和優異的環境（jìng）效益(不（bú）含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（tú）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）菌塗料的需求越來越大。

銀，作為一種有效的抗菌物質，已（yǐ）經被人類應用了近千年。由於有機類抗菌物質（zhì）的（de）不穩定性，以銀為代表的無機抗菌劑發展迅速。

工業上自（zì）20世（shì）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，銀的載體近年來被廣泛研究，包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸鋯、矽等。其（qí）中分（fèn）子（zǐ）篩由於其較（jiào）大（dà）的離子交換性（xìng）能成為近（jìn）年來的研究熱點。

然（rán）而普通的銀交換分子（zǐ）篩難以應用在粉末塗料中，這是由於在高溫（wēn）下銀（yín）離子容易被破壞。這不僅造成了銀離（lí）子的損失也使得塗膜表麵發生黃變。

此外，塗膜的抗菌耐久性很差，反複水（shuǐ）洗幾次後抗菌效果（guǒ）大大（dà）減（jiǎn）弱。這是由於銀離子篩（shāi）體係中銀釋放速率不（bú）可控，使得銀大量流失，減弱了塗膜的抗菌性能。

為了解決上述問題，本研究對傳統銀離子交（jiāo）換分子篩進行了改進（jìn），首（shǒu）先加入銅（tóng）離子作為保護劑防止銀離子的破壞；其次在負（fù）載銀-銅離（lí）子的分子篩上添加了（le）納米銀。

納米銀在水環（huán）境下（xià）釋放銀離子，作為銀離（lí）子的儲（chǔ）備倉庫，源源（yuán）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，使塗膜表麵產（chǎn）生納米級尖峰，微生（shēng）物（wù）在表（biǎo）麵難以生（shēng）長，因此本文以石墨烯作為抗菌輔助手段也進行了研究。

1 實驗和方（fāng）法

本研究涉及抗菌劑製備（bèi）、抗菌劑與粉末（mò）塗料混合、靜電噴塗、固（gù）化成（chéng）膜幾個步驟。

抗菌劑製備中，利用（yòng）離（lí）子交換的方法將銀離子和一（yī）部分銅離子加入到分子（zǐ）篩中。納米（mǐ）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（hòu）製成納米銀懸濁液，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1h。製備親水物質溶液，將甲（jiǎ）基纖維（wéi）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（xià）製成溶液。

然（rán）後將納米銀分子篩混合（hé）物加入（rù）到親水物質溶液（yè）中，攪拌至濃稠漿（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例與粉末塗料混合均勻（yún）。靜電噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗膜厚（hòu）度（dù）控（kòng）製在45~55μm。

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

形貌分析（xī）采用了掃描電子顯微鏡。表麵顏色分析（xī）采用了顏色分析儀（WF32）。

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

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

耐（nài）久性測（cè）定進行了連續（xù）水洗過程，每次水（shuǐ）洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然後加入0.5g洗潔劑，使用擦拭海綿以10~20kPa的壓強反（fǎn）複擦拭表麵60次，最後用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（nà）米銀和親水物質進行包裹，分子篩形貌發生了很大改變，圖1中可（kě）以明顯看（kàn）出分子篩表麵覆蓋了大量納米銀，並且有親（qīn）水物質包裹的現（xiàn）象發生。

2.2 抗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（xì）菌數量發生了明顯變化，增長了大約2個數量級。而抗菌板細（xì）菌數量發生了大幅（fú）度下降，尤其是在（zài）6h時，滅菌（jun1）率達到（dào）了99.99%以上。

盡管（guǎn）6種（zhǒng）抗（kàng）菌劑顯示了近（jìn）似的抗菌性能，但仍可以看（kàn）出石墨（mò）烯（xī）的加入有利（lì）於提高前期抗（kàng）菌效果（在1h情（qíng）況下，加入石墨烯的抗菌（jun1）劑的細（xì）菌數量少於不加（jiā）石墨烯的試驗組）。

鈍化處理後的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（guǒ）可以發現，6種抗菌劑在水洗至第（dì）6次時，抗菌性發（fā）生明顯改變，在第6h時開始出現大量細菌。

對於6種不同（tóng）的（de）抗菌（jun1）劑，納米銀的添加增加了塗（tú）膜的耐久性。對（duì）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米（mǐ）銀效果略好，但並不明顯；

對比（bǐ）抗菌劑1，3和2，4，可以發現石墨烯的加入，略微提高了耐久性；對（duì）比抗菌劑（jì）3，5和4，6，在（zài）6h時水洗循環6次（cì）的情況下，抗菌劑（jì）3和6的細菌數更少，證明隨著納米銀（yín）添加量（liàng）的減少，初次抗（kàng）菌性並（bìng）沒（méi）有太大區別，但耐久性減弱。

2.4 抗（kàng）菌劑添加量對漆膜性能（néng）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；而2%添加量時直到6.5h細菌數才減（jiǎn）為零。此外，添加（jiā）量少的情況下（xià），細菌數在初始時刻（kè）甚至發生了增加，這也是抗菌性能變弱的表現。

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

雖然銅離（lí）子的加入會減弱銀離子（zǐ）的（de）黃變，但隨著添加（jiā）劑的（de）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（sè）變（biàn）化值迅速增大，近似線性關係。

2.5 抗菌（jun1）劑對（duì）塗膜光澤度和霧度（Haze）的影（yǐng）響

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

對於霧度（Haze），納（nà）米銀和石（shí）墨（mò）烯的加入引起（qǐ）了一定的改變（biàn），加入石墨（mò）烯的抗菌（jun1）塗（tú）膜霧度（dù）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（mó）相比差異較小。

通過本研（yán）究可得到如下結（jié）論（lùn）：

(1)由親水物質包裹的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）米銀型抗菌劑具有優異的抗（kàng）菌耐久性，水洗到第6次抗（kàng）菌效（xiào）果才出現減弱（每次水洗包括了反複60次擦拭）；

(3)納米（mǐ）銀（yín）添加量（liàng）減少時塗膜（mó）耐久性有所降低；

(4)隨著抗（kàng）菌劑添加量的增加，塗膜性能增加，但黃變程度也增加；

(5)添加抗菌劑對塗膜光澤度和霧度影響不大（dà），光（guāng）澤度（dù）略有降（jiàng）低，霧度略有增加。

結果表明，該抗（kàng）菌粉末塗料具有（yǒu）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）滅菌率超過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的360次反複擦拭。

隨（suí）著抗菌劑添加量的增加，塗膜抗菌性能提高，但（dàn）黃變程度增（zēng）加。此外研究還發現，抗菌劑的添（tiān）加對漆膜的光澤（zé）度和霧度影（yǐng）響較小，光澤度略有降低，霧度略有增加。