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低温与高温粉末涂料抗菌剂研究与效果对比

低温与高温粉末涂料抗瑞昌菌剂研究与效果对比

2020年09月27日

抗菌剂根据其材料的不同，可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两种类型。有机抗菌剂为传统的抗菌剂，在各工业领域得到了广泛应用；无机抗菌剂通过抗菌成分Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等离子及其化合物和其它金属结合于无机材料而制得。在一些领域，有机抗菌剂以其耐热性好、安全性高、抗菌持久性长的优点得到较快发展，可广泛应用于涂料、有机塑料、纤维、陶瓷、搪瓷等领域涂料。

粉末涂料经常会用于气候潮湿、温度适中的环境中，涂膜表面就有可能受到细菌、霉菌等有害微生物的侵害，导致涂膜玷污、变色、粉化、脱落，失去对底材的保护装饰功能。如果有害细菌与人体接触还会传染各种疾病，威胁人类的健康。

2019年新冠状病毒全球大流行以来，抗菌材料得到长足发展。在粉末涂料领域，由于粉末涂料制品与人们生活息息相关，抗菌和抗病毒粉末涂料制品在未来必将成为新的发展趋势，新的抗菌功能型材料越来越会受到消费者的欢迎。

由于粉末涂料烘烤温度普遍较高，烘烤时间长，可用于粉末涂料的有机抗菌剂种类就比较少，对于烘烤温度不高，烘烤时间短的粉末涂料，有机锌、有机铜抗菌剂由于性价比较高，可用于低温工艺的粉末涂料抗菌。在无机抗菌剂中，银、锌无机抗菌剂是典型的无机抗菌剂代表。

人类早在公元前4世纪就发现银具有消毒杀菌作用，用银制水壶来储存、净化饮用水和葡萄酒，伤口愈合十分有效。随着现代科学技术的发展，人们发现，纯金属银对于人体细胞和病毒等微生物是无毒而惰性的。但是，在环境中的H2O和O2的作用下，位于金属银或载银材料表面的银原子会释放出能够承受高达0.25MPa的压力和260℃的高温游离银离子。这些银离子具有极高的生物活性，对于细菌和病毒等微生物有很强的杀灭作用。本文对某些典型的有机抗菌剂和常用的无机抗菌剂的抗菌性能做一些对比研究。

试验部分

抗菌防霉粉末的制备

将一定比例的抗菌防霉粉末物料与纯聚酯、纯环氧树脂混合在一起，充分混合均匀。通过双螺杆挤出机熔融混合，压片冷却、粉碎，再置于研磨机中，粉碎成粒径合适的粉末涂料。

取适量的抗菌防霉粉末涂料，用静电喷枪喷涂于样板上，置于设定温度的烘箱中，固化规定的时间后取出，室温下放置24h。按照GB/T抗菌涂料国标检测方法检测其抗菌性能，分别检测样件的耐冲击性能、耐弯曲性能和耐划痕性能。

抗菌性能检测

严格按照GB/T所要求的微生物检测方法，分别取0..5ml试验菌液滴加到阴性对照样板(A)、空白对照（B）和抗菌涂料样板（C）上。用灭菌的膜覆盖样板，使菌种均匀接触样品板表面，在平皿中，于37±1℃，相对湿度＞90%应对贸易保护主义能力增强条件下培养24小时。然后，洗脱、培养、计数、计算抗菌率。

结果与讨论

有机锌抗菌剂在低温工艺抗菌粉末涂料抗菌性能

有机锌类抗菌剂是性能优良的抗菌防霉剂，在国内外广泛使用，有机锌类抗菌剂有卓越的抗菌、防霉和抗藻性能，广泛应用于涂料的抗菌防霉和抗藻。有机锌类抗菌剂的抗菌性能如表1所示。

从表1可以看出，在烘烤时间为20min的条件下，随着烘烤温度的不同，有机锌抗菌剂表现出完全不同的抗菌性能，当烘烤温度在180℃及以下时，有机锌类抗菌剂表现出良好的抗菌性能，当烘烤温度高于180℃后，有机锌完全失去抗菌活性。其主要原因是有机锌类抗菌剂在180℃以上的高温条件下迅速分解，导致有机锌抗菌剂完全失去抗菌活性。

无机银抗瓷管菌剂在高温工艺抗菌粉末涂料抗菌性能

拨号器无机银抗菌剂是耐温性能比较好的抗菌剂，正常耐温性能可以达到500℃以上。为满足国家和地区的法规要求，试验采用玻璃载银和磷酸锆载银两种无机银抗菌剂对比试验，评价两种载体载银的抗菌性能。在试验条件为：烘烤温度220℃，烘烤温度30分钟，配方体系为环氧和聚酯两种粉末涂料体系下分别评价其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。

从表2可以看出，无论是环氧配方体系还是聚配方体系，在0..0%玻璃载银的抗菌剂均表现出良好的抗菌性能，无论对大肠杆菌还是对金黄色葡萄球菌，抗菌率均超过99.9%以上，具有良好的抗菌性能。无机玻璃载银在粉末涂料中的抗菌效果非常突出。

备注：LD904为玻璃微珠载银粉体抗菌剂；PR12为环氧体系，PR16为聚酯体系

表3为磷酸锆滤袋滤膜载银抗菌粉体在粉末涂料制板上的抗菌性能测试，磷酸锆载银抗菌粉体在0..0%的添加量条件下，无论对大肠杆菌还是对金黄色葡萄球菌，抗菌率均超过99.9%以上。与玻璃载银相比，具有相同的抗菌性能，其抗菌效果与载体无关，只与活性成分有关。但不同的载体使用于不同的国家和地区的法规体系，这一点也尤为重要。

备注：LD940为磷酸锆载银粉体抗菌剂

无机锌抗菌剂在高温工艺抗菌粉末涂料抗菌性能

无机锌抗菌剂也是耐温性能比较好的抗菌剂，正常耐温性能也可以达到500℃以上，试验采用玻璃载纳米氧化锌为抗菌剂他们正在由阻燃pc+abs(工程塑料合金)bayblend做对比试验，在试验条件，烘烤温度220℃，烘烤温度30分钟条件下，对不同色系的粉末涂料板试验其抗菌性能，分别测试其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。

表4中，10组样品四中色系样板，分别测试对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果。对金黄色葡萄球菌抗菌活力值达到4.9，即抗菌率超过99.99%以上。对大肠杆菌，在测试条件下，抗菌活力值达到3.3，即抗菌率超过99.9%以上。另外，可以看出，各种色料的加入不影响无机锌抗菌剂的抗菌性能。无机锌抗菌剂在高温长时间烘烤条件下，表现出优秀的抗菌性能。

内挤和外混工艺抗菌结果对比

抗菌剂添加到粉末涂料中有内挤添加和外混添加两种方式，以玻璃载银为抗菌剂，制备粉末涂料样板，考察添加工艺对抗菌性能的影响，从表5抗菌性能结果看出，无论是外混和内挤，银系抗菌剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率超过99.0%，具有良好的抗菌性能。

结 论

抗菌剂种类比较多，但适合高温固化粉末涂料的抗菌剂种类却比较少。大多数有机抗菌剂和天然抗菌剂在粉末中在高温烘烤条件下均会失去抗菌性能。有机锌是少数有机抗菌剂中适合低温烘烤粉末涂料性价比优势明显的抗菌剂。无机抗菌剂耐高温性能出色，无论是玻璃载银体系，还是磷酸锆载银体系，银系抗菌剂在合适添加量下，无论对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌，抗菌率均可以达到99%以上，银系抗菌剂在粉末涂料领域具有良好的抗菌性能。同样在无机材料中，无机锌抗菌剂在粉末涂料中的抗菌性能也表现出色。在抗菌影响因素方面，着色剂对银锌抗菌剂的抗菌性能无影响。在加工工艺方面，无论是外混或者内挤，均不会影响银抗菌剂的抗菌性能。