粉末塗料以其與（yǔ）液體塗料相似的性能特點和優異的（de）環境效（xiào）益(不含VOCs)，在塗料行業（yè）得到（dào）了廣泛的應用，具有良好（hǎo）的發展前景。由於（yú）塗料表麵對細菌生長的抑（yì）製作用（yòng）越來越受到終端用戶的關注，因此對抗菌塗料的（de）需求越來越大。

銀，作為一種有效的抗（kàng）菌物（wù）質，已經被人類應用了近（jìn）千年。由於有機類抗菌物質的不穩定（dìng）性，以銀為代表的無機（jī）抗菌劑發展迅速。

工業上自20世紀80年代（dài）以（yǐ）來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀係抗菌劑的（de）商業品牌（pái）。在科研領（lǐng）域，銀的載體近年來被廣泛研究，包括矽鋁酸（suān）鹽、粘土、磷酸鋯、矽等。其中分（fèn）子篩由於其較大的（de）離子交換性能成為近（jìn）年來的研究熱（rè）點。

然而普通的銀交換（huàn）分子篩難以應用（yòng）在粉末塗料中，這是由於在（zài）高溫下銀離（lí）子容易（yì）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，塗（tú）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（zhè）是由於銀離（lí）子篩體係中銀（yín）釋放速率不可（kě）控，使得銀（yín）大量流失，減弱了（le）塗膜的抗菌性能。

為了解決上述問（wèn）題，本（běn）研究對傳統銀離子交（jiāo）換分子篩進行了改進，首先加（jiā）入銅離子作為保護劑防止（zhǐ）銀離子的破壞；其次在負載銀-銅離子的分子篩上添加了納米（mǐ）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（dì）提供銀離子。此（cǐ）外（wài），將（jiāng）抗菌劑用（yòng）親水物質包裹，親水物（wù）質不僅可促進納米（mǐ）銀變為銀離子，還可包裹表麵，防止銀（yín）離子釋放速度過快。

石墨烯為超薄納米片層，使塗膜表麵產生納米級尖（jiān）峰，微生物在表麵（miàn）難以生長，因此本文以石墨烯作為抗菌輔助（zhù）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（jun1）劑與粉末塗料混合（hé）、靜電噴塗、固（gù）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（zǐ）和（hé）一部分銅離子（zǐ）加入到分（fèn）子篩（shāi）中。納（nà）米銀加入到聚乙烯（xī）吡咯烷（wán）酮（PVP）的去離子（zǐ）水溶液中，超（chāo）聲振動（dòng）後製（zhì）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（hé），常溫下攪拌1h。製備親水物質溶液，將甲基纖維素（sù）鈉、海（hǎi）藻酸鈉和聚丙烯酰胺（PAM）以6∶3∶1的比例在80℃攪（jiǎo）拌下製成溶液。

然後將納米（mǐ）銀（yín）分子篩混合（hé）物加入（rù）到親水（shuǐ）物質溶液中，攪拌至濃稠漿液，烘箱幹（gàn）燥後研磨，得到最終抗菌劑（jì）。

將（jiāng）抗菌劑按一定添加（jiā）比例與粉末塗料混合均勻。靜（jìng）電噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板（bǎn）上，塗膜（mó）厚度控製在45~55μm。

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

形貌分析采用（yòng）了掃描電子顯微鏡。表麵顏色分析采用了顏色（sè）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（cè）試標準，測試菌株采用大腸（cháng）杆菌ATCC25922。

每次測（cè）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。

耐久性測定進行了連續水洗過程，每次水洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然後加入0.5g洗潔劑，使（shǐ）用擦拭（shì）海綿以（yǐ）10~20kPa的壓強反複擦拭表（biǎo）麵60次（cì），最後用50mL水（shuǐ）將表麵清洗幹淨。

2 結果與討論（lùn）

2.1 抗菌劑的形貌表（biǎo）征

由於加入了納米銀和親水（shuǐ）物質進行（háng）包裹，分子篩形貌發生（shēng）了很大改變，圖1中可以明顯看出分子篩表（biǎo）麵（miàn）覆蓋了大量（liàng）納米銀（yín），並且（qiě）有親水（shuǐ）物質包裹的（de）現象發生。

2.2 抗菌劑（jì）的初始抗（kàng）菌性能

抗菌板抗（kàng）菌效果見圖2。

由圖2可以（yǐ）看出，控製組細菌數量發生了明顯變（biàn）化，增長了大約2個數量級。而抗菌板細菌數量發生了大幅度下降，尤其是在6h時，滅菌（jun1）率（lǜ）達到了99.99%以（yǐ）上。

盡管6種（zhǒng）抗菌劑顯示了近似的（de）抗菌性能，但仍可以看出石墨烯的加入有利於提（tí）高（gāo）前期抗菌效果（在1h情況下（xià），加入石（shí）墨烯的抗菌劑的細菌數（shù）量少於不加石墨烯的試（shì）驗組）。

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

2.3 抗菌（jun1）劑的耐久性能（néng）

連（lián）續水洗後（hòu）抗菌板抗菌性能的變化情況見圖3。

由耐久性的（de）測試結果可以發現，6種抗菌劑在水洗至第（dì）6次時，抗菌性發生明顯改變，在第6h時開（kāi）始出現大量細菌（jun1）。

對（duì）於6種不同（tóng）的抗菌劑，納米銀（yín）的添加增加了（le）塗膜的耐久性（xìng）。對比抗菌劑1和2，3以及4，5和（hé）6，可以看到鈍化處理後的納米銀效果略好，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（jiā）入，略微提高了耐久性（xìng）；對比抗菌劑3，5和4，6，在（zài）6h時水洗循環6次的情況下，抗菌劑3和（hé）6的細菌數更少，證明隨著納米銀添加量的減少，初次抗菌性並沒有太大區（qū）別（bié），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（jiā）量時，4h內細菌數減為零（líng）；而2%添加量時直（zhí）到6.5h細菌數才減（jiǎn）為零。此外，添加量（liàng）少的情況下，細菌（jun1）數在初始時刻甚至發（fā）生了增加，這也是抗菌性能（néng）變弱的表現。

因此可以看到，在一定範圍（wéi）內（nèi），抗菌劑添加量增多（duō）能夠增強（qiáng）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，但隨著添加劑的增多，黃變程度也會增加。如（rú）圖5所示（shì），隨著抗菌劑添加量的增（zēng）加塗膜顏色變化值（zhí）迅速增大，近似線性關係（xì）。

2.5 抗菌劑對塗膜光澤度和霧度（Haze）的影響

由圖6表明，在添加（jiā）抗菌劑（5%）後，塗膜光澤（zé）度（dù）有所降低（dī）。納米（mǐ）銀和石墨烯均會降低（dī）塗膜的光澤度，即（jí）含有納米銀和（hé）石墨烯的抗菌劑塗膜（mó）光澤度最（zuì）低。隨著（zhe）納米銀添加量的增多，塗膜光澤度降低。

對於霧度（Haze），納米銀和石（shí）墨烯的加入引起了一定的（de）改變，加入石墨烯的抗菌塗膜霧度值略大於不加石墨烯的塗膜（mó）。但從（cóng）整體上看，6塊抗菌板塗膜與不加（jiā）抗菌劑的（de）塗膜相比差異較小。

通過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有優異的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納米銀（yín）型抗菌（jun1）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（jiǎn）弱（每次水（shuǐ）洗（xǐ）包括了反複60次（cì）擦拭）；

(3)納米銀添加量減少時塗膜耐久性有所降低；

(4)隨著抗菌劑添加量的增（zēng）加，塗膜性（xìng）能增加，但（dàn）黃變（biàn）程度也增加；

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

結果表明，該抗菌粉（fěn）末塗料具有優異的抗菌性能和耐久性，對革蘭氏（shì）陽性菌、大腸杆菌的初次滅菌率超過99.99%，並（bìng）且能夠經受20kPa力情況下的360次（cì）反複（fù）擦拭。

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