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（dé）到了廣泛的應用（yòng），具有良好的發展前景。由於塗料表麵對細菌（jun1）生長的抑製作（zuò）用越來越受到終端用戶的關注，因此對抗菌塗料的需求越來越大。

銀，作（zuò）為一種有效的抗菌物質，已經被人類應用了近千（qiān）年。由於有機類抗菌物質的不穩定（dìng）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（nián）代以來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀（yín）係抗菌劑的商業品牌。在科研領域，銀的載體近年來被廣（guǎng）泛研究，包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸（suān）鋯（gào）、矽（guī）等。其（qí）中分子（zǐ）篩由於其較大的離子交換（huàn）性能（néng）成為近年（nián）來的研究熱點。

然而普通的銀交換分（fèn）子（zǐ）篩（shāi）難以應用在粉末塗料中，這是由於在高溫下（xià）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發生黃變。

此外，塗（tú）膜的抗菌耐（nài）久性很差，反（fǎn）複水洗幾次（cì）後抗（kàng）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換分子篩進行了改進，首先（xiān）加入銅離子作（zuò）為保護劑防止銀離子的破壞；其次在負載銀-銅離子的分子篩（shāi）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（yuán）不斷地提供銀離子。此外，將抗菌（jun1）劑用親水物質包裹，親水（shuǐ）物質不僅可促進納米銀變為銀離子，還可包裹表麵，防止（zhǐ）銀離子釋放速度過快。

石墨烯為（wéi）超薄納米片層，使塗膜表麵產生納米級尖峰，微（wēi）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進行了研究。

1 實驗和方法（fǎ）

本研究涉及抗菌劑（jì）製備、抗菌劑與粉末塗料混合、靜電噴塗、固化（huà）成（chéng）膜（mó）幾個步驟。

抗（kàng）菌劑製備中（zhōng），利（lì）用離（lí）子交換的方法將銀（yín）離子和一（yī）部分銅（tóng）離子加（jiā）入到分子篩中。納米銀加入到（dào）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的去離子（zǐ）水溶液中，超聲振動（dòng）後製成納米銀懸濁液（yè），納（nà）米銀粒徑約為50nm。

然後將納米銀懸濁液與離子（zǐ）交換後的分（fèn）子篩混合，常（cháng）溫（wēn）下攪（jiǎo）拌1h。製備（bèi）親水物質溶（róng）液，將甲基纖維素鈉（nà）、海藻酸鈉和（hé）聚丙烯酰胺（PAM）以6∶3∶1的比例（lì）在80℃攪拌下製（zhì）成溶（róng）液。

然後將納米銀分子篩混合（hé）物加入到親水物質溶液中，攪拌至（zhì）濃（nóng）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（jiā）比例與粉末塗料混合均勻。靜（jìng）電噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗膜厚（hòu）度（dù）控製在（zài）45~55μm。

粉末塗料噴（pēn）板在180℃下熔（róng）融固化10min，得到平整塗膜。每個測試做3組平（píng）行實驗，控（kòng）製（zhì）組為不加（jiā）抗菌劑的粉末塗料塗膜。抗菌（jun1）劑（jì）的組成見表（biǎo）1。

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

膜厚測量采用膜厚（hòu）儀；抗菌性能測（cè）試采用了（le）ASTM E2180-07測（cè）試標準，測試菌株采用大腸杆菌ATCC25922。

每次測試抗菌性均用（yòng）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（jiǔ）性測定（dìng）進行了連續水洗過程，每次水洗如下：使用20mL水潤濕表（biǎo）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（fù）擦拭表麵（miàn）60次，最（zuì）後用50mL水將表麵清洗幹淨。

2 結（jié）果與討論

2.1 抗（kàng）菌劑的（de）形貌（mào）表征

由於加入了納米（mǐ）銀和親水物質進行（háng）包裹，分子篩（shāi）形貌發（fā）生了很大改變（biàn），圖1中可以明顯看出分（fèn）子篩表麵覆蓋了大量納米銀，並且（qiě）有親（qīn）水物質包裹的現象發生。

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（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（shēng）了大幅度下降，尤其是（shì）在（zài）6h時，滅菌率達到了99.99%以上。

盡管6種抗菌劑顯示了近似的抗菌性能，但仍可以看出石墨烯（xī）的加入有利於提高前期（qī）抗菌效果（在1h情況下，加入石墨烯的抗菌劑的（de）細菌（jun1）數量少於不加石墨烯的試驗組）。

鈍化處（chù）理後的納米銀在溶液中更容易分（fèn）散（sàn），但從塗膜（mó）抗菌效果上看，是否鈍（dùn）化並沒有明顯區別。

2.3 抗菌劑的耐久性能

連續水洗後（hòu）抗菌板抗（kàng）菌性能的變化（huà）情況見圖3。

由（yóu）耐久性的測試（shì）結果可（kě）以發現，6種抗菌劑（jì）在水洗至第6次時，抗菌性發（fā）生明顯（xiǎn）改變，在第6h時開始出現大量（liàng）細菌。

對於6種不同（tóng）的抗菌劑，納米銀（yín）的添加增（zēng）加了塗膜的（de）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（huà）處理後的（de）納米銀效果略好，但並不明顯；

對比抗菌劑1，3和（hé）2，4，可以發現石墨烯的加入，略微提高了耐久性（xìng）；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，證明隨著（zhe）納米銀添加（jiā）量的減少，初次抗菌性並沒有太大（dà）區別，但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添（tiān）加（jiā）量對漆膜性能的（de）影響

由圖4可以看出，5%和8%添加量時，4h內（nèi）細菌數減為零；而2%添加（jiā）量（liàng）時直到6.5h細菌數才減為零。此外，添（tiān）加量少的（de）情況下，細菌數在初始時刻甚至發生了增加，這也是抗菌性能（néng）變（biàn）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強抗菌效果（guǒ），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（rù）會減弱銀（yín）離子的（de）黃變，但隨著添（tiān）加劑（jì）的增多，黃變程度也（yě）會增加。如圖5所示，隨著抗菌（jun1）劑添加量的增加塗膜顏色變化值（zhí）迅速增大，近似線性關係。

2.5 抗菌劑對塗膜光澤度和霧度（Haze）的影響

由圖6表明，在添加抗（kàng）菌劑（5%）後，塗膜光澤（zé）度有所降低。納米銀和石墨烯均（jun1）會降低（dī）塗膜的光澤度，即含有納米（mǐ）銀和石墨烯的抗菌劑（jì）塗膜（mó）光（guāng）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），納米銀和石墨烯的加入引起了（le）一定的改變，加入石墨烯的（de）抗菌塗膜霧度值（zhí）略大於不加石（shí）墨（mò）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（guò）本（běn）研究可得（dé）到如下結論：

(1)由親（qīn）水物質包裹的納米銀型抗菌（jun1）劑（jì）具有優異（yì）的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納米銀型抗（kàng）菌劑具有優異（yì）的抗菌耐久性，水洗到第6次抗菌效果才（cái）出現減弱（每（měi）次水洗包括了反複60次擦拭）；

(3)納米銀添加量減少時（shí）塗膜耐久性有所降（jiàng）低（dī）；

(4)隨著抗菌劑添加量的增加（jiā），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（yǐng）響不大，光澤度略有降低，霧度略有增加。

結果表（biǎo）明，該抗菌粉末塗料具有優異的（de）抗菌性能和耐（nài）久性，對革蘭氏陽性菌、大腸杆菌的初次滅菌（jun1）率超過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的360次反複擦拭（shì）。

隨著抗菌劑（jì）添加量的增加，塗膜抗菌性（xìng）能提高，但黃變程（chéng）度增加。此外研究還發現，抗菌劑的添加對漆（qī）膜的光澤（zé）度和（hé）霧度影響較（jiào）小，光澤度略有降低，霧（wù）度略有增加。