粉末塗料以其與液體塗料相似的性能特（tè）點和優異的環境效益(不（bú）含VOCs)，在塗料（liào）行業（yè）得到了廣泛的應用，具有良（liáng）好的發展前景。由於塗料表麵對細菌生長的抑製作用越（yuè）來越（yuè）受到終端（duān）用戶的關注，因此（cǐ）對抗（kàng）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年。由於有機類（lèi）抗菌物質的不穩定性，以銀為代表的無機（jī）抗菌劑發展迅速。

工業上自（zì）20世紀80年代以來出現了Zeomic，Novaron，AgION等銀係（xì）抗菌劑的商業品牌。在科研領域，銀的載體（tǐ）近年（nián）來被廣泛（fàn）研究，包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸（suān）鋯、矽等。其中分子篩由於其較大的離子交換性能成為近年來的研究熱點。

然而普通的銀（yín）交換分子篩難以（yǐ）應用在粉末塗料中，這是由於在高溫下銀離子容易被破壞。這不僅造成了（le）銀離子的損失也使得塗膜表（biǎo）麵發生黃變。

此外，塗膜的抗菌耐久性（xìng）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（tǐ）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（jiě）決上述問題，本研（yán）究對傳（chuán）統銀離子交換分子篩（shāi）進行了改進，首先加入銅離（lí）子作為保護劑防止銀離子的破壞；其次在負載銀-銅（tóng）離子的分（fèn）子篩上添加了（le）納米銀（yín）。

納米銀在水環境（jìng）下釋放（fàng）銀離子，作為銀離子的儲備倉庫，源（yuán）源不斷地提供銀（yín）離子。此外（wài），將抗（kàng）菌（jun1）劑（jì）用親水物質包裹，親水物質不僅可促進納米（mǐ）銀變為銀（yín）離子，還可（kě）包裹表麵，防止銀（yín）離子（zǐ）釋放速（sù）度過快。

石墨烯為超薄納米片層，使塗膜表麵產生（shēng）納米級尖（jiān）峰（fēng），微（wēi）生物在表麵（miàn）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

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

抗菌劑製備中，利用（yòng）離（lí）子交換的方法將銀離子和一部分（fèn）銅離子加入到分子篩中。納米銀加入到（dào）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的去（qù）離（lí）子水溶液中，超聲振動後製成納米（mǐ）銀懸濁液，納米銀粒徑約為50nm。

然後（hòu）將納米銀懸濁液與離子交換後的分子篩混合，常（cháng）溫下攪拌（bàn）1h。製備親水物質溶液，將（jiāng）甲（jiǎ）基纖維素鈉、海藻酸鈉和聚丙烯酰（xiān）胺（PAM）以6∶3∶1的比例在80℃攪拌下製成溶液。

然後將納（nà）米銀分子篩混合物加入到親水物質溶液中，攪拌（bàn）至濃稠漿液，烘箱幹燥後研磨（mó），得到最終抗菌劑。

將抗菌劑按（àn）一定添加比例與粉末塗料混合均勻。靜電（diàn）噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上，塗（tú）膜厚度控製在45~55μm。

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

形貌分析采用了掃描電（diàn）子（zǐ）顯微鏡。表麵顏色分析采用了顏（yán）色分析儀（WF32）。

膜厚測量（liàng）采用膜厚儀；抗（kàng）菌性能測試采用了ASTM E2180-07測試標（biāo）準，測試菌（jun1）株采用大腸杆菌ATCC25922。

每次測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（yòng）20mL水潤（rùn）濕表麵，然後加入（rù）0.5g洗潔劑，使用擦拭海綿以10~20kPa的壓強反複擦拭表麵60次（cì），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

由於加入了納米銀和親（qīn）水物質進行包裹（guǒ），分子篩形（xíng）貌發生了（le）很大改（gǎi）變，圖1中可以明顯看（kàn）出分子篩（shāi）表麵覆蓋了大（dà）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（jun1）性能（néng）

抗菌板抗菌（jun1）效（xiào）果見圖2。

由圖2可以看出，控（kòng）製組細菌數量發生了明顯變化，增長了大約2個數（shù）量級。而抗菌板細菌數量發生了大幅度下降，尤其是在6h時，滅菌率達（dá）到了99.99%以上（shàng）。

盡管6種抗菌劑顯示了近似的抗菌性能，但仍（réng）可以看出石墨烯的加入有利於提高前期抗菌效果（在1h情況下，加入（rù）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（huà）處理後的納米（mǐ）銀在溶液中更容易分散，但從塗膜抗菌（jun1）效果（guǒ）上看，是否鈍化並沒有明顯區別。

2.3 抗菌劑（jì）的耐久性（xìng）能

連續水洗後抗菌板抗（kàng）菌性（xìng）能的變化情況見圖3。

由耐（nài）久性的測（cè）試結（jié）果（guǒ）可以發（fā）現，6種抗菌劑在（zài）水洗至（zhì）第（dì）6次時，抗菌（jun1）性發生明顯改變（biàn），在第6h時開始（shǐ）出現大（dà）量細菌。

對於6種不同的抗菌劑，納米銀的添加增加了塗膜的耐（nài）久性。對比抗菌劑1和2，3以（yǐ）及（jí）4，5和6，可以看到鈍化處理後的納米銀效果略好，但並不明（míng）顯；

對比抗菌劑1，3和2，4，可以發現石（shí）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次的情況下，抗菌劑3和6的細菌數更少，證明隨（suí）著（zhe）納米銀添加量的減少，初次抗菌性並沒（méi）有（yǒu）太大區別，但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添加量（liàng）對漆膜性能的（de）影響

由圖4可以看出（chū），5%和8%添加量時，4h內細菌數減為零（líng）；而2%添加量時直到6.5h細菌（jun1）數才減為零。此外，添加量少的情況下，細菌數在初始時刻甚至發生了（le）增加，這也（yě）是抗菌性能變弱的表現。

因此可以看（kàn）到，在一定範圍內，抗菌劑添（tiān）加量增多能夠增強抗菌效果，但（dàn）添加量從5%繼續增加到8%時，抗菌（jun1）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（duō），黃變程度也（yě）會增加。如（rú）圖5所示，隨著抗菌劑（jì）添加量（liàng）的增加塗膜顏色（sè）變化（huà）值迅速（sù）增大（dà），近似線性關係。

2.5 抗菌劑對塗膜光澤度和（hé）霧度（Haze）的影響

由圖6表（biǎo）明（míng），在添加抗菌劑（5%）後，塗（tú）膜光澤度有所降低。納米銀和石（shí）墨烯（xī）均會降低塗膜的光澤度，即含有納米銀和石墨烯的抗（kàng）菌劑塗膜光澤度最（zuì）低。隨著納米銀（yín）添加量的增多，塗膜光（guāng）澤度降低。

對（duì）於霧度（Haze），納米銀和石（shí）墨烯的加（jiā）入引起了（le）一定的（de）改變，加入石墨烯的抗菌塗膜霧度值略（luè）大於不加石墨烯的塗膜。但從整體上看，6塊抗菌板塗膜（mó）與不加抗菌劑（jì）的塗膜（mó）相比差異較小（xiǎo）。

通過本研究可得到如下結論：

(1)由親水物（wù）質包裹的納米銀（yín）型抗菌劑具有優異的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納米銀型抗菌劑具有（yǒu）優（yōu）異（yì）的（de）抗菌耐久性，水洗到（dào）第6次抗菌效果才出現減弱（每次水洗包括了反複60次擦拭）；

(3)納米銀添加（jiā）量減少（shǎo）時塗膜（mó）耐久性有（yǒu）所降低；

(4)隨（suí）著抗菌劑添加量的增加，塗（tú）膜性能增加，但黃變程度也增加；

(5)添加抗菌（jun1）劑對（duì）塗膜光澤度（dù）和霧度影響不大，光澤度（dù）略有降低，霧度略有增加。

結（jié）果表明（míng），該抗菌粉末塗料具有優異的抗菌性能和（hé）耐（nài）久性，對革蘭氏陽性菌、大腸杆菌的初（chū）次滅菌率超過（guò）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（jì）添加量的增加，塗膜抗菌性能提（tí）高，但黃變程度增加。此外研究還發現，抗菌劑的添加對漆膜的光澤度和霧度（dù）影響較（jiào）小，光澤度略有降低，霧度略有增加。