粉末塗（tú）料以其（qí）與液體塗料相似的性（xìng）能特點和優異（yì）的環境效益（yì）(不含VOCs)，在塗料行業（yè）得到了廣泛的應用，具有良好的發展前景。由於塗料表麵對細菌生長的抑製作用越（yuè）來（lái）越受到終端用戶的關注，因此（cǐ）對抗菌塗料的需（xū）求越來越大（dà）。

銀（yín），作為（wéi）一種有效的抗菌物質，已經被人（rén）類應用了近千年。由於有機類抗（kàng）菌物質的不穩定性，以銀為代表的無機抗菌劑發展迅速。

工業上自20世紀80年代以（yǐ）來出現（xiàn）了Zeomic，Novaron，AgION等（děng）銀係抗菌劑的商業品牌。在科研領域，銀的載體近（jìn）年來被廣（guǎng）泛研究，包括矽鋁酸鹽、粘土、磷酸鋯（gào）、矽等（děng）。其中分子篩由於其較大的離子交換性能成為近年來（lái）的研究熱點。

然而普通的銀交換分子篩難以應用在粉末（mò）塗料中，這是由於在高溫下銀離子容易被破壞。這不僅造（zào）成（chéng）了銀離子的損失（shī）也使得塗膜表麵發生黃變（biàn）。

此外，塗膜的抗菌耐久性很差，反複水洗幾次後抗菌效果大大減弱（ruò）。這是由於（yú）銀離（lí）子篩體係中銀（yín）釋放速率不可控，使得銀大量流失，減弱了塗膜（mó）的抗菌性（xìng）能。

為了解決上述（shù）問題，本（běn）研（yán）究對傳統銀離子交換分子篩進行了改進，首先加入銅離子（zǐ）作為保護劑防（fáng）止銀離子的破壞；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，源源不斷地（dì）提供（gòng）銀離子。此外，將抗（kàng）菌（jun1）劑用親（qīn）水物質包裹，親水物質不僅（jǐn）可促進（jìn）納米銀變為銀離子，還可包裹表麵，防止銀離子（zǐ）釋放速度過快。

石墨烯為超薄納米片層，使塗（tú）膜表麵產生納米級尖峰，微生物在表麵難以生長，因此（cǐ）本文以石墨烯作為抗菌輔助手段也進行了研究。

1 實驗和方法

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

抗菌劑（jì）製備（bèi）中，利（lì）用離子交換的方法將銀離子和一部分銅離子加（jiā）入到分子篩中。納米銀加入到聚乙烯（xī）吡咯烷酮（PVP）的去離子水溶液中，超聲（shēng）振動後製成納米銀（yín）懸濁液，納米銀粒徑（jìng）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（cháng）溫（wēn）下攪拌1h。製（zhì）備親水物質（zhì）溶液，將甲基纖維素鈉、海藻酸鈉和聚丙烯酰胺（PAM）以6∶3∶1的比例在80℃攪拌下製成溶液。

然後將納米銀分子篩混合物加入到親（qīn）水物質溶液中，攪（jiǎo）拌至濃稠漿液，烘箱幹燥後研（yán）磨（mó），得到最終抗菌劑。

將抗菌（jun1）劑按一定添加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（tú）膜厚度控製在45~55μm。

粉（fěn）末塗料噴板在180℃下熔融固化10min，得到平整塗膜。每個（gè）測試做3組平行實驗，控製組為不加抗菌（jun1）劑的粉末塗料塗膜。抗菌（jun1）劑的（de）組成見表1。

形貌分析采用了掃描電（diàn）子顯微鏡。表（biǎo）麵顏色分析采用了顏色分析儀（WF32）。

膜厚測（cè）量采用（yòng）膜厚儀；抗菌性能測試采用了ASTM E2180-07測試標準，測試菌株采用大腸杆菌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（jiǔ）性（xìng）測定進行（háng）了連續水洗過程，每（měi）次水洗如下：使用20mL水潤濕表麵，然後加入0.5g洗潔（jié）劑，使用擦拭海綿以10~20kPa的壓強反複擦拭表（biǎo）麵60次，最後（hòu）用50mL水將表麵清洗幹淨。

2 結果與（yǔ）討論（lùn）

2.1 抗（kàng）菌劑的形貌表征

由於加（jiā）入了納米銀和（hé）親水物質進行（háng）包裹，分子（zǐ）篩形貌發生了很大改變（biàn），圖1中可以明顯看出分子篩表麵覆蓋了大（dà）量納米（mǐ）銀，並且（qiě）有親水物質包（bāo）裹的現（xiàn）象發生。

2.2 抗菌劑的（de）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（xì）菌數量發生了明顯變化，增長了大約2個數量級。而（ér）抗菌板細菌數量發生了大幅度下降，尤其是在6h時（shí），滅菌率達到了99.99%以上（shàng）。

盡（jìn）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的加入有利於提高前期抗菌效果（在1h情況下，加入（rù）石（shí）墨烯（xī）的抗菌劑的細（xì）菌數量少於不加石墨烯的試驗組）。

鈍化處理後的納米銀（yín）在溶液（yè）中更（gèng）容易分散，但從塗膜抗菌效果上看，是（shì）否鈍化並（bìng）沒有明顯區別。

2.3 抗菌劑的耐久性能

連續水（shuǐ）洗後抗菌板抗菌性能的變化情況見圖3。

由耐久性的測（cè）試結果（guǒ）可以發現，6種抗菌劑在水洗至第6次時，抗菌性發生明顯改變，在第6h時開始出現大量（liàng）細菌。

對於6種（zhǒng）不同的抗菌劑，納米銀的添加增加了塗膜的（de）耐久性。對比抗菌劑1和2，3以及4，5和6，可以看到（dào）鈍化處理後的納米銀效果略好，但並不明顯（xiǎn）；

對比抗（kàng）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；對比抗菌劑3，5和4，6，在6h時水洗循環6次的情況下，抗菌（jun1）劑3和6的細（xì）菌數更少，證明隨著納米銀（yín）添加量的減少，初次（cì）抗菌性（xìng）並沒有太大區（qū）別，但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添加量對漆膜性能的影響

由圖4可以看出，5%和8%添加量時，4h內細（xì）菌數減為零；而2%添加量時直到6.5h細菌數才減為零。此外（wài），添加量少的（de）情況下，細（xì）菌數在初始時刻甚至（zhì）發生了增加，這也是抗（kàng）菌性能變弱（ruò）的表現。

因此可（kě）以看到，在一定範圍內，抗菌（jun1）劑添加量增多能夠增（zēng）強抗菌效果，但添加量從5%繼（jì）續增加到8%時，抗菌性提升不多。

雖然銅（tóng）離子的加入會減弱銀離子的黃（huáng）變，但隨著添加劑的增多（duō），黃變程度也會增加。如圖5所示（shì），隨著（zhe）抗菌劑添加量的（de）增加塗膜顏色變化值迅速增大，近似線性關係。

2.5 抗菌劑對塗膜光（guāng）澤度和霧度（Haze）的影（yǐng）響

由圖（tú）6表明（míng），在添加抗菌劑（5%）後，塗（tú）膜光澤（zé）度有所（suǒ）降低。納米銀和石墨烯均（jun1）會降低塗膜的光澤度，即含有納米銀和石墨烯的抗菌劑塗膜光澤（zé）度最（zuì）低。隨著納米銀添加量的增多，塗膜光澤度降（jiàng）低。

對於霧度（Haze），納（nà）米銀和石墨烯的加入引起了一定的改變，加入石墨烯的抗菌塗膜霧度（dù）值略大（dà）於不加石墨烯的塗（tú）膜。但從整體上看（kàn），6塊抗菌板塗膜與不加抗（kàng）菌劑的塗膜相（xiàng）比差（chà）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（xì）菌；

(2)納米銀型（xíng）抗（kàng）菌（jun1）劑具有優異的抗菌耐久性，水（shuǐ）洗到第6次抗（kàng）菌效果才出現減弱（每（měi）次水洗包括了反複60次擦拭）；

(3)納米（mǐ）銀添加量減少時（shí）塗（tú）膜耐久性有所降低；

(4)隨（suí）著抗菌劑添加量的增加，塗膜性能增加，但（dàn）黃變程度也增（zēng）加；

(5)添（tiān）加抗菌劑對塗膜光澤度和霧度影（yǐng）響（xiǎng）不大，光澤度略有降（jiàng）低，霧（wù）度（dù）略有增加。

結果（guǒ）表明，該抗菌粉末塗料具有優異的抗菌性能和耐（nài）久性，對革蘭（lán）氏陽性菌（jun1）、大腸杆菌的初（chū）次（cì）滅（miè）菌率（lǜ）超過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的360次反複（fù）擦拭。

隨（suí）著抗菌劑添（tiān）加量的增加，塗（tú）膜抗菌性能提高，但黃（huáng）變程度（dù）增加。此外研究還發現，抗菌劑的添加對漆膜的光（guāng）澤度和霧度影響較小，光澤度（dù）略有降低，霧度略有增加（jiā）。