水性抗菌耐污氟碳涂料的性能研究報告

-.z水性抗菌耐污氟碳涂料的性能研究摘要:以水性氟碳涂料為根底涂料，添加nano－TiO2/Ag復合型抗菌劑，在金屬外表獲得了一種抗菌、耐污涂層。詳細地研究了復合抗菌劑用量對涂層殺菌率、接觸角、耐污性能的影響，確定抗菌劑的含量為3%時，涂層具有良好的耐污、抗菌綜合性能。通過對涂層外表形貌的微觀表征，證實添加抗菌劑后，涂層外表均勻分布了一層納米顆粒，使得涂層具有良好的耐污、抗菌性能。通過性能檢測，說明制備的水性抗菌、耐污氟碳涂料，具有良好的理化性能，可以用于金屬外表的裝飾和防護。關(guān)鍵詞:水性涂料;抗菌;耐污;納米二氧化鈦;氟碳乳液

中圖:TQ630文獻標識碼:A

文章編號:1673-1549(2012)01-0031-04引言

在水性涂料中添加低外表能抗菌劑，制備適合金屬外表涂裝的水性抗菌耐污涂料，具有廣闊的應用前景和市場價值［1-3］。目前所用的抗菌劑主要有天然抗菌劑、有機抗菌劑和無機抗菌劑三大類［4］。天然抗菌劑如芥末、蓖麻油等，使用簡便但抗菌作用有限;有機抗菌劑如季銨鹽類、山梨酸等，它們的殺菌速度快，開發(fā)和使用技術(shù)成熟，但穩(wěn)定性和長效性差;無機抗菌劑主要是銀系抗菌劑和具有光催化作用物質(zhì)，如納米TiO2、納米ZnO等。銀離子抗菌劑價格昂貴，而納米TiO2具有自身無毒、無味、無刺激性、熱穩(wěn)定性與耐熱性好、不燃燒，可降解性等優(yōu)點，成為開發(fā)研究的熱點之一，但是它需要光源照射。

因此很多學者致力于復合型抗菌劑的研發(fā)［1，5］，如無機－有機復合、Ti－Ag復合、Cu－Zn復合等。實驗中采用具有優(yōu)良抗菌性的納米TiO2/Ag、銀復合抗菌劑，通過添加工藝的研究，制備水性抗菌、耐污氟碳涂料。1·實驗

1.1材料

金屬基材為馬口鐵;抗菌劑(nano－TiO2/Ag復合型);水性氟碳乳液(固含量45%)。

1.2制備方法

首先，在分散缸中參加水、分散劑和適量消泡劑，低速攪拌均勻;然后緩慢參加復合抗菌劑和填料，高速分散30min后，在砂磨機內(nèi)研磨30min至無顆粒;在低速攪拌下緩緩參加氟碳乳液，低速攪拌60min，使粉料與乳液及剩余的助劑混合均勻。涂料參考配方，見表1。填料主要包括鈦白粉和高嶺土。表1涂料參考配方

1.3測試與表征外表形貌

采用掃描電鏡(SEMJSM6360LV)對涂層的外表形貌進展表征。接觸角

使用GS－*150接觸角測量儀(**覃思科技**)對涂層接觸角進展測試。耐污性測試

將碳素墨水滴在涂層外表上，室溫靜置48h，然后用棉球擦拭，考察涂層的耐污性。將涂層耐沾污性分為5級，0代表沒有效果;1代表有一定效果，但酒精擦拭后仍有明顯痕跡;2代表酒精擦拭后有較淺痕跡;3代表清水沖洗有很淺痕跡，酒精擦拭后無痕跡;4代表清水沖洗后無痕跡。涂層抗菌測試

實驗采用菌落計數(shù)法對涂層的抗菌性能做定量檢測。配制牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基并滅菌后，倒入已滅菌的培養(yǎng)皿中制得平板備用。用無菌生理鹽水將大腸桿菌菌種配成103cfu/mL左右的菌液，并用平板計數(shù)法測定活菌數(shù)N(cfu/mL);用無菌移液管吸取菌液滴于涂層上，與涂層接觸假設干時間后，再吸取菌液滴于平板上，用無菌三角棒涂布均勻。將平板移至37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12h后，取出計算平板上的菌落數(shù)，得到與涂層接觸假設干時間后的活菌數(shù)N1(cfu/mL)。滅菌率的計算公式為:

滅菌率(n%)=［(N－N1)/N］×100%理化性能測試

理化性能測試分別按國家標準執(zhí)行，標準詳見文件GB/T1720－1989、GB/T1731－1993、GB/T1732－1993和GB/T6739－1996。

2·結(jié)果與分析

2.1涂層抗菌性能

圖1是涂層抗菌性與抗菌劑含量的關(guān)系，可見涂層的殺菌率隨抗菌劑含量的增加而增大。抗菌劑含量在0～2%*圍內(nèi)時，抗菌率幾乎是直線增加，與抗菌劑含量呈近似的線性關(guān)系;當抗菌劑含量在2%～4%*圍時，抗菌率增加趨于平緩，約在90%左右。圖中的變化關(guān)系表征了在不同抗菌劑含量下涂料涂層的殺菌性能，從圖1中比擬，當抗菌劑含量在3%左右時，涂層具有較高的殺菌率，可以確定為最正確用量。圖1涂層抗菌率與抗菌劑含量的關(guān)系

2.2涂層耐污性能

納米二氧化鈦，不但具有良好的殺菌抗菌能力，而且由于納米效應，還具有優(yōu)異的自潔耐污性能［6-7］。由于實驗中選用的無機抗菌劑中含有納米二氧化鈦，因此，我們對涂層的耐污性能進展了測試，見表2。與未引入抗菌劑的涂層比擬，引入0.5%～3%的抗菌劑，涂層均具有一定的耐污性能，尤其是含量在1.0%～3%*圍內(nèi)，耐污性能到達了4級。因此，當涂層在使用中沾有污染物時，可以用清水或酒精很容易的擦洗掉，而保持原來的良好外觀。表2不同抗菌劑含量涂層的耐污性能

2.3涂層的自潔性能

在涂料中引入納米二氧化鈦，由于納米粒子的存在，涂層具有一定的疏水性能［8］。因此，可以通過接觸角的測量，表征涂層的自潔性能。圖2是涂層對水的接觸角隨抗菌劑含量的變化。未添加抗菌劑，涂層的接觸角在43°左右，從圖3(a)(抗菌劑含量0)可見，水滴在外表已經(jīng)鋪展?jié)櫇??？咕鷦┖吭?.5%～2%*圍內(nèi)時，涂層的接觸角隨著含量的增加而遞增，說明納米抗菌劑在涂料中分布均勻，形成的涂層外表具有一定量的納米粒子，提高了涂層的疏水性能。當含量在2%～4%*圍內(nèi)時，涂層的接觸角增加到80°左右，從圖3(b)(抗菌劑含量4%)中可見到水滴在涂層外表不易擴展，涂層已經(jīng)具有一定的疏水性能，提高涂層的耐污性能。而且，接觸角在這個*圍內(nèi)變化不大，說明此時的抗菌劑對涂層的接觸角的用量到達了峰值，如果用量繼續(xù)增加，可能會由于納米粒子在涂料中的分散度下降，形成的涂層外表存在大量的親水基團，導致涂層對水的接觸角下降［9］，不利于提高涂層的耐污性能。圖2涂層接觸角與抗菌劑含量的關(guān)系圖3不同抗菌劑含量涂層的接觸角

2.4涂層的外表形貌

圖4是添加抗菌劑前后涂層的外表形貌。未添加抗菌劑的涂層，外表光滑、致密、平整(圖4(a));而添加抗菌劑的涂層，外表均勻地分布一層致密的納米粒子，這也說明了添加抗菌劑的涂層具有耐污、抗菌性能的原因。這種水性的納米面漆，當噴涂或者刷涂到粗糙的底涂層之上時，可以隨溶劑水的流動，滲入底涂層，起到填充作用;同時，納米粒子在外表粘結(jié)劑的交聯(lián)作用下，形成具有納米效應的多功能涂層，封閉底涂層的同時，能夠提高涂層的耐腐蝕性、耐久性、耐磨性等綜合理化性能［10-11］。圖4涂層外表添加抗菌劑前后的微觀形貌

2.5涂層的理化性能

表3是涂層的理化性能檢測結(jié)果，說明涂層的理化性能到達甚至超過技術(shù)指標中的要求?？梢娭苽涞乃钥咕?、耐污氟碳涂料，具有良好的理化性能，可以用于金屬外表的裝飾和防護。表3涂層的理化性能檢測

3·結(jié)論

(1)nano－TiO2/Ag復合型抗菌劑的添加量為3%時，涂料涂層具有良好的抗菌、耐污性能。

(2)添加納米抗菌劑后，涂層外表獲得了一層致密且分布均勻的納米粒子，提高了涂層的抗菌、耐污性能。

(3)涂層具有良好的理化性能，可以用于金屬外表的裝飾和防護。

參考文獻:

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