粉（fěn）末塗料以其與液體塗料（liào）相似的性能特點和優異（yì）的環境效益(不含（hán）VOCs)，在塗（tú）料行業得到了廣泛的應（yīng）用（yòng），具有良好的發展前景。由於塗料表麵（miàn）對細菌生長的抑製作用越來越受到終（zhōng）端用戶的關注，因此對抗菌塗料的需求（qiú）越來越大（dà）。

銀，作為一種有效的抗菌物質，已經被人類應用（yòng）了近千年。由於有（yǒu）機類抗菌物質的不穩定性，以銀為（wéi）代表的（de）無機抗菌（jun1）劑發（fā）展迅速（sù）。

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

然而普通的（de）銀交換分子篩難以應用（yòng）在（zài）粉末塗料中，這是由於在高溫下銀離（lí）子（zǐ）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）膜的抗菌耐久性很差，反複水洗幾次後抗菌效果大大減弱。這是由於銀離子篩體係中銀釋放（fàng）速率不可控，使得銀（yín）大量流失，減弱了塗膜的（de）抗菌性能。

為了解決上述問題，本研究對傳統銀離（lí）子交換分（fèn）子篩進（jìn）行了改進，首先加入銅離子作（zuò）為保護劑防止銀離子的破壞；其次在負載銀-銅離子（zǐ）的（de）分子篩上（shàng）添加了納米銀。

納米銀（yín）在水（shuǐ）環境下（xià）釋（shì）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，將抗菌劑用親水物質包裹，親水物質不僅可促進納米銀變為銀離子，還可包裹表麵，防止銀離子釋放速度（dù）過快。

石墨烯為超薄納米片層，使（shǐ）塗（tú）膜表麵產（chǎn）生納米級尖峰，微生物在表麵難以生長，因此本文（wén）以石墨烯（xī）作為（wéi）抗菌輔助手段也進（jìn）行了（le）研（yán）究。

1 實驗和方（fāng）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（diàn）噴塗、固化成膜幾個步驟。

抗菌劑（jì）製備中，利用（yòng）離子交（jiāo）換的方法將銀離子和一部分銅離子加入到分子篩中。納米銀加入到聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的去離子水溶液中，超（chāo）聲振動後製（zhì）成納米銀懸濁液，納米銀粒徑約為（wéi）50nm。

然後將納米銀懸濁液與（yǔ）離（lí）子交換後的分子篩混合，常溫下攪拌1h。製備親水物質溶液，將（jiāng）甲基（jī）纖維素鈉、海藻酸鈉和聚丙烯酰胺（àn）（PAM）以6∶3∶1的比例（lì）在80℃攪拌下（xià）製成溶液。

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

將（jiāng）抗菌劑（jì）按（àn）一定添加比例與粉末塗料混（hún）合均勻。靜電噴塗（40kV，40μA）至6cm×7cm的鋁板上（shàng），塗膜厚度（dù）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（píng）行實驗，控製組為不加（jiā）抗菌劑的粉末塗（tú）料塗膜。抗菌劑的組成見表1。

形貌（mào）分析（xī）采用了掃描電子顯微鏡。表麵顏色分析采用了顏色分析儀（WF32）。

膜厚測量采用膜厚儀；抗菌性能（néng）測試（shì）采用（yòng）了（le）ASTM E2180-07測（cè）試標（biāo）準，測（cè）試（shì）菌株（zhū）采用大腸（cháng）杆菌ATCC25922。

每次測試（shì）抗（kàng）菌性均用分光光度計測定600nm下的吸光度，保（bǎo）證（zhèng）初始細菌濃度一致。

耐久性（xìng）測定進行（háng）了連續水洗過程，每次水洗如下：使用20mL水潤（rùn）濕表麵，然後加（jiā）入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，最（zuì）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水物質進（jìn）行包裹，分子篩（shāi）形貌（mào）發生了很（hěn）大改變，圖1中可以（yǐ）明顯看出分子篩表麵覆蓋了大量納米（mǐ）銀，並且有親水物質包裹的（de）現象發生。

2.2 抗菌劑的初始抗（kàng）菌性能

抗菌板抗菌效果見圖2。

由圖2可以看出，控製組細菌（jun1）數量發生了明顯變化，增長了大約2個數量（liàng）級。而抗菌板細菌數量發（fā）生了大幅度下降（jiàng），尤其是在（zài）6h時，滅（miè）菌率達到了99.99%以上。

盡（jìn）管6種（zhǒng）抗菌劑顯示了近似（sì）的抗菌性能，但仍可以看出石墨烯的（de）加入有利於（yú）提高前期抗菌效果（在1h情況下，加入石墨烯的抗菌劑的細（xì）菌數量少於（yú）不加石墨烯的試驗組）。

鈍（dùn）化處（chù）理後的納米銀在溶液中更容易分散，但從塗膜抗（kàng）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（xìng）能

連續水洗後抗菌板抗菌性能的變化情況見圖3。

由耐久性的測試結（jié）果可以發（fā）現，6種（zhǒng）抗菌劑（jì）在水洗至第6次時，抗菌性發生（shēng）明顯改變，在第6h時開始（shǐ）出現大量細菌。

對於6種不同的抗菌劑，納米銀的添加增加了塗膜的耐久性。對比抗菌劑（jì）1和2，3以及4，5和6，可（kě）以看到鈍化處理後的納米銀效果略（luè）好，但並不明顯；

對比抗菌劑1，3和2，4，可以發現石墨（mò）烯的加入，略微（wēi）提高了耐久性；對比抗菌劑3，5和4，6，在6h時水（shuǐ）洗循環6次的情況下，抗菌劑3和6的細菌數更少，證明隨著納米銀添加量的（de）減少，初（chū）次抗菌性並（bìng）沒有太大區別，但耐久性減弱。

2.4 抗菌劑添加量（liàng）對漆（qī）膜性（xìng）能的影響

由圖4可以看出（chū），5%和8%添（tiān）加量時（shí），4h內細菌（jun1）數減為零；而2%添加量時直到6.5h細菌數才減為（wéi）零。此外，添加量少的（de）情況下，細菌數（shù）在初始時刻甚（shèn）至發生了增加，這也是抗菌性能變弱的表現。

因此（cǐ）可以看到，在（zài）一（yī）定範圍內，抗菌劑添（tiān）加量增多能夠增強抗（kàng）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（zǐ）的加入會減弱銀離子的黃變（biàn），但隨著添（tiān）加劑的增多，黃變程度也會（huì）增加。如圖5所示，隨著抗菌劑添（tiān）加量（liàng）的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（mó）光澤度和霧度（Haze）的影響（xiǎng）

由圖6表明，在添加抗菌（jun1）劑（5%）後，塗膜光澤度有所降低（dī）。納米銀和石墨烯均會降低塗膜的光澤度，即含有納米銀和石墨烯的抗菌劑塗（tú）膜光澤度（dù）最低。隨著納米銀添加（jiā）量的增多，塗膜光澤度降（jiàng）低（dī）。

對於霧度（Haze），納米（mǐ）銀和石墨烯的（de）加入引起了一定（dìng）的改變，加入石墨烯的抗菌塗膜（mó）霧度值（zhí）略（luè）大於不加石墨烯的塗膜。但從（cóng）整體上看（kàn），6塊抗菌板塗膜與不加（jiā）抗菌劑的塗膜相比差異較小。

通過本研究可得到如下結論：

(1)由親水物質（zhì）包裹的納米銀型抗菌劑（jì）具有優異的抗菌效果，6h內表麵無細菌；

(2)納米銀型（xíng）抗菌劑（jì）具（jù）有優異的抗菌耐久性，水（shuǐ）洗到第6次抗菌效果才出現減弱（每次水洗包括（kuò）了反複60次擦拭）；

(3)納（nà）米（mǐ）銀添加量減少（shǎo）時塗膜耐久性有所降低（dī）；

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

(5)添加抗菌（jun1）劑（jì）對塗膜光澤度和霧度影（yǐng）響不大（dà），光（guāng）澤度略有降低，霧度略有增加（jiā）。

結果表明，該抗菌粉末塗料具有優異的抗菌性能和耐久性（xìng），對革（gé）蘭（lán）氏陽性菌（jun1）、大（dà）腸（cháng）杆菌的初次滅菌率超（chāo）過99.99%，並且能夠經受20kPa力情況下的（de）360次反（fǎn）複擦（cā）拭。

隨著（zhe）抗菌劑（jì）添加量的增加，塗膜抗菌性能提高，但黃變程（chéng）度增加。此外研（yán）究還發現，抗菌劑（jì）的添加（jiā）對漆膜的光澤度和霧度影響較小，光澤（zé）度略有降低，霧度（dù）略有增加。