data-full-width-responsive="true"> 纳米Cu- T iO2 在亲水涂料中的耐老化和抗菌性能研究罗俊旋1, 徐 游1, 曾伟华2, 汤皎宁1 ( 1 深圳大学深圳市特种功能材料重点实验室,广东深圳518060; 2 深圳华中科技大学研究院, 广东深圳518057)亲水涂料是一种用于改善物质表面性能的特殊水性涂料, 主要用于铝及铝合金制品, 尤其是空调的热交换器翅片[ 1] 。水性涂料在20世纪60年代初期获得发展并广泛应用在工业上, 其以溶剂为水, 成本较低、对环境污染少, 是一种环保型的涂料[ 2]。而抗菌涂料是指在涂料中加入抗菌剂, 使涂料具有抗菌性能。抗菌涂料主要分为两大类: 有机抗菌剂涂料和无机抗菌剂涂料。纳米T iO2作为新型抗菌剂, 自身无毒、无味、无刺激性、热稳定性与耐热性好、不燃烧且为白色, 以其优异的抗菌性能成为开发研究的热点之一[ 3] 。本文研究了基于二氧化钛的光催化性及纳米金属颗粒的杀菌效果, 拟制备出一种具有良好杀菌效果的涂料, 同时通过改进技术, 使其具有很好的亲水性能, 并探讨此种涂料的耐老化性能等特性。1 实验部分11 抗菌剂的制备量取3% 的T iO2 胶体80 mL, 加入0 3 g CuC l2 2H 2O、40 mL甲醛, 再加入去离子水将溶液稀释至500 mL。超声震荡15 m in左右, 使溶液分散均匀。最后将溶液置于实验平台中,在1 000W紫外线灯下光照2 h, 光照过程中, 使用磁力搅拌,同时通冷却水。实验结束, 取出溶液, 观察颜色变化。12 抗菌涂层的加速老化处理将抗菌剂分散于自制面漆中, 涂于素铝箔片上。经过以下方法对涂层进行加速老化处理。( 1)静水浸泡为了模拟抗菌涂料在高湿度的环境中工作, 本实验通过将涂有抗菌剂含量为14%的基片放置于自来水中, 浸泡一定时间后取样。取样的时间间隔为5 d、15 d、25 d、35 d。( 2)温水浸泡温水浸泡加速老化实验, 可以模拟抗菌涂料在温差大, 特别是高温环境下的工作环境的抗菌性。实验中将涂有抗菌剂含量为1 4%的基片放置于不同温度下的恒温水浴锅中4 h,取出干燥后。其中, 温水浸泡时温度为25 、60c 、90c 。( 3)紫外线灯加速老化材料老化的主要原因是紫外线的照射。本实验通过用高能紫外线对涂层表面进行不同时间的照射, 模拟抗菌涂料受到的紫外线侵袭。实验中对紫外光照射的时间分别为20 m in、30 m in、40 m in。13 样品表征对制备的抗菌剂, 使用激光粒度仪( Ze ta Plus, 布鲁克海文仪器公司), 测试抗菌剂的平均粒径; 使用X射线荧光光谱仪( S4- Explorer, 德国布鲁克公司)检测抗菌剂中铜的含量。对以上经过老化处理的样品, 通过金相显微镜( GX71 -423U, 日本奥林巴斯株式会社)、体视显微镜( VHX- 600E, 日本基恩士国际贸易有限公司)对涂层的表面形貌进行表征; 使用接触角仪( 59980 - 35, COLE - PARMER 公司) 对涂层的亲水角进行表征; 参照GB /T 21510- 2008纳米无机材料抗菌性能检测方法和GB /T 21866- 2008抗菌涂料(漆膜) 抗菌性测定法和抗菌效果, 在微生物测试实验室中对涂层的抗菌性能进行表征。2 结果与讨论21 抗菌剂粒径测试经过紫外线照射, 溶液的颜色从乳白色变为深蓝绿色, 且分散均匀。经过激光粒径仪的测定, 样品的平均粒径在744 nm, 粒子尺寸主要分布在347~ 1594 nm 之间。22 铜含量测定表1给出了通过紫外荧光光谱仪测定的样品铜含量, 可知此方法制备的抗菌剂中不仅存在铜, 且铜的含量达1958%, 占理论值的52 28%, 可见, 此方法是制备Cu - T iO2抗菌剂的有效方法。表1 抗菌剂铜含量百分比
23 抗菌涂层的老化性能分析经过静水浸泡、温水浸泡、紫外线照射等方法对抗菌涂层进行加速老化处理, 通过不同倍数的电镜观察涂层表面形貌,研究涂层的耐老化性能。表2给出了抗菌涂层经过加速老化处理后宏观观察到的表面形貌变化。表2 经加速老化处理后抗菌涂层的表面变化
由表2 可知, 涂层可以承受15 d 左右的静水浸泡、60c温水浸泡4 h、紫外线光40 m in老化而无任何变化。出现边缘起泡脱落现象的样品, 出现范围也只在边缘2 mm以内的局部地方。其外部影响因素为铝箔的边缘出现弯曲或者毛刺, 导致涂层出现破损, 在水的侵蚀之下逐渐出现起泡脱落, 且随着时间的推移向外扩展。可见, 此涂层在耐老化性能方面具有优越性能。
