纳米银水性抗菌木器涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 纳米银水性抗菌木器涂料的研制张然，梁亮，宛焱，胡龙( 广东工业大学轻工化工学院，广东广州510006)近年来，随着家装市场的不断发展，各种家装问题也接踵而来． 首先，家具可能成为病菌传播的媒介，根据复旦大学医学院对日常办公桌面的微生物测试，其对人体有害病菌含量是一般卫生间的4 倍之多． 其次，室内环境污染也引起人们的高度重视． 室内污染主要源于涂料、胶黏剂和人造板材中挥发性有机化合物，例如溶剂型木器涂料中的稀释剂甲苯、二甲苯，人造板材中释放的甲醛气体等． 因此研制具有抗菌和降解甲醛功能的水性木器涂料对保护人类健康、改善生活和工作环境具有十分重要的意义．纳米银材料因其独特的纳米效应，作为抗菌材料具有安全无毒、高效、广谱的杀菌消毒作用，作为催化剂能利用自然光催化降解有机污染物、净化空气，为新型纳米抗菌功能涂料的开发提供一条新的有效途径．水性木器漆的基料树脂乳液直接影响着涂料的性能． 常用的水性木器漆虽然具有无污染、对人体健康无损害等优点，但是仍存在干燥速度慢、硬度低等缺陷． 本课题组在聚丙烯酸酯系乳液体系中引入多官能团乙烯基单体，实现了水性聚丙烯酸酯热－ UV 辐射的交联． 结果表明: 该双重固化乳液涂层耐乙醇拭擦158 次不破膜，硬度达到3 H，耐碱性24 h 无泛白、起皱． 而有关将此热－ 紫外光双重固化乳液应用于水性木器面漆的研究还未有报道．本文将纳米银溶胶作为无机纳米抗菌剂引入实验室自制的热－ 紫外光双重固化乳液体系中，设计出具有抗菌和降解甲醛双重性能的纳米复合水性木器涂料，并重点讨论了不同质量分数的纳米银溶胶对水性木器涂料漆膜抗菌性能和降解甲醛效果的影响．1 实验部分1． 1 主要原料和仪器硝酸银( 分析纯) ，广州市金珠江化学有限公司; 葡萄糖( 分析纯) ，天津市永大化学试剂有限公司; 光引发剂2959，工业品，汽巴精细化学品有限公司; 有机硅交联剂BY-9301，润湿剂BY-9338，工业品，北京佰源化工; 纳米碱性硅溶胶( SiO2质量分数30%) ，成膜助剂DPM，分散剂cc-533B，蜡乳液cc-549B，消泡剂cc-505B，工业品，广东佳景科技有限公司; 热－ 紫外光双重固化乳液( 固体树脂质量分数45%) ，水性腻子，水性UV 木器底漆，实验室自制; 大肠杆菌，金黄色葡萄球菌种( 广东省微生物研究所提供) ; 牛肉膏蛋白胨培养基( 自制) ．UV 紫外光固化机( ＲW-UVA302-30ri，深圳市润沃机电有限公司) ; 动态光散射粒度分布仪( MicrotracNanotraTM150，美国) ; 紫外可见分光光度计( UV1800，北京瑞利分析仪器公司) ; 扫描电子显微镜( EVO LS10，德国蔡司; s4800，日本日立) ; 722 N型可见分光光度计( 上海佑科仪器仪表有限公司) ．1． 2 实验步骤1． 2． 1 纳米银溶胶的制备称取12 g 碱性纳米硅溶胶溶解于一定量的去离子水中，搅拌10 min 使其分散均匀． 量取10 mL的一定浓度AgNO3溶液，滴加至硅溶胶液中，搅拌均匀． 配制0 01 mol /L 的葡萄糖溶液作为还原液．在50 ℃水浴温度下，以30 滴/min 的速度将还原液缓慢滴加到氧化液中，反应2 h 后得到纳米银溶胶，该溶胶的pH 在7 ～ 8．1． 2． 2 热－ 紫外光双重固化水性抗菌木器面漆的配制将热－ 紫外光双重固化乳液稀释后在高速分散机中以500 r /min 的速度搅拌，然后加入光引发剂2 959，消泡剂、成膜助剂，搅拌20 min 后依次加入纳米银溶胶，有机硅交联剂，润湿流平剂及蜡乳液，再搅拌15 min，最后加入增稠剂增稠，静置，250 目尼龙网过滤得水性抗菌木器面漆． 表1 为该水性抗菌木器面漆的基本配方．1． 2． 3 热－ 紫外光双重固化水性抗菌木器漆漆膜的制备将水性木器漆按照一腻一底两面的涂装工艺，即先刮一道水性腻子，打磨后涂一道水性UV 木器底漆，再做两道双重固化乳液木器面漆，在3 层夹合板上进行刷涂，得到一定厚度的木器漆膜． 制得漆膜后，置于80 ℃ 烘箱中干燥5 min，再置于ＲWUVA302-30ri 型紫外光固化机下进行固化交联．1． 3 性能测试1． 3． 1 纳米银溶胶的结构和稳定性表征( 1) 形貌分析: 将纳米银溶胶稀释后滴于硅片上，于50 ℃真空干燥后在s4800 扫描电镜下观察纳米银颗粒的形貌、尺寸及分布情况; 将纳米银水性木器涂料抗菌漆膜置于EVO LS10 型扫描电镜下观察纳米银颗粒在漆膜中的分散情况．( 2) 粒度分析: 用动态光散射粒度分析仪对纳米银溶胶的粒径大小和分布进行表征．( 3) 紫外-可见分光光度分析: 将纳米银溶胶稀释10 倍，在波长为250 ～700 nm 内进行紫外可见扫描．( 4) 稳定性分析: 将纳米银溶胶放置于比色管中，在50 ℃下避光储存7 d，观察银溶胶透明度的变化以及银粒子有无团聚现象．1． 3． 2 水性抗菌木器漆抗菌性能的检测按照文献对水性抗菌木器漆进行抗菌实验． 实验选用革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌两种菌种，采用菌落计数法对漆膜的抗菌性能做定量检测． 将灭菌后牛肉膏蛋白胨培养基倒入培养皿中制得平板备用． 用无菌生理盐水将两种菌种配成105 cfu /mL 左右的菌液，并用平板计数法测定活菌数N( cfu /mL) ; 用无菌移液枪吸取菌液滴于漆膜上，与漆膜接触若干时间后，再吸取菌液滴于平板上，用L 棒涂布均匀． 将平板移至37℃恒温培养箱中培养24 h 后，取出计算平板上的菌落数，得到与漆膜接触若干时间后的活菌数N1( cfu /mL) ． 抗菌率的计算公式为:n = ［( N － N1) /N］ 100%．1． 3． 3 水性抗菌木器漆降解甲醛效果的检测按照国家标准GB /T 18204． 26-2000《公共场所空气中甲醛测定方法》，采用酚试剂分光光度法测定微量甲醛的含量．将纳米银水性抗菌木器漆均匀涂布于0 20 m 0 30 m 的PET 塑料胶片的两面， 80 ℃干燥5 min，然后置于紫外光固化成膜; 将涂有木器涂料的胶片卷成卷状放入容积为2 L 的装有50 mL 质量浓度为1mg /L 的甲醛水溶液的烧杯中，PET 胶片不接触甲醛水溶液． 然后用双层聚乙烯保鲜膜密封瓶口，在不同的光照时间下放置一定时间后，从烧杯中吸取2 mL甲醛水溶液置于25 mL 比色管中，加入3 mL 的酚试剂MBTH 吸收液和0 4 mL 硫酸铁铵显色剂，静置15 min 后，用酚试剂法于波长为630 nm 处测定样品的吸光度，并对照回归方程算出甲醛的质量浓度( mg /L) ． 以无涂布漆膜的胶片作对照实验． 甲醛降解率的计算公式为:式中，c1为空白实验中的甲醛浓度，mol /L; c2为降解甲醛反应后的甲醛浓度，mol /L．1． 3． 4 水性抗菌木器漆漆膜理化性能的测试热-紫外光双重固化水性抗菌木器漆的漆膜物化性能按HGT23999-2009《室内装饰装修用水性木器漆》标准测试．