現代社會隨著人們對健康和環保的重視,在工業涂料領域開發抗菌涂料也成為涂料行業的發展方向之一??咕苛现傅氖峭繉颖砻婢哂锌咕δ?,可防止細菌和微生物生長的涂料。
抗菌涂料主要用于墻壁、柜臺、門把手、廚具和其它高接觸區域、工業制品和暖通空調通風口等,還可以應用在手套、口罩、地毯和紡織品上。其中抗菌涂料在醫療設施和醫院墻面等位置應用時可減少醫院的交叉感染。在新型冠狀病毒肆虐的今天,抗菌涂料對于病毒的阻斷和殺滅也能起到一定的作用,為未來抗菌涂料的發展提供了重要的啟示。
抗菌涂料的抗菌劑
抗菌涂料的抗菌功能主要由涂料中添加的抗菌劑產生。也就是說,抗菌涂料與普通涂料的區別主要在于抗菌劑的選擇和添加。合適的抗菌劑的選用是研發高效抗菌涂料的關鍵。
抗菌劑的分類
目前,涂料用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。
1.天然抗菌劑:動植物中提取的具有抗菌活性的活性物質,分為植物源抗菌劑和動物源抗菌劑。常用的有殼聚糖及衍生物
2.有機抗菌劑:主要有季胺鹽、雙胍、醇類、酚類、有機胺類、吡啶類、異噻唑啉酮類等。
3.無機抗菌劑:主要有金屬粉末或離子,光催化型等。金屬類主要有Ag、Cu、Zn等,光催化型有二氧化鈦和氧化鋅等。
不同的抗菌劑有不同的抗菌機理和抗菌效果。天然抗菌劑穩定性較差,提取困難,應用較少。有機抗菌劑耐溫性、耐久性差,且對人體具有一定的毒副作用,限制了有機殺菌劑的推廣和使用。無機殺菌劑具有高效、廣譜、穩定的特點,成為抗菌劑的研發主流。無機抗菌劑中銀離子和二氧化鈦光催化型殺菌劑具有殺菌效率高、不產生抗藥性、抗菌廣譜等優勢,在無機抗菌劑的研究和應用中占主要地位。無機抗菌劑主要通過破壞細菌的細胞合成酶的活性,使細胞喪失分裂增殖能力而死亡,來實現抑菌滅菌的效果。
抗菌劑的研究進展
?。?)無機納米抗菌劑的研發
無機納米抗菌劑具有表面效應、界面效應,小尺寸效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應,納米材料這一系列優異性質使得納米抗菌劑具有更優良的抗菌效果,且安全性極高,是一種長效、耐熱的抗菌劑。因此近年來成為研究的熱點。如納米銀顆粒具有量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應,具有很強的穿透力,可以輕易地進入病原體的細胞中破壞細胞活性。其比表面積大,抗菌活性大幅增強,是普通銀的200倍以上。二氧化鈦納米管(TNTs)具有極大的比表面積和特殊的管狀結構,具有較高的吸附能力和良好的選擇性,可有效殺滅大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和沙門菌等細菌等。
?。?)復合型無機抗菌劑的研發
開發無機復合抗菌劑(金屬離子類+光催化金屬氧化物類),也是當下研發的熱點之一。如Ti-Ag復合、Cu-Zn復合抗菌劑,不但提高了抗菌劑的綜合性能,且規避了單一抗菌劑的某些缺陷。
抗菌涂料的發展方向
以下三個方面可能是未來抗菌涂料的發展方向:
1、開發新型復合抗菌涂料,研究復合抗菌劑與各種涂料的兼容性,將不同種類抗菌劑的優點綜合起來,使復合抗菌涂料具有綠色環保、性能穩定和持久抗菌等特點。
2、加強無機納米抗菌材料在各種涂料中的應用研究,重點研究納米顆粒在涂料中的分散性、穩定性和儲存方法等問題。
3、深入研究各種抗菌劑的抗菌機理,完善抗菌劑及其產品性能的檢測方法和相關標準體系。
分析技術和抗菌性能檢測技術
抗菌涂料前景廣闊,必然成為涂料企業研發投入的方向之一。借助于成分分析技術,可以為新型抗菌涂料的研發提供助力。如無機抗菌劑的形貌分析與表征、無機抗菌涂料中無機抗菌劑的含量測試、樹脂體系的分析等,都可以使抗菌涂料的研發路徑縮短,提高研發效率。
抗菌涂料的抗菌性能檢測,我國抗菌涂料檢測國家標準有《抗菌涂料(漆膜)抗菌性測定法和抗菌效果標準》(GB/T21866-2008)、《光催化抗菌材料及制品抗菌性能的評價標準》(GB/T23763-2009)、《漆膜耐霉菌性測定法》(GB/T1741-2007)等,行業標準有《抗菌涂料標準》(HG/T3950-2007),這些標準為我國抗菌涂料抗細菌和抗霉菌性能的檢驗以及抗菌涂料行業的規范發展起到了推動作用。