抗菌防霉涂料的研究进展
作者：林杰赐1，陈炳耀2，陈明毅1(1．广东顺德三和化工有限公司，广东佛山528325；2．广东三和化工科技有限公司，广东中山528429)
摘要：从古至今，细菌、真菌、病毒等致病微生物一直严重影响着人类的身体健康，甚至社会安全。对人们正常的生产生活和经济发展造成严重的破坏。为了解决致病菌的威胁，抗菌产品应运而生。其中抗菌涂料作为新兴的建筑装修材料，对人们的居家环境中的抗致病菌以及墙面防霉有着不错的效果。文中概述了两大抗菌防霉涂料，并介绍了抗菌防霉涂料的应用和研究现状。
关键词：致病微生物；抗菌剂；抗菌防霉涂料
中图分类号：TQ637 文献标识码：A 文章编号：1008—021X(2021)05—0072—02
随着我国建筑涂料日益广泛的使用，某些特殊生产部门，如食品、制药、餐饮等行业中，也经常使用乳胶漆作为建筑内外墙装修的材料。这些行业对环境中细菌霉菌的含量有着更加严格的要求，然而其温度和湿度都很适和霉菌和细菌的生长繁殖，容易造成生产车间内的墙壁滋生霉菌，破坏涂层的结构，导致粉化、脱落，失去保护和装饰功能，使环境受到污染。有害病菌的大量繁殖也危及产品性能、食品安全及人体健康。其中建筑涂料防霉问题在国内日益受到重视，开发高性能杀菌防霉涂料已是大势所趋[1]。
1 抗菌防霉涂料概述
随着建筑行业的迅猛发展，人们的环保意识和对日常生产生活中的环境的要求也在不断提高，建筑涂料特别是水性乳胶漆以其水性、环保的优点得到所未有的速度发展，逐渐成为室内装饰材料的主打产品。从厂房、酒店、学校、住宅等场所的内外墙的装饰装修，乳胶漆以其丰富的色彩、低毒害、低污染、便于翻修等特点逐渐成为人们的首选的墙体装修材料。随着乳胶漆的大量使用，人们对乳胶漆的要求已除了必备装饰性之外，还逐步向以功能化方向发展。因乳胶漆在制作过程中添加了大量的水和纤维素、有机合成树脂乳液等有机物质，病菌和藻类等微生物提供了适宜的生长条件和养料，在一定的环境条件下，各类霉菌、细菌就会在乳胶漆料或乳胶涂膜上大量繁殖、侵蚀涂料，严重影响乳胶漆的储存和涂层性能。为了防止有害病菌的滋生，保持环境清洁，抗菌防霉涂料应运而生，成为实现降低环境有害微生物最为简单有效的方法。抗菌防霉涂料是一种能够杀菌抑菌的功能型建筑涂料，主要用于一些阴暗潮湿场所，以及富含营养物的墙面保护装饰，起到装饰和保护的作用[2-4]。
2 有机类抗菌防霉涂料
有机类抗菌防霉涂料一般都是由基料、颜填料、抗菌防霉剂以及其他助剂组成，其生产方法一般分为化学结合法和物理掺混法。化学结合法是把有效的抗菌防霉剂作为功能单体与高分子单体进行接枝共聚，从而得到具有抗菌防霉功能的合成树脂。由于抗菌防霉剂接枝到合成树脂中，所以用这种抗菌防霉树脂生产的抗菌防霉涂料，其涂层的抗菌防霉性能稳定，效果持久，而且不会在释放有毒性气体，安全性高[5-6]。刘发锐[7]在其研究中通过甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为功能单体，与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行共聚，制备了阳离子聚丙烯酸酯共聚物乳液，结果表明该乳液具有良好的抗菌性能。黄颖虹[8]等人在丙烯酸树脂的聚合中引入抗菌单体季铵盐，制备出结构型抗菌涂料，对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抗菌率均能达到99％以上，经1000次擦洗后，涂层抗菌性仍能保持在95％以上，具有优异且持久的抗菌能力。王荣民[9]等人采用3一甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷改性的复合纳米TiO2，与氟碳共聚物乳液共混得到改性纳米氟碳乳液为主要成膜物制备出一款改性纳米氟碳涂料，其对葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌率可达到99％，且对这两种细菌的抗菌耐久性分别达97％和96％；涂层的吸水量低，疏水性强，具有良好的自清洁性。
物理掺混法生产有机类抗菌防霉涂料，通常需要通过一定的生产工艺才能达到较好的抗菌防霉效果。这是因为大部分有机类抗菌防霉剂是不溶于水的，较难分散，所以需要先用有机溶剂将抗菌防霉剂进行溶解，在用乳化剂进行乳化，使之容易分散，如果分散不好，就无法保证良好的抗菌防霉效果。此外，抗菌防霉剂的颗粒大小也是影响抗菌防霉效果的重要因素之一，通常为抗菌防霉剂的颗粒尺寸减小，抗菌防霉功效随之增大。物理掺混法制备抗菌防霉涂料生产工艺较为简单，但由于某些有机类抗菌防霉剂对环境和人体的危害大，含有甲醛、刺激气味和致癌作用等问题，所以抗菌防霉剂的选择尤为关键，一般应具备高效、广谱、低毒，在涂料中不会与其他组分发生化学反应，成膜后也不影响涂层物理和化学性质，并且具有挥发性低、相容性好、难溶于水等特点[10-12]。
3 无机类抗菌防霉涂料
我们现在所使用的乳胶抗菌防霉涂料中，大多数是采用有机防霉杀菌剂起主要作用的有机类抗菌防霉涂料。这些有机抗菌剂虽然能快速、高效的对病菌进行灭杀，但在长期使用中，抗菌剂效力减退，病菌耐药性增强，以及对人体造成损害等都是亟待解决的问题。实际上，现在一些无机类的抗菌防霉剂也有很好的效果。无机抗菌剂通常对细菌可以起到抑菌和杀菌的作用。抑菌指在细菌的繁殖期，无机抗菌剂与微生物表面接触，与其细胞膜蛋白结合，破坏其中的酶，阻碍细菌能量代谢时的电子传递，抑制细菌生长。杀菌是指无机抗菌剂直接对细胞膜酶的破坏，使细菌维持个体生存所需的能量代谢不能正常进行而死亡的作用[13]。程俊[14]等人通过超声分散将纳米二氧化钛均匀的负载到氧化石墨烯表面得到TiO，／rGO复合材料，并添加到水性聚氨酯涂料中，使涂层具有良好的光催化能力，抗菌等级可达I级。陈丽琼[15]等通过化学还原法制备了一种抗菌效果强、稳定性好纳米银溶胶并以其作为抗菌剂配制了纳米银抗菌内墙涂料，当纳米银含量达到0.02％时，涂料对大肠埃希氏茵及金黄色葡萄球菌的抗菌性能分别达到99.9％和99.8％，具有非常优异的抗菌效果。覃筱燕[16]通过沉积法将无机抗菌剂纳米ZnO和纳米TiO2，负载到经煅烧活化的贝壳粉中，再用硬脂酸改性后添加到聚脲涂料中，不仅使涂层具有良好的抗菌性能，也提高了涂层的耐水性能、防腐蚀性能。黄安娜[17]等人将1％的铁掺杂纳米TiO2，与硅丙乳液制备出可见光响应型铁掺杂TiO2光催化涂料，在光照24h后对大肠杆菌、白色念珠球菌、黑曲霉的杀菌率分别达到99．9％、97．2％、82％；再将涂层用致孔剂聚乙二醇6000对光催化剂改性，提高了涂层抗菌性能，光照6h后杀菌率可达到99．9％。此外，还有一些科研工作者开发出、纳米铜基二氧化钛(Cu-TiO2)抗菌剂[18]、用Ag／TiO2粉体抗菌剂以及中空内部载银SiO2，微球缓释型抗菌剂[19]等无机改性抗菌剂均有表现出优异的抗菌性能。
4 展望
随着国内外科技工作者对抗菌涂料的研究和开发，目前已在涂料用抗菌剂的筛选研制、抗菌机理的研究等方面取得了较多的成果，如季铵盐型有机抗菌剂、纳米型无机抗菌剂等低毒、高效的抗菌剂已被越来越多地应用于抗菌涂料中。但抗菌剂分散性以及抗菌涂料的安全性对人体或环境的危害性，稳定性，抗菌的范围、持久性等都是亟待解决的问题。
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