纳米银溶胶在抗菌内墙涂料中的应用研究

   日期:2022-03-25     浏览:169    
核心提示:0 引言在人们的居住环境中存在着各种有害微生物,对人类的生活产生不良影响,尤其是家居环境中某些潮湿的场合(如厨房、卫生间等)
0 引言
在人们的居住环境中存在着各种有害微生物,对人类的生活产生不良影响,尤其是家居环境中某些潮湿的场合(如厨房、卫生间等)更容易滋生微生物,导致室内空气和物体表面的菌浓度增大。抗菌内墙涂料可有效抑制和杀灭环境中的有害病菌,降低环境微生物对人体的危害,进而达到清洁环境的目的,对保护人类健康,改善生活环境具有十分重要的意义,是今后 墙涂料发展的主要方向之一。普通的涂料防霉杀菌剂使用毒性较大,易溶出,耐热、耐久性能差,而无机抗菌剂在安全性、持久性、广谱抗菌性、耐热性等方面存在优势,故其应用和研究越来越受到人们重视。目前涂料中使用的无机抗菌剂主要有2类:一类是金属离子抗菌剂(如银、铜、锌等金属离子,应用多的为银离子),此类抗菌剂在涂料中存在易变色、易流失等缺点;另一类是以纳米Ti02 为代表的光催化类抗菌剂,需在紫外光作用下才具有抗菌作用,在内墙涂料中应用受限制。纳米银安全性高、抗菌性能优异,是一种理想的抗菌材料,近年来在抗菌剂领域中,已引起人们的广泛关注 。本文通过化学还原法制备了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。采用紫外分光光度计对纳米银溶胶的结构进行了表征,同时对其形态、粒径大小及分布、稳定性、抗菌效率及纳米银抗菌内墙涂料的理化性能、抗菌性等进行了研究。

1 实验部分
1.1 主要原料
硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、柠檬酸、分散剂、消泡剂、润湿剂、颜料、填料、苯丙乳液、成膜助剂、增稠剂等,均为工业级产品。
1.2 纳米银溶胶的制备
将硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、六偏磷酸钠及蒸馏水加入到反应釜中,完全溶解后,在50℃恒温水浴下,将柠檬酸滴加到反应釜中,高速搅拌2 h,制得纳米银溶胶。
1.3 纳米银抗菌内墙涂料的制备
将分散剂、消泡剂、润湿剂等分散在水中,搅拌均匀后,加入颜料、填料,高速分散搅拌15 min后,用砂磨机研磨至细度不大于40 um,得到浆料;然后往浆料中加入纳米银溶胶、苯丙乳液、成膜助剂、消泡剂等,分散搅拌均匀,添加增稠剂至斯托莫黏度为90 -100 K,过滤即可得涂料成品。
1.4 性能测试
1.4.1 纳米银的结构表征
使用日本岛津uV一2500紫外一可见光光度计(UV—vis)检测银溶胶的特征吸收峰。
1.4.2 纳米银胶粒及形态测试
使用日本电子株式会社的JEM一2010(HR)透射电子显微镜观察溶胶中银颗粒的形态及大小,使用Imagetool软件对颗粒的尺寸分布进行统计。
1.4.3 纳米银溶胶抗菌效率测试
将不同浓度的纳米银溶胶混合溶于营养肉汤培养基中,然后接种细菌,通过细菌的生长与否,确定纳米银溶胶抑制受试菌生长的低浓度,即低抑菌浓度(MIC)。通过MIC大小来判定纳米银溶胶的抗菌效率 。
1.4.4 纳米银溶胶稳定性测试
采用PE3030原子吸收分光光度计,在温度为16ºC,相对湿度为42%的条件下,对纳米银溶胶及在54 ºc恒温箱中保存了14 d的样品进行银含量测定,通过银含量下降率来判断纳米银溶胶的稳定性。
1.4.5 抗菌涂料理化性能测试
抗菌涂料的常规性能按GB/T 9756-2001《合成树脂乳液内墙涂料》进行测试;有害物质含量按GB 18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》进行测试。
1.4.6 抗菌涂料抗菌性能测试
参照JOT 897-2002(抗菌陶瓷制品抗菌性能测试方法》对涂料的抗菌性能进行测试。首先用线棒涂布器将涂料涂在5 cmx5 cm的玻璃片上,干燥48 h后制得抗菌涂料样品,以5cmx5 cm的玻璃片作为空白对照样,实验前将所有的样品用75%酒精进行消毒;然后在无菌室配制浓度为(5.0- 10.0)x105cfu/ml的大肠埃希氏菌及金黄色葡萄球菌菌悬液;取上述菌悬液0.5 ml滴在抗菌涂料样品及空白对照样上,并盖上已灭菌的聚乙烯薄膜,使菌液均匀接触样品,置于灭菌平皿中,在相对湿度大于90%1~条件下,于(36±1)ºc恒温箱中培养24h;将培养24 h后的抗菌涂料样品及其覆盖膜、空白对照样品及其覆盖膜取出,分别放入已灭菌的100ml烧杯中,分别加入5O ml磷酸缓冲液(PBS),反复冲洗样品及覆盖膜(好用镊子夹起薄膜冲洗),充分摇匀后,用平板记数法测定抗菌涂料样品及空白对照样品的存活菌数,抗菌率按下式计算:
R= (A—B)/Ax100%
式中:R——抗菌率,%;
A——空白对照样品存活菌数,cfu/片;

B— 抗菌涂料样品存活菌数,cfu/片。
2 结果与讨论
2.1 纳米银溶胶的结构表征
图1是纳米银溶胶的紫外一可见光吸收图谱。在400 nm附近出现的很强吸收峰,为银表面等离子体共振吸收峰,属于银特征吸收峰 。

从图1可以看出,银溶胶的大吸收峰较窄,峰形对称,说明胶体中银纳米粒子粒径分布范围窄,所制得的纳米胶体基本为粒径均一的单颗粒分散相 。
2.2 纳米银溶胶的TEM分析(见图2)

从图2可以看出,银颗粒在溶液中呈球形单分散均匀分布,银颗粒没有发生团聚,与前面紫外一可见吸收图谱结果一致。采用Imagetool图象分析软件对银粒子大小进行统计,平均粒径为4.99 nm(见图3)。

2.3 纳米银溶胶的抗菌效率
抗菌效率是抗菌材料特征的参数之一,一般通过MIC来表示,MIC越小,抗菌剂的抗菌效果越好。日本抗菌协会制定的《银等无机抗菌剂自主规格及其抗菌试验法》中规定,无机抗菌剂的抗菌性能要求对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC小于800 mg 。纳米银溶胶的抗菌效率测试结果见表1。

由表1可以看出,纳米银溶胶对多种微生物的MIC均非常低,是一种强效、广谱的抗菌材料。
2.4 纳米银溶胶的稳定性
稳定性也是抗菌剂非常重要的性能指标之一。在常温下存放1年的纳米银溶胶,其颜色不发生变化,也不会发生沉淀,稳定性非常好。纳米银溶胶稳定性测试结果见表2。

由表2可以看出,经54 ºc存放14 d的纳米银溶饺,其银含量下降率为5.3%(<10%),根据文献可得出,纳米银溶胶非常稳定,贮存有效期可定为1年以上。
2.5 纳米银抗菌涂料理化性能(见表3)
由表3可见,纳米银抗菌内墙涂料的各项技术性能指标均满足GB/T 9756-2001优等品要求;其有害物质含量均远低于GB 18582-2001规定要求,是一种绿色环保涂料。

2.6 纳米银抗菌内墙涂料的抗菌性能(见表4)

由表4可见,随着纳米银含量的增大,涂料对大肠埃希氏菌及金黄色葡萄球菌的抗菌性能提高,当纳米银含量(质量,下同)达到0.02%时,涂料具有非常优异的抗菌效果,之后,再增加纳米银含量,涂料的抗菌率提高不明显,综合成本因素,涂料中纳米银含量以0.01% 0.02%较适合。
3 结论
(1)纳米银溶胶粒径小、分散性好、抗菌效果强、稳定性好,是一种理想的抗菌材料。
(2)制得的纳米银抗菌内墙涂料的常规性能符合GB/T9756-2001中优等品的技术要求,有害物质含量远低于GB18582—2001的要求,是一种性能优异的绿色环保涂料。
(3)加入纳米银后,涂料具有抗菌效果,且抗菌效果随纳米银含量的增大而增大,但当纳米银含量超过0.02% ,涂料的抗菌率增加不明显,合适的纳米银含量为0.01%-0.02%。
 









打赏
广告位
 

相关有机锡应用

推荐文章
热门文章
最新文章

电话咨询

咨询电话:
13761290006

微信咨询

QQ交流群

在线客服

售后服务

回到顶部

Baidu
map