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抗菌防霉内墙涂料的研制及其防霉性能研究
我国南方沿海地区室内维护结构常因多雨、潮湿和结露而滋生微生物，特别是墙体表面薄弱环节容易出现受潮发霉等问题，从而极大的影响室内空气质量和人体健康。涂刷抗菌防霉内墙涂料是改善墙体发霉问题的重要手段之一，但目前常用的抗菌防霉涂料大多是在常规涂料中加入小剂量的抗菌防霉剂，其品种少、质量差、有效期短，无法起到很好的抑菌防霉作用[1]。本研究根据抗菌剂的不同抗菌原理，采用有机-无机抗菌剂复配进行抗菌防霉涂料的配方设计，通过对其防霉性能的研究，从而获得服役周期长河稳定性高的抗菌防霉内墙涂料。
1试验部分
1.1原材料及试剂
原材料及试剂见表1
1.2涂料的制备
本研究的内墙涂料按照50%PVC（颜料体积浓度）进行基层配方设计，如表2所示。
表1 原材料及试剂
Table 1 Raw materials and reagents
|
原料名称 |
规格 |
生产厂家 |
|
苯丙乳液 |
- |
国产/进口 |
|
二氧化钛 |
金红石型 |
美国杜邦 |
|
高岭土 |
1000目 |
市售 |
|
重钙 |
1000目 |
市售 |
|
纤维素醚 |
相对分子质量15000 |
上海澳润化工 |
|
各种助剂 |
- |
上海澳润化工 |
|
有机杀菌剂 |
- |
国产，市售 |
|
漆膜防霉剂 |
- |
国产，市售 |
|
纳米银溶液 |
Ag颗粒粒径≤0.5mm |
- |
表2 基础配方
Table 2 The basic formula
|
原料名称 |
质量/g |
|
原料名称 |
质量/g |
|
水 |
388 |
煅烧高岭土 |
80 |
|
|
丙二醇 |
11 |
重钙 |
200 |
|
|
消泡剂 |
3 |
苯丙乳液 |
220 |
|
|
润湿剂 |
2 |
成膜助剂 |
10 |
|
|
分散剂 |
5 |
增稠剂 |
适量 |
|
|
二氧化钛 |
100 |
|
|
首先按照配方量将分散剂、润湿剂、1/2消泡剂、杀菌剂、漆膜防霉剂等助剂加入去离子水中，低速搅拌约5min;然后缓慢加入钛白粉、重钙等颜填料，高速分散约30min；高速分散结束后，可加入适量的消泡剂以减少搅拌过程中产生的气泡；.后往混合体系中依次加入配方量的苯丙乳液、剩余消泡剂、成膜助剂和增稠剂，搅拌均匀，停止搅拌，静置、过滤，得到内墙抗菌防霉涂料。
1.3性能测试
产品性能检测主要参照GB/T9756-2018《合成树脂乳液 内墙涂料》、GB/T18582-2008《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》和HG/T3950-2007《抗菌涂料》的规定进行。
2.结果与讨论
2.1低散发内墙涂料基础配方的建立
目前内墙涂料不断向健康型、环保型、安全型方向发展，因此本研究的内墙抗菌防霉涂料为环保低散发涂料[2]。乳液是影响涂料VOC（挥发性有机化合物）和甲醛含量的主要因素，特选取3个不同厂家生产的乳液进行基础涂料的制备，分别编号为1＃、2＃、3＃。通过测试，3组基础涂料的性能如表3所示。
表3 3组基础涂料的性能
Table 3 Performance of three groups of basic coatings
|
检测项目 |
性能指标 |
检测结果 |
||
|
1＃ |
2＃ |
3＃ |
||
|
涂膜外观 |
正常 |
正常 |
正常 |
正常 |
|
对比率 |
0.95 |
0.95 |
0.96 |
0.96 |
|
耐碱性（24h） |
无异常 |
无异常 |
无异常 |
无异常 |
|
耐洗刷性/次 |
≥2000 |
通过 |
通过 |
通过 |
|
VOC含量/(g.L-1) |
≤120 |
10 |
未检出 |
11 |
|
游离甲醛含量/（mg.kg-1） |
≤100 |
10 |
5 |
12 |
|
苯与苯的同系物含量/( mg.kg-1） |
≤300 |
未检出 |
未检出 |
未检出 |
从表3中可以看出，2＃涂料的物理性能和有害物质限量都是.优的，因此将2＃涂料作为本研究抗菌防霉内墙涂料的基础涂料。
2.2抗菌剂的筛选与复配
常用的涂料抗菌剂包括天然抗菌剂、无机抗菌剂和有几抗菌剂3大类，其中应用.广泛的是有机抗菌剂[3]。但是有机抗菌剂光照易老化，耐菌有效期较短。因此本研究采用有机-无机抗菌剂复配来制备抗菌防霉涂料，采用的抗菌剂和漆膜防霉剂如表4、5所示。
表4抗菌剂的选择
Table 4 Selection of antibacterial agent
|
产品名称 |
组成 |
典型添加量 |
特点 |
|
SJ-1 |
卡松（CMIT），溴硝醇 |
1‰～3‰ |
双组份协调杀菌防腐，新能长效 |
|
SJ-2 |
1，2苯并异噻唑林（BIT） |
0.5‰～2‰ |
稳定性好，高效广谱 |
|
SJ-3 |
CMIT、MIT(甲基异噻挫啉酮)、BIT混合物 |
0.1‰～0.2‰ |
快速杀菌于长效保护的结合 |
|
SJ-4 |
纳米银溶液 |
0.1‰～0.5‰ |
强氧化性，广谱杀菌，无耐药性 |
表5漆膜防霉剂的选择
Table 5 Selection of antifungal agent for paint film
|
产品名称 |
组成 |
典型添加量 |
特点 |
|
FM-1 |
4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT） |
0.25‰～1‰ |
零VOC配方，优异的稳定性，适用于恶劣环境 |
|
FM -2 |
丁氨基甲酸3-碘代-2-丙炔基脂（IPBC） |
0.3‰～1.5‰ |
零VOC配方，强效防霉防藻，表面抗菌功能 |
|
FM -3 |
2-辛基-4-异噻唑林-3酮、苯并咪唑 |
1‰～10‰ |
长效广谱，净味，协同增效 |
研究了不同种类和配比的抗菌剂和漆膜防霉（表6）对涂料防霉性能的影响，结果见表7。从表7中可以发现，7个样品的耐霉菌性能均为0级，而抗菌性能略有差异，其中5＃样品的抗细菌性能.优，VOC含量.低，.环保。另据文献报道[4],链格孢霉菌在室内涂料中也广泛存在，但是在内墙涂料的防霉测试标准中并不包括此菌种，为了更好的检验涂料的防霉性，特针对样品5进行了链格孢霉菌的测试，测试结果为乃霉菌性0级。
表6抗菌防霉剂的复配
Table 6 Compounding of antibacterial and antifungal agent
|
样品编号 |
抗菌防霉剂1% |
||||||
|
SJ-1 |
FM-1 |
SJ-2 |
FM-2 |
SJ-3 |
FM-3 |
无机抗菌剂 |
|
|
1＃ |
1 |
0.5 |
|
|
|
|
|
|
2＃ |
|
|
1 |
0.5 |
|
|
|
|
3＃ |
|
|
|
0.5 |
|
|
0.5 |
|
4＃ |
0.5 |
1 |
|
|
|
|
0.5 |
|
5＃ |
|
|
1 |
0.5 |
|
|
1 |
|
6＃ |
|
|
|
|
0.2 |
0.5 |
|
|
7＃ |
|
|
|
|
0.1 |
0.5 |
1 |
表7涂料抗菌防霉性能的测试结果
Table 7 Test results of antibacterial and mildew resistance of coatings
|
样品编号 |
抗菌性能/% |
耐霉菌性/级 |
VOC含量/（g.L-1） |
|
1＃ |
98.6 |
0 |
37 |
|
2＃ |
98.5 |
0 |
25 |
|
3＃ |
97.8 |
0 |
10 |
|
4＃ |
98.7 |
0 |
20 |
|
5＃ |
99.9 |
0 |
15 |
|
6＃ |
99.5 |
0 |
47 |
|
7＃ |
99.5 |
0 |
41 |
2.3抗菌防霉内墙涂料的性能
通过前面的基础涂料配方及抗菌防霉及筛选，.终获得了抗菌防霉内墙涂料的.优配方，其性能测试结果如表8所示，符合HG/T3950-2007《抗菌涂料》中抗菌等级0级的要求。
表8抗菌防霉内墙涂料的性能
Table 8 Properties of antibacterial and mildew resistant interior wall coatings
|
检测项目 |
性能指标 |
检测结果 |
|
游离甲醛含量/(mg.kg-1) |
≤100 |
10 |
|
苯与苯的同系物含量/(mg.kg-1) |
≤300 |
未检出 |
|
可溶性重金属含量/(mg.kg-1) |
|
|
|
铅 |
≤90 |
未检出 |
|
镉 |
≤75 |
未检出 |
|
铬 |
≤60 |
未检出 |
|
汞 |
≤60 |
未检出 |
|
抗细菌性能（抗细菌率）/% |
≤99 |
99.99 |
|
抗细菌耐久性（抗细菌率）/% |
≤95 |
99.99 |
|
抗霉菌性能（霉菌等级）/级 |
0 |
0 |
|
抗霉菌耐久性（霉菌等级）/级 |
0 |
0 |
|
检测项目 |
性能指标 |
检测结果 |
|
涂膜外观 |
正常 |
正常 |
|
施工性 |
涂刷2道无障碍 |
涂刷2道无障碍 |
|
耐碱性（24h） |
无异常 |
无异常 |
|
对比率 |
≥0.95 |
0.95 |
|
耐洗刷性/次 |
≥5000 |
通过 |
|
低温稳定性（3次循环） |
不变质 |
不变质 |
|
VOC含量/(g.l-1) |
≤120 |
10 |
3结语
本研究采用有机-无机抗菌剂复配制备抗菌防霉内墙涂料，充分发挥有机抗菌剂和无机抗菌剂的优点，达到长效抗菌防霉作用。产品性能满足GB/T9756-2018《合成树脂乳液 内墙涂料》的优等品要求、GB/T18582-2008《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》的指标以及HG/T3950-2007《抗菌涂料》中抗菌等级0级的要求。
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