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納米ZnO改性內墻涂料抗菌性研究 將納米氧化鋅以一定比例加到丙烯酸涂料中,制得納米抗菌涂料
2019年07月25日    閱讀量:787    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

O 引 言


在人們的居住環境中存在著各種有害微生物,對人類的生活產生不良的影響,尤其家居環境中某些潮濕的場合(如廚房、衛生間等)更容易滋生微生物,導致室內空氣菌濃和物品表面的菌濃增大。因此,內墻涂料抗菌性的研究和應用對保護人類健康,改善生活環境具有十分重要的意義。利用納米氧化鋅復合的內墻涂料可有效抑制和殺滅環境中的有害致病菌,降低環境微生物對人體的危害,進而達到清潔環境的目的中國建材網cnprofit.com


 


1 實驗部分


1.1 原材料


普通內墻涂料A,納米氧化鋅改性復合內墻涂料B、C(自制)。


 


1.2 試劑及儀器設備


營養瓊脂培養基、混合菌懸液(包含大腸桿菌,金黃色葡萄球菌、枯草牙胞桿菌)、培養皿、恒溫箱、移液管、超聲波分散儀器。


 


1.3 涂料的制備


制備普通內墻涂料A、含2%納米氧化鋅改性的內墻涂料B和含5%納米氧化鋅改性的內墻涂料C。


 


1.4 抗菌樣品的制備


將A、B、C 3種涂料定量(0.4 g)刷涂到已消毒的啤酒瓶蓋上,每種涂料平行刷涂6個試樣。


 


1.5 實驗方法


(1)以無菌操作方式,在每種涂料的6個試樣中用無菌移液管各滴加0.2 mL的菌懸液,使其均勻涂覆在涂有涂料的試樣表面,然后將每種涂料的其中3個試樣各自放到盛有100 mL無菌水的錐形瓶中,用力搖勻,使試樣表面涂覆的細菌能夠與無菌水充分混合均勻。用移液管從各個錐形瓶中取出l mL已經充分混合均勻的混合液,注入到無菌培養皿中,再傾人約15 mL已經融化并冷卻至45℃左右的營養瓊脂培養基,平放在桌上迅速旋搖培養皿,使細菌的稀釋溶液與培養基混合均勻,冷凝后成平板,在平板上標識出各種涂料的編號A、B、C。將這些平板倒置,放人37't2恒溫箱中,培養24 h,然后計算菌落數,此數值即為初始菌懸液濃度。


 


(2)將(1)中剩余的涂料試樣,放到無菌培養室中,24 h后取出,重復(1)的操作。由此可以得出24 h后A、B、c 3種試樣表面上剩余細菌的個數,由此可以計算出A、B、c 3種涂料試樣的抑菌率。這種方法是通過測定初始菌懸液濃度與試樣處理后所殘留的細菌數量的增減來評價涂料的抗菌性。采用菌落計數法測定細菌的數量J。對于微生物,在理論上可認為高度稀釋時每個活的單細胞均能繁殖成一個菌落,因而可以用培養的方法使每個活細胞生長成一個單獨的菌落,并通過生長出的菌落數去推算試樣中剩余的活菌數。由于細菌的死亡是一次性


的,可以用滅菌率來評價涂料的抗菌力J。滅菌率可用下面的方法計算:


滅菌率=[(實驗前的細菌數一實驗后的細菌數)/實驗前的細菌數]×100%


 


2 結果與討論


A涂料的抗菌報告見表1和表2。


納米ZnO改性內墻涂料抗菌性研究  將納米氧化鋅以一定比例加到丙烯酸涂料中,制得納米抗菌涂料 中國建材網,cnprofit.com


由表1和表2的數據,可以計算出A涂料的抑菌抑菌率=[(A—A )/A]×100%=37.9%B涂料的抗菌報告見表3和表4。


納米ZnO改性內墻涂料抗菌性研究  將納米氧化鋅以一定比例加到丙烯酸涂料中,制得納米抗菌涂料 中國建材網,cnprofit.com


由表3和表4的數據,可以計算出B涂料的抑菌抑菌率B=[(B—B )/B]×100%=65.1%C涂料的抗菌報告見表5和表6。


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由表5和表6的數據,可計算出涂料C的抑菌率:


抑菌率c=[(c—C )/C]×100%=90.0%


由以上實驗結果可以看出,普通內墻涂料體系的抗菌效果很不明顯,而在涂料體系中添加納米氧化鋅后,可以明顯的看出其抑菌率的變化,并且隨著納米氧化鋅含量的增大,抑菌率也隨之增大,當氧化鋅的含量為5%時,涂料的抑菌率可達90.0%。從涂料體系的整體來看,添加納米氧化鋅后,涂料抗菌率有明顯的提高。


氧化鋅作為傳統的無機抗菌材料之一,在與細菌接觸時,鋅離子緩慢釋放,由于鋅離子具有氧化還原性,并能與有機物的巰基、羧基、羥基反應,破壞其結構,進入細胞后破壞電子傳遞系統的酶并與一SH基反應,達到殺菌目的。在殺滅細菌后,鋅離子可以從細胞內游離出來,重復上述過程J。


納米氧化鋅為n型半導體化合物,除具有傳統氧化鋅的抗菌作用外,還由于粒子粒徑達到納米級,所以能夠吸收能量高于其禁帶寬度(band gap)的短波光輻射,產生電子躍遷及相應的空穴,并將能量傳遞給周圍的介質,誘發光化學反應,具有光催化能力,其在光照下發生如下反應:


納米ZnO改性內墻涂料抗菌性研究  將納米氧化鋅以一定比例加到丙烯酸涂料中,制得納米抗菌涂料 中國建材網,cnprofit.com


按光催化理論 ,納米氧化鋅只起光催化作用,自身不消耗,理論上可以永久使用,對環境無二次污染。OH·自由基具有402.8 kJ/mol的反應能,高于有機化合物中各類化學鍵能,如C—C(83),C—H(89),C—N(73),C—O(84),H—O(111),N—H(93)。


因此,這種高度活性的羥基自由基可以氧化分解各種有機物,將其分解為無害的CO:和H:0,這樣既能殺滅微生物,也能分解有機營養物,從而有效地抑制細菌等微生物的大量繁殖,達到抗菌凈化的目的[ 。納米氧化鋅經過超聲波分散后,可以穩定均勻地分散在涂料體系中。從以上納米氧化鋅的抗菌機理可以看出,納米氧化鋅粒子可以長期有效地殺抑附著在涂膜表面的細菌,從而賦予涂料優良的抗菌性。


 


3 結語


(1)在普通的內墻涂料中加入納米氧化鋅后,對提高涂料的抗菌性有明顯作用。


(2)隨著納米氧化鋅含量的增大,涂料的抑菌率也隨之上升,當納米氧化鋅的含量達到5%時,其抑菌率可達90.0%。


 


參考文獻


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[9] 劉福春,韓恩厚,等.材料保護,2001,34(2):l一4.



納米ZnO改性內墻涂料抗菌性研究


李彥峰,汪斌華,黃婉霞,鄭洪平,涂銘旌


(四川大學材料科學與工程學院,成都610065)


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