环境功能负离子涂料的制备及抗菌性能研究(1).pdf
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1、环境功能负离子涂料的制备及抗菌性能研究半 陈春云,姚尧,吴永伟,孙锦榕 ( 福州大学环境与资源学院福建福州3 5 0 0 0 2 ) 摘要: 采用溶胶一凝胶法以N a 2 S i 0 3 为包覆剂成功地 制备了分散性优良负离子粉体,通过不同的添加量,研 制能够产生最大负离子浓度的功能涂料进行了负离子 涂料的抗茵性研究,实验结果表明负离子材料具有抗茵 性,抗茵效果与涂料的负离子产生量、负离子材料粒径、 涂料的距离密切相关,并从微观上对负离子杀菌进行了 分析,验证了负离子的生物学效应。 关键词:电气石;负离子;功能涂料;抗菌 中图分类号;r Q 6 3 0 1 ;T B 3 4文献标识码:A 文章
2、编号:1 0 0 I 9 7 3 I ( 2 0 0 7 ) 增刊一3 3 1 4 0 3 1 引言 在环境评价中,空气负离子浓度被列为衡量空气质 量的一个重要参数。空气中适当浓度的负离子对消除悬 浮在空气中的有毒有害气体和粉尘,抑制细菌霉菌和净 化空气,对人们的健康长寿和生态环境,均具有极其重 要的作用。随着人们对环境质量的要求越来越高,涂料 的高档化、功能化、环保化已成为涂料生产企业发展的 必然趋势,通过向涂料中添加负离子添加剂、光催化材 料可有效地提高涂料应用价值和功能。 电气石是一种以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状 结构的硅酸盐矿物,其化学式为N a R 3 舢6 s i 6 0 1
3、8 】( B 0 3 ) 3 ( 0 H ) 。,具有远红外波段的电磁辐射,产生负氧离子以 及抗菌、除臭等功能【4 ,引。因此,近年来广泛用于功能 纤维、纺织、服装、涂装材料、饮水净化、建材、日用 品以及复合材料等领域。 自洁、抗菌绿色健康型环保涂料如负离子涂 料,这种系列涂料不仅具有高强度、持久性和明显的装 饰作用,而且可持续释放负离子,从而增加空气中负离 子的浓度,达到改善环境的目的,目前已有研究报导可 以将释放负离子的功能材料应用到纤维及涂料中【1 _ 5 1 。 在利用电气石制备负离子添加剂的基础上,在常温 条件下成功地制备出分散性好、释放负离子稳定性高的 复合功能涂料,大大提高功能涂
4、料的实用价值。研究水 性漆中添加负离子添加剂和纳米二氧化钛负离子释放 性能,通过对空气负离子和负离子材料浓度的系统研 究,了解负离子涂料的抗菌性能。 2 实验 2 1 试验原料 电气石单晶体由江西安远高云山矿业有限公司提 供,呈深绿色,d 南= 0 0 4 3 m m ,经物相分析得知其主要 成分,见表1 。 表l电气石的化学成分 T a b l e lC h e m i c a 】。c o m p o s i t i o no fm et o u r m a l i n e 化学成分 F e 2 0 3A 1 2 0 3 C a O M 9 0S i 0 2 含量,3 5 5 4 1 4 O
5、 O 3 3 7 5O 。4 0 1 4 2 化学成分K 2 0N a 2 0 F 色0 B 2 0 3H j 0 含量,0 1 00 7 43 8 98 9 60 3 7 2 2 试剂和仪器 试剂:纳米二氧化钛,江苏河海纳米公司;分散剂: A c u m e r 9 4 0 0 ,美国罗门哈斯公司;聚丙烯酸铵( 5 0 2 7 ) , 聚乙二醇( 化学纯) ,三乙醇胺,润湿剂( 4 3 6 ) ,消泡剂5 0 A , 氢氧化钠,浓硫酸,硅酸钠,碳酸铵。 仪器:越R I O N C O U N T E R ,美国A l p h a l a b 公司; S T - 实验式分散乳化机,上海索维机电
6、设备有限公司; E T w 2 空气微生物采样器,江苏金坛市亿通电子有限公 司;D m ,I ) 6 0 系列电热恒温培养箱,上海实验仪器厂有 限公司;C S l 0 1 1 型电热鼓风干燥箱,重庆实验设备厂; 2 L 介质搅拌磨,无锡市鑫邦粉体工艺机械厂;B T l 5 0 0 型离心沉降式粒度分布仪,丹东百特测试设备厂。 2 3 负离子复合粉体的制备 在蒸馏水中加入一定量分散剂、润湿剂和消泡剂, 搅拌下加入电气石和纳米T i 0 2 粉体,控制p H 值、高速 搅拌,进行预分散。将一定量的包覆剂N a 2 S i 0 3 溶液加 入分散液,在恒温搅拌下滴加H 2 S 0 4 溶液缓慢中和陈
7、 化后,用( N H 4 ) 2 C 0 3 溶液洗涤、离心分离、沉淀。在1 l O 下干燥3 h 研磨,制得负离子复合粉体【6 嵋】。负离子复合 粉体的制备工艺流程见图l 。 榭_ 叫弱叫蚕骨复合粉体 图l负离子复合粉体的制备工艺 F i g1T h ep r e p a r a t i o nt e c t l n i q u eo fn e g a t i V ei o nc o m p o u n d p o w d e rb o d y 采用溶胶凝胶法以锐钛矿型T i 0 2 纳米粉体为载体 N a 2 S i 0 3 为包覆剂添加负离子粉体、H 2 S 0 4 为中和剂制 基金项目
8、:福建省自然基金资助项目( F 0 4 1 3 0 1 2 ) ;福州大学科技基金项日( 8 2 4 9 8 7 ) 。 收到稿件日期:2 0 0 7 0 4 1 0通讯作者:陈春云 作者简介:陈春云( 1 9 6 7 一) ,男,四川宜宾人,副教授,主要从事水污染防治和废物资源化研究。 陈春云等:环境功能负离子涂料的制备及抗菌性能研究 备负离子复合粉体。通过实验确定分散剂5 0 2 7 用量、 分散液p H 值、中和时间等最佳包覆工艺因素。 2 4 负离子涂料的制备 负离子复合粉体添加在成品涂料中直接使用,添加 后充分搅拌均匀,添加比例与在涂料生产过程中复合时 相同。 制造方法【2 3 】为
9、:先将复合负离子粉体、助剂和水 性乳胶漆按一定比例混合,在1 3 0 0 1 8 0 彻恤n 高速分 散1 5 3 0m i n 后降速,再加入水性固化剂在6 0 0 9 0 洲I I l i n 混合3 1 0 r r I i n ,继而加入其余助剂及色浆分 散剂,搅拌l O 2 0 m i l l ,过滤待用。 2 5 实验方法 2 5 1 负离子测定 利用负离子浓度测试仪进行负离子浓度检测【9 ,1 0 】。 在测量时不应直接接触被测物体表面,实验进行前,先 对仪器进行调零,再进行负离子浓度测量,测量时间最 好不超过5 l i n 。 对于测量所得到的大量数据,剔除偏差较大的数 据,对余
10、下的数值取平均值作为实验结果,绘制空气负 离子浓度变化曲线图,根据图形分析负离子浓度的变化 规律。 测试室为聚氨酯保温钢板装配成的密闭小室,测试 室规格为3 m 3 m 3 m ,测试在常压下进行,将测试室 墙壁、顶棚上粉刷测试用负离子涂料,打开测试室门使 涂料干燥1 个月后,进行室内负离子浓度测定。 2 5 2抗菌测试 ( 1 ) 空气中细菌 用离子测定仪测试2 7 m 3 密闭粉刷涂料、没有粉刷 涂料室内负离子浓度,选择测试3 个负离子浓度与细菌 含量值,作为对照样。接着把撞击式空气细菌采集器放 入仓内,采集空仓内细菌含量。关闭仓门1 2 h 后,重新 测试负离子浓度,同样测3 个值。 (
11、 2 ) 实验室培养细菌 取实验样品3 0 0 m g ,放入灭菌大试管中,紫外灭菌 灯光下消毒3 0 l I l i n 。取l 1 0 6 ,I I l l 的金黄色葡萄球菌菌 液3 n l l 放入装粉料的大试管中,吸入2 7 m l O 8 5 灭菌生 理盐水,振动l n l i n 后放入( 3 6 士1 ) 培养箱中,每 隔3 0 l I l i n 振动试管l 耐n ,5 h 后取出,按比例稀释,取 一定稀释度的茵液0 1 I I l l 接种营养琼脂平皿3 个,于3 6 士1 培养2 4 h ,计算菌落数,实验重复3 次取平均值。 3 结果与讨论 3 1 纳米T i 0 2 粉
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- 环境 功能 负离子 涂料 制备 抗菌 性能 研究
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