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紫外光固化抗菌涂料的研制
资讯类型:其它新闻 加入时间:2009年6月8日11:17
                                  紫外光固化抗菌涂料的研制
                                       余宗萍 杨军 
                          (苏州明大高分子科技材料有限公司 215234)
    摘要:采用UV聚合将自身有杀菌作用的杂环低聚物与有机纳米抗菌材料及无机纳米抗菌助剂 配合,制成具有长效抗菌和复合抗菌效果的功能性紫外光(UV)固化涂料。检测结果表明:该涂料抗 大肠杆菌率高达99.9%以上,抗葡萄球菌率高达99.9%,是一种长效抗菌涂料。
    关键词:紫外光固化涂料;抗菌性;纳米材料
    中图分类号:TQ 630.7 文献标识码:A 文章编号:1009-1696(2008)12-0004-02
    0 前言
    紫外光固化涂料是20世纪中叶开发的一种绿色 环保涂料,在我国研发生产还不到20年的时间。由于 其环保、节能、高效的特点在世界范围内得到了长足 的发展,近8年在我国均以25%的速度递增发展。抗菌涂料近些年研究比较活跃[1-3],这主要因为 全球对绿色建材的推广和高度关注,致使从助剂的添 加到构成的主体材料发生了质的变化[4]。目前国内在水性漆和一部分油性涂料上对抗菌性的研究较多,很 少有在高速固化的紫外光固化(UV)涂料方面的研究。 紫外光固化抗菌涂料,是我们立足于UV固化涂料的基础上研发的新型涂料。全球在此方面的研究还 处于萌芽状态,目前UV涂料涉及地板家具、儿童玩 具、手机、化妆品包装及一些高档的办公用品的涂饰,而这些方面都很大程度地关系到人体健康,所以开发UV抗菌涂料具有重要的社会意义。由于UV涂料具有紫外固化的特征,在成膜过程中就具有强紫外的杀菌作用加之在交联的低聚物和单体中带有抗菌的磷酸酯和咪唑等杂环基团,此外还添加了国外的有机纳米抗菌材料和无机纳米添加剂组成的综合抗菌材料,使之抗菌效果得到巩固和提高。为此我们做了一系列工作。
    1 实验部分
    1.1 实验材料
    环氧丙烯酸酯低聚物,自制;三丙二醇二丙烯酸 酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),台湾长兴化学公司;乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (EO-TMPTA),美国沙多玛公司;1173光引发剂,北京英力科技公司;特殊官能团杂环化合物,自制;聚氨酯丙烯酸酯低聚物,自制;纳米材料添加剂、无机抗菌材料,消光粉、耐磨粉、消泡剂、流平剂等。
    1.2 基础配方
UV抗菌涂料基础配方见表1。
                       
    1.3 工艺流程
    工艺流程如下:
    特殊官能团低聚物PA的合成→ PEA、PUA的 合成→把PA、PEA、PUA 在反应釜中进行冷拼混合 →加入单体和助剂进行高速分散→预处理抗菌 材料,制成半成品→加入预处理的材料和光敏引发 剂,分散→抽真空,送检,制膜(固化),检测→ 检测合格,包装,入库。
    1.4 抗菌性检测
    所有抗菌指标均按QB/T 2591—2003行业标准的 落菌法进行,且对应于日本国家标准《JIS Z 2801— 2000抗菌加工制品——抗菌性试验方法和抗菌效果》 及美国材料与试验协会标准《ASTM G 21—1996合成 高分子材料耐真菌性的测定》。本文所有抗菌指标均 委托广东省微生物检测中心检测。
    1.5 涂膜性能
    按表1中的配方量进行高速分散并抽真空配制成 涂料,采用淋涂法施工,涂布量90~100 g/m2,用3只 80 W/cm2汞灯辐射固化成膜。所得涂膜的性能见表2。
                    
    2 结果及讨论
    2.1 抗菌机理
    采用UV固化为骨架的成膜机理,将无机抗菌材 料和有机纳米抗菌材料相结合;特别是合成了1种含 卤族元素的磷酸酯的杂环丙烯酸酯化合物,从长效成 膜上解决了抗菌问题。UV成膜中的抗菌材料作用在 细胞膜上,高浓度时可直接破坏细菌的细胞核,使细胞内容物渗出,金属离子与细胞质中的蛋白质及核酸 结合,导致细胞死亡。时间久时,有机抗菌物浓度降低,此时,长效成膜物中的抗菌剂和一部分金属离子吸附在细胞膜上,阻碍细菌对氨基酸、尿嘧啶等营养物质的吸收,从而抑制细菌的生长。
    2.2 特殊官能团丙烯酸酯(PA)的抗菌作用
    在表1配方中如去掉特殊官能团丙烯酸酯,专门 针对成膜材料做有关抗菌试验,都不加其它抗菌添加剂、成膜制板后检测,有关结果见表3。
                    
    表3表明:在低聚物中所含特殊官能团丙烯酸酯 具有明显的抗菌作用,这一检测结果也说明了该涂料 本身的抗菌作用。
    2.3 添加抗菌材料的抗菌作用
    我们在含PA型的UV涂料中,加入一种特殊抗菌 的纳米粒子材料(也是可见交联固化的)和一种无机 抗菌材料,抗菌检测结果见表4。
                    
    从表4中可知:PA+B,PA+C型抗菌效果较好,但是100d后抗菌率略有下降,PA+B+C的短期和长期 的抗菌率均较好。
    3 结语
    自制的自身携带抗菌基团的低聚物和纳米材料及抗菌添加剂组成的紫外光固化涂料具有持久抗菌的作用,抗大肠杆菌率和抗金黄色葡萄球菌率均达99.9%, 是一种高效的紫外光固化抗菌涂料。
    参考文献
    1 Robert F,Sharrock A. European Approach to UV Protection with A Novel Pigmen[tJ]. JCT,1990,62(798):125
    2 郭清泉,涂伟萍,陈焕钦. 抗菌涂料用抗菌剂及应用情况[J].广东 化工,2002(01):8-10
    3 邵青,黄旦光,杨魁. 抗菌涂料研究新进展[J]. 材料导报,2008 (03):60-62,71
    4 杨超,王云普,郭金山,等. 环境友好型纳米银/氟碳抗菌涂料的研 究[J]. 现代涂料与涂装,2008(02):21-23 
文章来自:中国固化剂网
文章作者:网络管理员
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