隨著科技進(jìn)步和人們生活水平的提高，鋁型材因質(zhì)輕、高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，越來(lái)越受到人們的青睞，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。另外由于人們環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們對(duì)鋁型材的性能要求也越來(lái)越高，抗菌防霉性便是其中之一。鋁型材用抗菌防霉粉末涂料能讓鋁型材表面涂膜帶有抗菌性，一方面減少涂膜受到細(xì)菌、霉菌等有害微生物的侵害，從而避免涂膜玷污、變色、粉化、脫落，失去對(duì)鋁型材的保護(hù)裝飾功能；另一方面能避免或減少病菌對(duì)人類健康的威脅，防止爆發(fā)疫情傳染，從而滿足人們對(duì)健康生活的追求。本文通過(guò)對(duì)商品化的抗菌防霉劑進(jìn)行篩選，確定了應(yīng)用于鋁型材用粉末涂料的一種苯腈類有機(jī)抗菌防霉劑，并討論這種抗菌防霉劑用量對(duì)涂膜性能的影響以及確定了該抗菌防霉劑的最佳用量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

端羧基飽和聚酯樹(shù)脂：廣州擎天實(shí)業(yè)公司；異氰脲酸三縮水甘油酯（TGIC）：黃山華惠科技；二氧化鈦：山東道恩；沉淀硫酸鋇，東莞奇艾發(fā)公司；抗菌防霉劑：上海潤(rùn)河科技；光亮劑，流平劑，安息香：寧波南?；瘜W(xué)。

1.2 鋁型材用抗菌防霉粉末涂料的制造

抗菌防霉劑是能夠在一定時(shí)間內(nèi)使某些微生物、細(xì)菌的生成或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)，分為有機(jī)類和無(wú)機(jī)類。本文采用有機(jī)類抗菌防霉劑。

鋁型材用抗菌防霉粉末涂料的制造主要有兩種方法，即：

外混法：將成品粉與抗菌防霉劑一起再混合，采用高速攪拌混合機(jī)或用V型混合機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是，不僅增加制粉工藝，而且由于抗菌劑添加量很少，很難混合均勻。再者抗菌防霉劑與粉末的帶電性能不一致，會(huì)導(dǎo)致噴涂施工過(guò)程中兩者分離，涂膜抗菌防霉劑有效成分波動(dòng)較大，抗菌防霉效果無(wú)法保證。

內(nèi)加法：將配方量的抗菌防霉劑加入到已計(jì)量好的原材料中，與原材料一起進(jìn)入制粉工藝流程。此法的優(yōu)點(diǎn)是抗菌防霉劑在粉末涂料中能更好地分散均勻，而且黏附在粉末涂料顆粒之中的抗菌防霉劑在施工中不易逃逸，有利于抗菌防霉劑在涂裝后發(fā)揮效力。分散均勻，熔融在粉末涂料成分中，保證所有成分帶電性一致，避免抗菌防霉劑在噴涂施工過(guò)程中與粉末涂料分離，保證了最終涂膜的抗菌防霉效果。

本文采用第二種方法，制造鋁型材用抗菌防霉粉末涂料產(chǎn)品。

分別將占涂料總質(zhì)量0.1％、0.3％、1.0％的抗菌防霉劑與聚酯樹(shù)脂、固化劑、流平劑、光亮劑、脫氣劑、顏填料及其他添加劑按照普通的粉末涂料配方一起混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，壓片冷卻，粉碎，再置于ACM研磨機(jī)中，粉碎成粒徑合適的粉末涂料。

取適量的抗菌防霉粉末涂料，用靜電噴槍噴涂于150mm×75mm×1.0mm狀態(tài)為H24或H14的純鋁板樣板上，置于200℃的烘箱中，固化10min后，取出，室溫下放置24 h 之后，測(cè)試涂膜各項(xiàng)基本常規(guī)性能并進(jìn)行進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。

1.3 測(cè)試方法

根據(jù)ISO22196:2007塑料-塑料表面抗細(xì)菌活性的檢測(cè)方法，進(jìn)行鋁型材用抗菌防霉粉末涂料樣板抗菌檢測(cè)；按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金建筑型材 第四部分：粉末噴涂型材》（GB5237.4——2008），對(duì)涂膜性能作綜合測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋁型材用抗菌防霉粉末涂料的抗菌性能和常規(guī)性能檢測(cè)結(jié)果

2.1.1 鋁型材用抗菌粉末涂料的抗菌性能

添加0.3%用量的抗菌防霉劑的粉末涂料抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，從表1可見(jiàn)，本文制造的粉末涂料，抗菌防霉；劑添加量?jī)H為配方總量的0.3%，便能使鋁型材用粉末涂料顯示出很強(qiáng)的抗菌性能，能夠滿足抗菌防霉粉末涂料在鋁型材行業(yè)的使用要求。

表1添加0.3%用量的抗菌防霉劑的粉末涂料抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)菌種	接種菌液濃度（cfu/ml）	在不同接觸時(shí)間洗脫后獲得的細(xì)菌數(shù)（cfu/cm2）	抗菌活性對(duì)數(shù)值	細(xì)菌減少率（%）
—	0小時(shí)	24小時(shí)
金黃色葡萄球菌ATCC6538P	8.8×105	樣品	—	6.2×10-1	5.6	99.9
對(duì)照樣	2.1×104	2.8×105
大腸桿菌ATCC 8739	6.9×105	樣品	—	6.1×101	3.9	99.9
對(duì)照樣	2.2×104	5.2×105

注：對(duì)照樣為無(wú)抗菌性能塑料膜，由SGS實(shí)驗(yàn)室提供。

計(jì)算細(xì)菌減少率，按下式進(jìn)行：

%細(xì)菌減少率=（a-b）/a×100

式中：a=對(duì)照樣24小時(shí)接觸后獲得的細(xì)菌數(shù)

b=測(cè)試樣24小時(shí)接觸后獲得的細(xì)菌數(shù)

2.1.2 抗菌粉末涂料常規(guī)性能

對(duì)添加有0.3％抗菌防霉劑的粉末涂料做了常規(guī)性能檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。由表2可見(jiàn)，0.3％抗菌劑的加入基本上不影響粉末涂料涂膜各項(xiàng)力學(xué)性能和涂膜外觀質(zhì)量，添加有0.3％抗菌劑的抗菌防霉粉末涂料符合鋁型材用粉末涂料的使用標(biāo)準(zhǔn)。

表2添加0.3％抗菌防霉劑的粉末涂料性能

項(xiàng)目	要求	空白樣	抗菌防霉涂膜
耐沖擊性	50cm	50cm	50cm
附著性	0級(jí)	0級(jí)	0級(jí)
抗彎曲性	3 mm	3mm	3mm
抗杯突性	5 mm	5 mm	5 mm
耐鹽酸性（10%HCl）	15min無(wú)明顯變化	15min無(wú)明顯變化	15min無(wú)明顯變化
耐砂漿性	24h無(wú)明顯變化	24h無(wú)明顯變化	24h無(wú)明顯變化
耐溶劑性	3級(jí)或4級(jí)	3級(jí)	3級(jí)
耐洗滌劑性	72h無(wú)明顯變化	72h無(wú)明顯變化	72h無(wú)明顯變化
耐鹽霧腐蝕性	1000h無(wú)明顯變化	1000h無(wú)明顯變化	1000h無(wú)明顯變化
耐濕熱性	1000h無(wú)明顯變化	1000h無(wú)明顯變化	1000h無(wú)明顯變化
加速耐候性	I級(jí)或Ⅱ級(jí)	I級(jí)	I級(jí)
外觀質(zhì)量	平滑、均勻、允許有輕微桔皮	平滑、均勻、無(wú)桔皮	平滑、均勻、無(wú)桔皮

2.2 抗菌防霉劑在鋁型材用粉末涂料中的最佳用量討論

2.2.1 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)樣板表面效果的影響

如果該抗菌防霉劑與成膜物之間的相容性不好，用量過(guò)大時(shí)可能會(huì)引起涂膜出現(xiàn)縮孔、桔皮、光澤下降等問(wèn)題，影響涂膜的裝飾性能，所以有必要對(duì)抗菌防霉劑用量對(duì)涂膜表面效果的影響進(jìn)行研究。由表3可知，抗菌防霉劑用量在1.0%范圍內(nèi)對(duì)樣板表面外觀影響不大；對(duì)光澤稍有影響，隨著抗菌防霉劑用量的增加，樣板光澤會(huì)有所下降。即使是加入1.0%的抗菌防霉劑，光澤的下降在允許的范圍內(nèi)，并不影響鋁型材的裝飾性。

表3 不同用量的抗菌劑對(duì)樣板表面效果的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	樣板表面效果
表面外觀	60°光澤/%，
空白	平整細(xì)膩	87.5
0.1	平整細(xì)膩	87
0.3	平整細(xì)膩	85.5
1.0	平整細(xì)膩	84

2.2.2 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)涂膜顏色穩(wěn)定性的影響

眾所周知，與無(wú)機(jī)抗菌防霉劑相比，有機(jī)抗菌防霉劑的耐熱性能并不優(yōu)異。傳統(tǒng)的抗菌防霉劑熱穩(wěn)定性差，易變色，會(huì)影響制品的顏色^【2】。隨著抗菌防霉劑用量的增加，對(duì)涂膜顏色的影響必定會(huì)加大，而鋁型材用粉末涂料對(duì)顏色的要求很高。所以筆者對(duì)抗菌防霉粉末涂料的顏色穩(wěn)定性進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究?？咕烂箘┯昧繉?duì)涂膜色差的影響見(jiàn)表4。另外，抗菌防霉劑不同添加量的粉末涂料顏色隨溫度的變化情況如表5所示。由表4、表5可知，熱穩(wěn)定性隨著抗菌防霉劑用量的增加而降低，抗菌防霉劑用量在0.3%以下時(shí)，與普通粉末涂料相比，色差并沒(méi)有很大的改變，這說(shuō)明0.3%以下的抗菌防霉劑在粉末涂料的固化溫度下保持了很好的熱穩(wěn)定性，能很好的滿足鋁型材用粉末涂料的應(yīng)用要求。而抗菌防霉劑用量為1.0%時(shí)，色差值已經(jīng)達(dá)到0.55，熱穩(wěn)定性較差。

表4抗菌防霉劑用量對(duì)涂膜色差的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	0	0.1	0.3	1.0
色差值	0	0.12	0.15	0.55

表5不同抗菌防霉劑用量在不同固化條件下的涂膜色差值

抗菌防霉劑添加量（%）	0	0.1	0.3	1.0
180℃/10min	基準(zhǔn)板	基準(zhǔn)板	基準(zhǔn)板	基準(zhǔn)板
200℃/10min	0.17	0.25	0.28	0.33
220℃/10min	0.22	0.34	0.32	0.44

2.2.3 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)涂膜耐沸水性的影響

表6不同用量的抗菌防霉劑對(duì)涂膜耐沸水性的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	耐沸水性試驗(yàn)后樣板表面效果
涂膜表面狀況	保光率%	色差
空白	無(wú)脫落、起皺	69	0.78
0.1	無(wú)脫落、起皺	67.8	0.85
0.3	無(wú)脫落、起皺	67	0.89
1.0	無(wú)脫落、起皺	58.9	1.58

由表6可知，隨著抗菌防霉劑用量的增加，涂膜耐沸水性能會(huì)變差，即保光率下降和色差值變大。但抗菌防霉劑添加量在0.3%以內(nèi)時(shí)與空白樣板差別不大，而抗菌防霉劑添加量在1.0%時(shí)，耐沸水保光率已經(jīng)很低及色差值已經(jīng)很大，并不能滿足鋁型材用粉末涂料的使用要求。

2.2.4 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)涂膜耐沖擊性的影響

表7不同用量的抗菌劑對(duì)涂膜耐沖擊性的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	耐沖擊性/cm
空白	50
0.1	50
0.3	50
1.0	50

由表7數(shù)據(jù)可知，抗菌防霉劑用量在1.0%范圍內(nèi)對(duì)樣板涂膜耐沖擊性能影響不大，能滿足鋁型材用粉末涂料的使用要求。

2.2.5 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)粉末涂料膠化時(shí)間的影響

由于使用的抗菌防霉劑是苯腈類化合物，必須考慮其對(duì)粉末涂料交聯(lián)固化反應(yīng)的影響，故對(duì)抗菌防霉粉末涂料的膠化時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如表7所示。由表8可知，隨著抗菌防霉劑用量的增加，涂料的反應(yīng)速度成遞增趨勢(shì)。這可能與抗菌防霉劑中的苯腈類化合物對(duì)交聯(lián)固化反應(yīng)有促進(jìn)作用有關(guān)，這也證明了該抗菌防霉劑用量不能過(guò)多，否則會(huì)應(yīng)交聯(lián)固化反應(yīng)過(guò)快而影響涂膜的性能。

表8不同用量的抗菌劑對(duì)粉末涂料膠化時(shí)間的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	0	0.1	0.3	1.0
膠化時(shí)間（s）	457	415	404	323

2.2.6 不同用量的抗菌防霉劑對(duì)涂膜抗菌性的影響

添加不同用量的抗菌防霉劑的粉末涂料抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表9所示，由表9可知，隨著抗菌防霉劑用量增加，粉末涂料抗菌性能呈增加趨勢(shì)。當(dāng)抗菌防霉利的用量為0.3％時(shí) ，細(xì)菌減少率已達(dá)99％ ，能夠滿足抗菌防霉粉末涂料在鋁型材行業(yè)的使用要求。進(jìn)一步提高抗菌防霉劑的用量，細(xì)菌減少率幾乎沒(méi)有變化，其提升的空間很有限，而且還會(huì)增加成本。另外，由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)用量達(dá)到1.0％ 時(shí)，涂膜顏色穩(wěn)定性、耐沸水性已經(jīng)不能滿足鋁型材粉末涂料的使用要求，而且該抗菌防霉劑對(duì)涂料交聯(lián)固化反應(yīng)可能有促進(jìn)作用。綜合涂膜各方面性能和成本考慮，該抗菌防霉利在鋁型材用粉末涂料中的最佳用量應(yīng)為0.3%。

表9不同用量的抗菌劑對(duì)涂膜抗菌性的影響

抗菌防霉劑添加量（%）	細(xì)菌減少率（%）
金黃色葡萄球菌ATCC6538P	大腸桿菌ATCC 8739
0.1	89.4	85.3
0.3	99.9	99.9
1.0	99.9	99.9

3  結(jié)語(yǔ)

制備了添加有苯腈類有機(jī)抗菌防霉劑的鋁型材用粉末涂料，試驗(yàn)表明抗菌防霉粉末涂料在涂膜耐沖擊性、耐溫性、耐候性等方面都符合鋁型材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所制備的抗菌防霉粉末涂料具有良好的抗菌防霉效果，能夠滿足涂料行業(yè)的使用要求。          (1)制備的抗菌防霉粉末涂料實(shí)驗(yàn)證明具有良好的常規(guī)性能和抗菌性。

(2)由于抗菌防霉劑含有對(duì)交聯(lián)固化反應(yīng)有促進(jìn)作用的物質(zhì)，必須嚴(yán)格控制抗菌防霉劑的用量。

(3)綜合涂膜各方面性能和成本考慮，該抗菌防霉利在鋁型材用粉末涂料中的最佳用量應(yīng)為0.3%。