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载纳米银抗菌涂料论文

关于一种载纳米银抗菌涂料的研究

摘要

本文由抗菌涂料的背景技术及粉末涂料的应用局限性引入到关于水性载纳米银水性抗菌涂料的研制，介绍了该抗菌涂料的配方、制备方法、性能测试、工艺条件等，分析了现在国内外有关纳米抗菌材料的研究现状及其应用前景。

最后，对本学期功能涂料的学习做以总结并对教学、授课提出建议。

抗菌涂料的背景及粉末涂料的局限性

抗菌涂料是利用其涂膜抑制霉菌繁殖、生长的一种新型功能性涂料。

抗菌剂的作用机理主要有:

破坏细胞结构、阻止有丝分裂、影响新陈代谢、形成金属螯合物、阻碍类酯的合成等。

随着人类生活的舒适化和对环境质量要求的提高,人们对抗菌涂料的安全性、持久性、和对环境的无污染性等方面的要求越来越严格。

目前,世界各国研究较多的是水性抗菌涂料,含氮类抗菌涂料。

无机抗菌材料最初使用高锰酸钾或双氧水等作为药源，由于药效和制造成本等原因，现在趋于使用简单的金属离子为其药源，如Ag+、Cu2+、Zn2+等。

利用金属离子本身的抗菌能力，通过物理吸附或离子交换等方法，将其固定在沸石、硅胶、磷酸盐、羟基磷灰石、可溶性玻璃等多孔材料中制成缓释型抗菌剂，然后将其加入到涂料制品中。

在无机抗菌离子中，汞、镉、铅等金属与银具有同样的抗菌能力，由于其毒性太大，可致癌，对人体极其有害，故应用较少。

由不同的载体所制得的银离子抗菌剂的研究已经广泛应用。

随着涂料行业对有害挥发性有机化合物含量的控制愈加严格,涂料水性化和粉末化的趋势越来越明显。

然而粉末涂料用于气候潮湿、温度适中的环境时,涂膜表面可能受到细菌、霉菌等有害微生物的侵害,导致涂膜变色、粉化、脱落。

如果涂膜表面存在有害微生物,与人体接触后,还会传染各种疾病,威胁人体健康。

研究表明,纳米级银粒子由于表面效应,性能远远超越传统的银离子杀菌剂（如硝酸银和磺胺嘧啶银）,是新型高效的抗菌剂。

其机理在于，由于细胞膜带负电荷,所以带正电的微量纳米Ag+能够依靠库仑引力而牢固吸附在细菌的细胞膜上,使蛋白质凝固,干扰微生物DNA的合成,造成微生物死亡。

因此,针对上述传统抗菌材料的成长背景和粉末型涂料的缺陷，我们此次研究的关于水性载纳米银水性抗菌涂料的研制，便具有非常优越及实用的意义。

载纳米银水性抗菌涂料组成

下面的这个图片，是我列出的该涂料的组成及配比（excel表格截图）

制备方法

那么这种载纳米银水性抗菌涂料，它的具体制备方法是怎样的呢？

主要分为两部分

1.膨润土—载纳米银抗菌材料的制备

将水加热至80摄氏度，加入膨润土矿，强烈搅拌4到6小时成泥浆，加入原土重3%的碳酸钠溶液至固液比为1:

1，搅拌保温3至4小时制得纳化膨润土的粗产品，将粗产品加水，制成30%至40%的泥浆，在旋转分离器旋流除砂，离心机除去较细石英得到精纳基膨润土。

然后加入10%到15%硝酸银溶液，使膨润土与硝酸银比例在1000:

1到500:

1之间，加入1%表面活性剂，搅拌加热至70到80摄氏度，反应5小时，即可得到膨润土—银纳米抗菌材料。

2.由抗菌材料制备抗菌涂料

将如上的抗菌制品、水、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、流平剂、超细硅酸铝、立德粉、轻质碳酸钙、滑石粉、重质碳酸钙、硅灰石粉、钛白粉按配比分别称量后，加入搅拌桶，混合搅拌得到浆料，经三辊机研磨至细度低于40微米，用氨水调节pH至3后，加入苯丙乳液，添加增稠剂调节粘度至90K，即可制得膨润土—载纳米银抗菌涂料。

制料使用设备

闭孔式膨润土搅拌机旋液分离器胶料搅拌器陶瓷三辊机

闭孔式膨润土搅拌机（图）

涂料性能测试

膨润土—载纳米银抗菌涂料基本性能检测表

涂料抗菌性测试

将上述制得的膨润土—载纳米银抗菌涂料，均匀涂布在8片10*10cm的载玻片上，分别向样片均匀滴加0.2ml的待测菌液，用消毒后的薄膜轻轻覆盖，至于无菌容器内，在温度37摄氏度，湿度90%Rh下放置24小时后，分别加入20ml洗脱液，充分振荡洗脱，转接NA培养进行活菌计数，膨润土—载纳米银抗菌涂料样品与不加抗菌材料的涂料进行对比，计算其抗菌率。

通过对该涂料基本性能级抗菌性测试,可得如下列结论:

（1）涂料性能优良,分散性好，可在墙体施工中使用。

（2）不含纳米银的涂料基本不具备抗菌性,加入载纳米银膨润土能够使涂料抗菌。

（3）该抗菌涂料对青霉菌、葡萄球菌、大肠杆菌有效抗菌率达99%，而且膨润土—载纳米银抗菌涂料可在一定时间内持续杀菌。

抗菌涂料的工艺条件

这里讲的工艺条件主要指的是抗菌涂料在涂装施工过程中的工艺条件。

首先，请了解一下本工艺的主要适合用范围：

易感染细菌的医院病房、因湿度大而深受霉菌覆盖的景观墙面、民用防潮抗菌建筑等。

涂装方案

1.基面处理：

用电动抛光轮及扁铲等工具清除原有涂层，直至露出砼基面。

保证基面无油污、灰尘等污物存在。

2.墙面杀菌预处理：

用过氧乙酸对墙壁杀菌消毒---将过氧乙酸稀释至溶度为0.2%--0.5%的过氧乙酸溶液装入喷雾器中喷雾杀菌消毒。

水泥墙壁吸液量为100ml/㎡。

墙壁的喷洒杀菌剂溶液不宜超过其吸液量。

杀菌处理的作用时间应不少于60min，然后打开门窗通风。

3.进行第一遍涂料涂布，涂刷时，涂层不宜过厚，以八毫米为宜。

涂布完成后注意局部加强，如伸缩处、管道缝处。

4.在第一遍涂层基本固化后，在其表面进行第二遍涂布。

5.在第二遍涂层基本固化后，在其表面进行第三遍涂布。

我们要严格按自检——互检——专职检验进行每道工序检验。

每道涂层应有明确的检验记录，涂层不允许有起泡、龟裂等现象存在，对不合格涂层应及时修补。

注意：

1.必须严格按规定比例配制，在适用期4～6小时内用完。

用多少配多少以免造成浪费。

2.禁在雨雪，大风大雾等不利环境下施工.

纳米抗菌涂料在国外的研究开发现状

国外在纳米抗菌涂料的研究开发和产业化方面起步较早,尤其美国与日本在这方面走在了世界前列。

美国研究开发成功并已进行产业化的有豪华轿车面漆、军事隐身涂料、绝缘涂料等,另外还开展了光致变色涂料、透明耐磨涂料、包装用阻隔性涂层等纳米涂料的研究,目前已有3个公司供应商业纳米级复合抗菌涂料产品。

日本则在光催化自清洁涂料的研究开发方面,取得了成功并实现了产业化。

纳米抗菌涂料在国内的研究开发现状及新生机

国内纳米抗菌涂料的发展起步于上世纪九十年代末期,主要集中在改善建筑外墙涂料的耐候性和建筑内墙涂料的抗菌性方面,且基本上已研制成功,目前正准备走向产业化,而在工业用涂料、航空航天涂料以及功能性涂料的研究开发和产业化方面则相对落后于发达国家。

新型生物功能涂料的研究开发对我国经济发展和人们生活质量的提高具有不可估量的作用。

在新型生物功能涂料的研究开发上,我国同经济发达国家相比还有一定的差距。

作为从事涂料工作的科研人员我们应清醒地认识到我国同发达国在生物功能涂料领域所存在的差距，紧跟当前国内外生物功能涂料发展的最新动态,在所从事的研究领域内做出自己应有的贡献。

我相信随着广大科人员的努力与更多新兴交叉学科的延伸和开拓,生物功能涂料会向节能高效、持久力长、环境友好的方向快速发展。

自2007年7月份起，TCL公司推出的手机产品全部采用日本进口的 UV 环保抗菌涂料。

该涂料对手机表面的金色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等有害微生物起到杀灭和抑制生长的作用，能够始终保持手机表面的洁净卫生。

TCL突出的抗菌涂料手机是按照日本食品分析中心制定的抗菌材料标准研制的。

经国家微生物分析检测申心分析检测，在TCL手机送检样品中，24小时涂料杀菌率达99％以上。

此外，TCL手机采用的这种UV环保抗菌涂料经安全测试证明，对人体接触无任何伤害，并可保持两年以上的有效期。

2009年6月，龙牌纳米漆系列的纳米抗菌涂料闪亮登场。

21世纪的建筑物的表面要刷高性能、环保型有抗菌净化功能的新型建筑涂料，是社会发展的必然趋势。

龙牌纳米漆系列的纳米抗菌涂料的问世实现了建筑涂料产品绿色化，适应了健康、环保、安全的要求，这种能降低VOC的环保型、并具有抗菌性抑制霉菌、净化空气中的有机物及异味的高性能代表了涂料产业发展的方向和趋势，具有显著的优势。

随着建筑涂料产业的迅猛发展，纳米抗菌涂料将会有广阔的市场发展前景。

目前，随着我国建筑业的高速发展，建筑装饰装修业进入前所未有的黄金时期，建筑涂料作为建筑内外墙装饰主体材料的地位正在确立，国家化学建材产“十五”计划和2010年发展规划纲要预测，到2015年，我国建筑涂料年产量将达到280万，水性乳胶涂料成为建筑内墙装饰的主体材料，建筑涂料外墙装饰应用率达到60%。

纳米抗菌涂料的发展前景

纳米抗菌技术在涂料领域应用的方向有两个:

一是改善传统涂料性能,利用涂料的流变性与填料的粒径存在的一定关系,引用纳米抗菌技术可制得施工性能优良的纳米抗菌涂料,纳米粒子由于比表面积大,与有机树脂基质之间存在良好的界面结合力,从而可提高原有涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等力学性能都得以提高。

总的来说,目前纳米抗菌涂料尚处于初步阶段,商品化的纳米抗菌涂料生产也刚刚起步,而目前有些商业媒体的宣传对纳米科技有一定的炒作嫌疑,科技工作者对此应该保持严谨求实的态度,踏踏实实地做好基础工作。

我们有理由相信,我们最终会克服纳米抗菌涂料的研制中存在的上述许多问题,随着纳米抗菌技术和涂料研究的深入,涂料工业将迈上一个新台阶,纳米抗菌涂料的前景也将是无限光明、辉煌的。

综上所述，纳米抗菌技术是现代逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发二十一世纪世纪新的工业革命。

纳米抗菌涂料便是纳米抗菌技术的产物，现在国内外对纳米看君涂料的需求量也注定使其迅速发展，新型水性抗菌涂料必将使世界更为绚丽。

同时，随着人们生活水平的提高，对于居住环境的要求越来越高，涂料的环保性能越来越引起人们的关注，建筑涂料的绿色环保化，己成为21世纪建筑涂料发展的必然趋势。

学习本课程的心得体会

本学期功能涂料的学习在终于在我们的恋恋不舍中敲响了结尾的钟声。

对于这几周的课程学习，我想我只能用受益匪浅这四个字来形容了。

老师的博文广识、生动讲解在我的脑海里留下了深刻的印象，我只恨自己才疏学浅、基础薄弱，不能够将所有的感触都通过文字显现于纸上。

但是我还是绞尽脑汁，希望能将课程完结后心中所想表达出来。

在这里我想说的是，涂料真的与我们的生活联系太紧密啦。

就说说身边的一个例子吧，近几周学校开始出资在部分教学楼的四层和五层加设了立式木纹玻璃柜，当然临近墙面也被重新涂布刷新，涂料味道真的很刺鼻。

我们周二早上的高分子专业课就设在e楼5层，虽然离被涂去有一段距离，但是难闻的味道就好像在教室里围绕似的挥之不去，甚至于上次旁边有的同学担心自己在上完一节大课后中毒。

我暗自在心中想，要是由我负责涂料的采购，一定会选择低味绿色的环保型涂料，至少味道不要那么冲，毒性不要那么大。

为此，我特地还在网上搜集了关于选择和鉴别绿色环保涂料的几个要点呢。

现在列出来和老师分享一下。

一：

购买涂料尽量选择正规的销售渠道，选择知名产品。

真正的绿色涂料必须带有中国环境标志产品认证委员会颁发的“十环”标志，不要一味相信一般涂料上的“国际”二字，因为它只是室内墙面涂料进入市场的“准入标准”，是最基本的质量要求。

二：

看涂料表面。

优质的多彩涂料其保护胶水溶液层呈无色或微黄色，且较清晰。

表面通常是没有漂浮物的。

三：

闻一闻涂料中是否有刺鼻的气味，有毒的涂料不一定有味儿，但有异味儿的涂料一定有毒。

如果涂料出现严重的分层，说明质量较差;用棍子轻轻搅动，抬起后，涂料在棍子上停留时间较长，覆盖均匀，则说明质量较好;用手轻捻，越细腻越好。

四：

仔细查看产品的质量检验报告，尤其注意看涂料的总有机挥发量（VOC）。

有机挥发物对我们的居室环境和自身都构成了极大的危害。

甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸酯等都在限制之列，我们应该尽量减少这些溶剂的用量。

目前国家对涂料的VOC含量标准规定应每升不超过200克，较好的涂料为每升100克以下，而环保的涂料则接近于0。

五：

购买涂料尽量选择正规的专卖店或者建材超市、零售店，选择专业知名的环保涂料品牌。

真正的绿色环保涂料必须带有中国环境标志产品认证委员会颁发的“十环”标志。

接下来我想说说这学期涂料课上的见识性性收获。

此前，我概念里的涂料就是简单的涂在墙上的白色液体。

上了涂料课以后，我才知道原来涂料世界如此丰富多彩。

有防水的，有防火的，有防腐的，有抗菌的，有导电的，还有融入微胶囊缓释技术的新型糖果色环保涂料。

只要在墙体的表面涂上涂料这种物质，它便会化身成为墙体的一层保护膜，阻止或延迟某些破坏现象的发生和发展，从而使各种材料的使用寿命延长。

一种最基本的涂料是由成膜物质、挥发分、颜料、助剂四部分组成。

其中，我最感兴趣的便是颜料部分，它最直接的影响了涂料漆面的外观，以后可能的话，我想把我的小窝涂装成温馨浪漫的淡粉色系。

现在市面上比较常见的涂料有醇酸树脂类、丙烯酸树脂类、环氧树脂类以及聚氨酯涂料。

我不太喜欢聚氨酯涂料，虽然它坚硬耐磨，但是有毒性、稳定性也不好。

个人比较倾向于丙烯酸树脂涂料。

它由石油化工生产的，价格低廉，资源丰富。

丙烯酸树脂涂料性能优良，现在已经广泛应用于汽车装饰和维修、家用电器、仪表电器、木材、造纸、粘合剂和皮革等生产领域，应用面可谓相当的广。

有句话说的好，“三分涂料，七分涂装”。

涂料本身的固有属性固然很重要，但是决定涂料后期发挥作用的还是工人师傅的涂装工艺及涂装技术。

通常事物都是由内因主宰，而涂料的涂装注定是一个少有的外因起决定性作用的例子。

我想说的第三个板块是：

当兴趣所在与你的工作完美契合时，那便是再好不过的。

为什麽这样讲呢？

我想王老师的例子很好的应征了这一点。

无论什么时候，每当老师他上课时，总是那样精神振奋、神采飞扬。

而每当讲的课程内容与他的实际经历联系起来的时候，他总是能把一个概念性的东西说的很透很直白。

老师是那么学识神、见识广，似乎大大小小的涂料加工厂，他都实地走访过。

从老师的眼神和表情里，我深刻地了解到，老师现在所跻身的行业，正是他深深热爱的心之所向的地方，在他全情投入的工作里，老师得到了极大的充实感与幸福感。

所以说，最幸运的莫过于，你所做的正好是你所爱的。

而现在的我，很迷茫，甚至不明白自己最爱什么，最想要什么，将要致力于什么。

未来对于我而言，一切皆是未知数，我深深的羡慕着这个思路清晰的充满激情的身影，希望多年以后我也能成为这样的人，做着自己深爱的事业。

对授课提出的想法及建议

新大纲对学生的化学科学素养是不可能单纯地依靠知识的传承、讲授、灌输来形成的，所以老师必须改变教学策略和改进教学方法，改变学生的学习方式，把学什么变成怎么学，把被动地学转为主动地去学。

新教材将探究性学习贯穿于全书的各个栏目中，因此，在教学过程的组织和实施中不忘探究，在教学策略上要确保探究性学习活动的数量和质量，改变过去重结果轻过程的做法，重视探究过程，不拘泥于某一种形式，从而达到预期目的。

然而在现实生活中高考这个指挥棒依然牵挂着每个人的心，所以老师们都认为探究并不是每节课都要去做的，一是受到课堂时间的影响，二是受到一些设备的影响，所以只能合适的时间合适的场地进行，在讲课时一些注意点还是要好好把握的，把知识点贯穿到自己的课堂中去，教给学生的知识让他们学会用自己的知识去解决实际生活中的问题，所以上课时要激发学生的学习兴趣，让他们愿意去学、感兴趣去学。

在教学内容上，老师们要转变观念，打破学科之间的局限，要重视知识之间的迁移。

化学科学教学是整体教学教育的一个组成部分，在能力以及情感态度、价值观等方面，教学目的常常是跨学科的，各科教学目的都在于培养具有全面素质的人才。

因此，在教学中首先要打破学科局限，立足于化学学科，通过化学学科的教学培养全面发展的新人。

作为一名教师，不仅要遵循教育规律，而且要放眼于未来，这样才能顺应教育发展的要求，适应并推进教学的进步，才能在教学实践中，摸索出一些宝贵的经验。

不断得学习老教师的教学经验而且要不停的总结自己的经验，学会总结与反省，形成自己的风格！

在课程讲授过程中，老师应该转变师生角色新教材改变传统的注入式写法，注意从学生的生活经验出发，创设情境，引导学生自主学习，主动探究，由此要进行师生各自角色的转换。

首先教师角色的转变，新教材的改革，是从学生的发展和社会要求出发的。

由此教师必须转换角色；教师由传统的知识传授者，转变为现代的促进者；由教学行为的管理者和执行者，转变为学习行为的参与者、引导者和开发者。

现代教师应集学习者、欣赏者、开发者、引导者、组织者、创造者、反思者于一体，在课堂教学中使这一集合体得以实现。

要注重学生探究式学习方法的培养和训练，培养学生实践能力和创新精神，激发其学习的主观能动性。

学生不再是被动式的学习者，而是主动式的学习者、探究者、发现者。

老师们可以通过听其他教师的课学习他们丰富的经验，还可以和很多不同学校的老师探究互相学习来提高自己，要不断地去更新观念，改变教学策略，注意师生角色的转变。

在以后教学中，要通过教学方式来挖掘，激发学生的学习潜能，所以就要不断去学习。

在以后的教学过程中，要注意课堂的任何一个环节，注重给学生营造一个良好的氛围，建立平等、民主、信任的新型师生关系，引导学生的情感处于积极的、自由的、宽松的心理状态，能自主的参与课堂教学，使课堂气氛活跃，使不同层次的学生创新思维进入一个自由驰骋的心理空间。

充分展示学生的个性，也要不停地虚心向更专业的教师学习，能把握住知识的重难点，能用学生的语言来讲解，知道学生已有的知识，正确引导学生！

参考文献

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