孙洪、于涛涛、郭舒宇、李婷婷、穆洪、吴涵、杨家佳、周泽雄
浙江丰虹新材料股份有限公司
摘要：随着人们对健康生活环境的追求，室内装饰材料的卫生性能越来越受到重视。乳胶漆作为广泛使用的室内涂料，其抗菌防霉性能对于维护室内环境的清洁与健康至关重要。本研究探讨了在乳胶漆中添加抗菌防霉剂SMP-ATN对其性能的影响。实验表明，0.3%的SMP-ATN添加量可显著提升乳胶漆的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率超过99.9%。耐霉性测试显示，0.1%的SMP-ATN即可显著降低霉菌生长，提升耐霉等级至1级，而0.3%的添加量可实现0级防霉效果。研究结果为开发高效抗菌防霉乳胶漆提供了科学依据，有助于改善室内环境，保障居住者健康。
关键词：乳胶漆，抗菌，防霉，性能分析，材料科学
微生物污染是室内环境质量下降的主要原因之一。在潮湿、温暖的环境中，如浴室、厨房等，乳胶漆墙面更容易受到霉菌和细菌的侵害。这些微生物不仅会破坏乳胶漆的物理性能，降低其使用寿命，还可能释放出有害的代谢产物，如霉菌毒素，对居住者的健康造成潜在风险，微生物对乳胶漆的影响主要表现在以下几个方面：微生物污染：微生物可以在乳胶漆中生长繁殖，尤其是细菌和真菌。这些微生物可以通过分解乳胶漆中的有机成分来侵蚀涂层，导致涂层变色、起泡甚至完全破坏。例如，假单胞菌和其他细菌已被发现能在乳胶漆中生长，并对某些杀菌剂产生耐药性[1]。影响乳胶漆的物理性能，微生物活动可以改变乳胶漆的物理性质，如增加黏度、改变颜色和光泽度。这不仅影响美观，也可能影响涂层的保护功能[2]。一些微生物能够通过分泌酶来分解乳胶漆中的化学物质，从而引起化学降解。例如，某些霉菌能够分解聚氨酯和聚丙烯酸酯树脂[3]。为了防止微生物对乳胶漆的侵蚀，通常会在涂料配方中添加防霉剂和抗菌剂。这些添加剂可以抑制或杀死微生物，从而保护涂层免受侵蚀[4][5]。此外，选择合适的原材料和生产工艺也是控制微生物污染的关键措施[6]。
因此为了解决这一问题，科研人员和涂料制造商开始研究和开发具有抗菌防霉功能的乳胶漆。这些产品通过添加抗菌防霉剂，能够有效抑制或杀死墙面上的微生物，从而减少霉变和细菌滋生。因此本研究旨在通过设计和制备含有抗菌防霉剂的乳胶漆，系统地检测其抗菌防霉性能。研究结果将为乳胶漆的抗菌防霉设计提供理论依据和技术支持，有助于开发出更安全、更健康、更耐用的室内装饰材料，满足现代居住和工作环境的需求。
1材料和方法
1.1实验材料
抗菌防霉剂SMP-ATN(丰虹)、SN5040、陶氏BD109、矿物消泡剂、丙二醇、AMP-95、陶氏HBR250、996钛白粉、重钙、丙烯酸乳液、C-12醇酯、丙二醇、矿物消泡剂。
1.2实验仪器
立式压力蒸汽灭菌锅、生化培养箱、超纯水机、离心机、恒温恒湿箱、超净台、电子天平、高速分散机。
1.3实验配方
表1.乳胶漆配方
材料名称 |
配比/% |
自来水 |
30 |
SN5040 |
0.4 |
陶氏BD109 |
0.1 |
矿物消泡剂 |
0.2 |
丙二醇 |
1 |
AMP-95 |
0.1 |
陶氏HBR250 |
0 |
996钛白粉 |
7 |
重钙 |
41 |
自来水 |
3 |
丙烯酸乳液 |
4 |
C-12醇酯 |
1 |
丙二醇 |
1 |
矿物消泡剂 |
0.2 |
SMP-ATN |
0.1-0.5 |
1.4漆膜抗菌测试
漆膜抗菌测试参考GB/T 21866-2008 抗菌涂料（漆膜）抗菌性测定法和抗菌效果，通过定量接种细菌于待检验样板上，用贴膜的方法使细菌均匀接触样板，经过一定时间的培养后，检测样板中的活菌数，并计算出样板的抗细菌率。
将大肠杆菌ATCC8739和金黄色葡萄球菌ATCC6538P菌株接种到Mueller-Hinton（MH）琼脂平板上，并在37℃下培养24小时。选取三到四个纯净菌落，悬浮于无菌的0.9%氯化钠溶液中，制成均匀悬液，然后调节浑浊度为0.5麦氏比浊管。稀释菌液5-10×105CFU/mL浓度。将400μL稀释后菌液滴加在不同乳胶漆样板上，覆盖灭菌覆盖膜，放入恒温恒湿箱37℃、相对湿度RH=90%条件下培养24h培养后加入洗液反复冲洗并洗脱，最后进行活菌计数。
抗细菌率计算公式为：
R=(B-C)/B×100
R为抗细菌率，B为空白对照样板24小时后平均回收菌数，C为抗菌涂料样板24小时后平均回收菌数。
1.5漆膜耐霉性测试
漆膜耐霉菌性测定参考GB/T 21866-2008使用培养皿法，模拟自然界霉菌生长的环境条件，接种霉菌孢子于试样表面，然后在适合霉菌生长的环境条件下培养，观察霉菌在试样表面的生长情况，根据试样表面长霉程度对漆膜的耐霉菌性进行评定分级。
从保藏的菌种中挑取黑曲霉、黄曲霉、腊叶芽枝霉、宛氏拟青霉、桔青霉、绿色木霉、出芽短梗霉、链格孢霉菌孢子，接种于新的PDA培养基上，培养至表面长满孢子。用无菌水和无菌操作条件下制备霉菌孢子悬浮液。通过离心和稀释，调整孢子浓度至1.0×106个/毫升。
将乳胶漆样品涂于尺寸为50mm×50mm的实验样品板上，常温养护7天后采用培养皿法或悬挂法将混合孢子液接种于试验样品表面。将样品放置在装有营养盐琼脂培养基的培养皿中，喷洒400μL孢子液后进行培养。将接种后的样品放置在恒温恒湿培养箱中，在25℃相对湿度RH=90%的条件下培养7天后检查对照样品上霉菌生长情况，确保试验有效，继续培养至28天，然后对实验样品进行目视检查和显微镜观察，使用ImageJ软件计算长霉面积。根据长霉面积占比，参照耐霉菌性等级表（表1）评定样品的耐霉菌性等级。
表2.耐霉菌性等级
样品上霉菌生长情况 |
等级 |
不生长 |
0 |
痕量生长（生长面积＜10%） |
1 |
少量生长（生长面积为10%～29%） |
2 |
中度生长（生长面积为30%～59%） |
3 |
重度生长（生长面积≥60%） |
4 |
2实验结果
2.1抗菌测试
抗菌结果显示，在乳胶漆中添加0.3%抗菌防霉剂SMP-ATN对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抗菌率均99.9%以上，添加了0.1%SMP-ATN具有一定的抗菌效果，但抗菌效果均为达到99.9%。
表3.漆膜对大肠杆菌抗菌结果
试样 |
作用时间 |
试验菌种 |
24h空白对照（cfu/mL） |
24h试验样（cfu/mL） |
抗菌率（%） |
0.1% SMP-ATN |
24h |
大肠杆菌 |
1.1×106 |
8.6×104 |
92.2 |
0.3% SMP-ATN |
＜1 |
99.99 |
|||
0.5% SMP-ATN |
＜1 |
99.99 |
表4.漆膜对金黄色葡萄球菌抗菌结果
试样 |
作用时间 |
试验菌种 |
24h空白对照（cfu/mL） |
24h试验样（cfu/mL） |
抗菌率（%） |
0.1% SMP-ATN |
24h |
金黄色葡萄球菌 |
0.9×106 |
3.2×104 |
96.4 |
0.3% SMP-ATN |
＜1 |
99.99 |
|||
0.5% SMP-ATN |
＜1 |
99.99 |
2.2耐霉性测试
结果显示未添加抗菌防霉剂SMP-ATN组实验样品长霉面积达到32%，耐霉等级为3级，不具有防霉性能，在温暖潮湿的环境下极易长霉，当添加0.1%SMP-ATN后耐霉等级有所提升，耐霉等级到达1级，长霉面积为8.4%较未添加组长霉面积明显减少，随着SMP-ATN添加量达到0.3%时漆膜板耐霉等级可达到0级，具有较好耐霉菌性能。因此，在本次实验中在乳胶漆中随着SMP-ATN提高耐霉性能越好，且添加量为0.3%，可达到0级防霉标准。
表5.耐霉菌性结果
3 结论
本研究验证了SMP-ATN作为抗菌防霉剂在乳胶漆中的应用效果，通过实验发现，0.3%的SMP-ATN添加量能显著提升乳胶漆对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率至99.9%以上，同时在0.3%添加量下，乳胶漆的耐霉等级可达0级。研究为乳胶漆的抗菌防霉设计提供了科学依据，推荐在生产中使用0.3%的SMP-ATN以实现最佳效果，有助于提升室内环境的卫生与健康。未来研究将探索SMP-ATN的长期效果和与其他材料的协同作用。
参考文献
[1]孔慧清，陈雪影，卢秋雁，等. 乳胶漆耐药污染菌的分离、鉴定与防治[J]. 涂料工业，2016，46(10):42-49.
[2] Obidi, O. F., Aboaba, O. O., Makanjuola, M. S., & Nwachukwu, S. C. (2009). Microbial evaluation and deterioration of paints and paint-products. Journal of environmental biology, 30(5 Suppl), 835–840.
[3] Campana R, Sabatini L, Giorgi L, Pettinari G, Valentini L, Gobbi P. A Multidisciplinary Approach in Examining the Susceptibility to Microbial Attack of Polyacrylic and Polyurethane Resins Used in Art Restoration. Int J Mol Sci. 2022 Oct 3;23(19):11725.
[4] 张葵花，谭绍早，刘应亮. 抗菌水性乳胶漆制备及其性能研究[J]. 非金属矿，2006，29(2):12-14.
[5] 但永东，李文鸿，何凤明，等. 白乳胶微生物污染的控制及防腐防霉剂的选择[J]. 化学与黏合，2005，27(5):315-318.
[6] 殷武.乳胶漆的配方设计[J]. 涂料技术与文摘，2013,34(10):21-23,26.
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