钼酸银对粉末涂料性能的影响.pdf
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1、第42 卷第4期2023年8 月文章编号:2 0 95-7 38 6(2 0 2 3)0 4-0 0 6 0-0 5DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2023.04.009武汉轻工大学学报Journalof Wuhan PolytechnicUniversityVol.42 No.4Aug.2023钼酸银对粉末涂料性能的影响邹烈12,张曼12,谭晓明1-2,徐闫1-2,刘杰胜1-2(1.武汉轻工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430 0 2 3;2.武汉轻工大学海洋工程结构防护材料中试平台,湖北武汉430 0 2 3)摘要:为利用钼酸银的抗菌效果,与粉末涂料混合制备出一
2、种新型涂料,采用DSC分析、耐酸碱测试、接触角测试、涂层的铅笔硬度和附着力测试、抗菌实验对涂料进行性能测试,结果表明,当钼酸银含量为0.18 wt.%时,钼酸银抗菌粉末涂料的综合性能优异,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率达到10 0%。钼酸银抗菌粉末涂料具有优异的物理性能和抗菌效果,同时无毒无害,不会对环境造成污染,具有广阔的应用前景。关键词:粉末涂料;钼酸银;抗菌;环保;性能中图分类号:TQ637Study on the effect of silver molybdate on the properties of powder coatingsZOU Liel-2,HANG Manl
3、-2,TAN Xiaoming*2,XU Yan.-,LIU J iesheng l.?(1.School of Civil Engineering and Architecture,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China;2.Pilot-scale Platform of Marine Engineering Structural Protective Materials,Wuhan 430023,China)Abstract:To prepate a new kind of coating by mixing silver molyb
4、date with powder coating,the propertieswere tested by DSC analysis,acid and alkali resistance test,contact angle test,pencil hardness and adhesiontest and antibacterial test.The results show that when the content of silver molybdate is 0.18 wt.%,the o-verall performance of silver molybdate antibacte
5、rial powder coating is excellent,and the antibacterial rate a-gainst Escherichia coli and Staphylococcus aureus reaches 10o%.Silver molybdate antibacterial powdercoating has excellent physical properties and antibacterial effects,while non-toxicity and harmlessness willnot cause pollution to the env
6、ironment,and has broad application prospects.Key words:powder coating;silver molybdate;antibacterial;environmental protection;property1引言粉末涂料是一种在生产和应用过程中均不使用溶剂的以粉体形式存在的涂料。与传统的溶剂型涂料相比,粉末涂料具有零污染排放、运输方便、制备工艺简单、涂膜性能优异、利用率高等优点,又由于粉末涂料的环境和经济优势使得它具有良好的发展收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 7.作者简介:邹烈(1999-),男,硕士研究生,E-mail:通信
7、作者:张曼(1990-),女,讲师,博士,E-mail:.基金项目:湖北省科技厅“科技助力经济”重点专项:纳米抗菌环保内墙涂料(2 0 2 0-15 3).文献标识码:A潜力1。粉末涂料在食品、医疗保健和卫生等领域被广泛应用,由于需要与人进行接触,这些行业对涂料的抗细菌性有着极高的要求,因此对抗菌性的需求越来越大2 ,但现在市场上的抗菌涂料质量参差不齐,所以开发一种本身无毒且抗菌性能优异的粉末涂料十分重要3。众所周知,银离子是一种优秀的抗菌剂,在带4期隙、光响应和晶体结构方面也具有独特的优势,此外,载银无机抗菌剂已经在全球范围内被广泛应用,但是目前大多数使用的银系抗菌剂通常具有价格昂贵、合成复
8、杂等问题。钼酸盐不仅具有优异的抗菌效果,并且制备方法简单,目前钼酸银通常作为催化剂来使用,也有少部分应用于混凝土和陶瓷之中4,Katikaneani Pavani 和 Arunachalam Ramanan5 早已证实优秀的光催化剂也可以用作抗菌剂,而且钼酸银本身无毒。因此,钼酸银抗菌粉末涂料显示出优异的应用前景6 。笔者拟选用钼酸银作为抗菌剂,与粉末涂料混合,制成一种新型的抗菌粉末涂料,利用钼酸银的抗菌效果,在细菌传播源头上灭菌,达到预防病菌传播、防止交叉感染的目的。采用耐酸碱测试、接触角测试、铅笔硬度和附着力测试及抗菌实验对粉末涂料进行了性能表征,以期证明钼酸银抗菌粉末涂料具有优异的物理性
9、能以及抗菌性能。2实实验部分2.1原料与仪器实验所需原料包括粉末涂料、钼酸银、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、营养琼脂、营养肉汤、灭菌平皿、酒精灯、氢氧化钠、硫酸。实验所用设备包括静电喷涂机(基恩士SJ-E)、高速搅拌机(VHJ)、超净工作台(BBS-DSC)、恒温恒湿培养箱(BI280)、摇床振荡器(YCT-80B)、高压蒸汽灭菌锅(LS-75LD)、粉末混合机(V-5)、粉体研磨机(F-VD300)、紫外线杀菌灯(DC12V24V)、冷藏箱(BYC-50)、电热干燥箱(90 0 3A)、电子天平(XPR 2 0 4S/A C)、紫外-可见分光光度计(Q-6)。2.2扶抗菌粉末涂料的制备称取部分市
10、售粉末涂料,分别加人适量的(0.0.1 wt.%、0.12 w t.%、0.14 w t.%、0.16 w t.%、0.18wt.%)浓度为5 wt.%的钼酸银乳液,预分散后使用高速搅拌机搅拌30 min。将搅拌后的样品放人设置为8 0 的电热干燥箱中充分烘干,再使用粉体研磨机充分研磨,最后使用粉末混合机得到抗菌粉末涂料。将制成的抗菌粉末涂料用静电喷涂机粉刷到准备好的马口铁板表面,用电热干燥箱进行高温烘烤,待样品冷却后进行性能测定。2.3性能测试DSC分析:在程序控温下,研究粉末涂料从室温升至2 0 0 时的物理性质或化学性质变化。邹烈,张曼,谭晓明,等:钼酸银对粉末涂料性能的影响结果与讨论3
11、.1钅钼酸银对粉末涂料固化行为的影响图1为粉末涂料在热反应中恰值随温度的变化曲线,即DSC曲线。由图1可以看出两种粉末涂料起始固化温度大致在9 0,峰值固化温度大致在110,最终到17 0 时固化反应基本结束。相较于普通粉末涂料的DSC曲线,钼酸银抗菌粉末涂料的DSC曲线整体的恰值和峰值的恰值更低,峰谷的面积更小,而钼酸银本身就可以作为催化剂来使用,说明加人钼酸银后,反应活性提高,固化速率变快。理论上,反应速度更快,涂层固化交联密度越高,涂层致密度越高。更高的致密度有利于提高涂层的耐腐蚀、耐化学品性能7 。10-1-2-5-6-7-8020406080100120140160180Temper
12、ature(C)图1粉末涂料的DSC曲线Fig.1DSC curve of powder coating61涂料力学性能测试:依据GB/T67392006测试涂层的铅笔硬度;依据GB/T9286一1998,采用划格法测试图层附着力。接触角测试:将提前制备好的样品用LSA60型接触角测试仪测试样品的动态水接触角。所制样品涂层表面保持干燥,测量时每次滴取5 微升去离子水,计算出接触角,每个样品测三次,取平均值减小误差。耐酸碱测试:依据GB9274一8 8 中的甲法,将制备好的样品分别完全浸没在浓度为10%的硫酸溶液和浓度为10%的氢氧化钠溶液中,定期对样品进行检查和测试。抗菌性能测试:依据GB/T
13、218662008进行测试。30%钼酸银0.18%钼酸银200220623.2钅钼酸银掺量对涂料力学性能的影响表1为钼酸银的掺量对于粉末涂料附着力的影响。从表1可以看出普通粉末涂料在固化后附着力为4B,加人钼酸银浓度为0.12 wt.%和0.14wt.%时,涂层的附着力不会改变,原因是加人钼酸银的量太低时对涂层附着力的影响较低,不足以提升一个附着力的等级。而当钼酸银浓度增加到0.16 wt.%时,涂层的附着力增加至5 B。当加入的钼酸银颗粒均匀的分布到粉末涂料之中,降低了涂层的内应力,分子的交联密度会变大,结构更加紧凑,均匀性增加,所以涂层的附着力会增加8 。表1钼酸银掺量对涂料附着力的影响T
14、able 1Effect of silver molybdate content on theadhesion of coatings钼酸银浓度(%)00.120.140.160.180.20表2 为钼酸银的掺量对粉末涂料硬度的影响。从表2 中可以看出固化后的涂层硬度随着钼酸银浓度的提高而增加。钼酸银是一种无机固体颗粒,有较高的熔点,性质稳定,且颗粒本身具有一定的硬度,这有助于粉末涂料在固化成膜时提高涂层的硬度。在粉末涂料固化成膜过程中一部分钼酸银颗粒吸附在涂层表面,对粉末涂料起到了一定的保护作用,在进行铅笔硬度的测试中,可一定程度上抵抗高硬度铅笔的破环9。表2 钼酸银掺量对涂料硬度的影响Ta
15、ble 2 Influence of silver molybdate contenton the hardness of coating钼酸银浓度(%)硬度(H)050.160.1260.1460.1670.1870.2073.3钅钼酸银掺量对涂料水接触角的影响图2 和表3分别为不同浓度钼酸银抗菌粉末涂料接触角的图片与数值,可以看出随着钼酸银的浓武汉轻工大学学报度从0 增加至0.14wt.%时,钼酸银抗菌粉末涂料的接触角角度逐渐变大,而当钼酸银浓度继续增加到0.18 wt.%时,钼酸银抗菌粉末涂料的接触角角度又会减小。随着钼酸银含量的增大,粉末涂料在固化时大量的钼酸银颗粒在涂层表面聚集,使涂
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