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纳米银-锌杀菌剂在环保杀菌涂料中的作用

作者:liqiang  阅读:447次  发表时间:2013-10-08 17:57:20

  功能性环保型杀菌涂料既能防止居住环境产生有毒物质,又能抑制滋生微生物,而环保型杀菌的涂料中杀菌关键材料是杀菌剂。目前市售的涂料杀菌剂多为有机物质杀菌剂,这些杀菌剂在杀死微生物的同时对人类同样有毒副作用,危害人类的健康。目前已有的无机杀菌剂有纳米二氧化钛、纳米氧化银等;制备无机纳米杀菌剂的方法有很多种。现在就介绍一下纳米银-锌杀菌剂。
  纳米银材料具有很稳定的物理化学性能。在电学、光学和催化等众多方面具有十分优异的性能,现已广泛应用于陶瓷材料、环保材料和涂料等领域。纳米银杀菌剂虽然有如此好的性能,但是在涂料中由于完全使用纳米银杀菌剂会使涂料尤其是水性涂料的颜色发黄。同时因为金属银的价格较贵,在考虑杀菌剂的成本方面时,也不会完全使用纳米银杀菌剂。因此,纳米银杀菌剂使用纳米氧化锌对纳米银进行了改性。
  纳米银的抗菌作用源于Ag+的抗菌性能,但具体机理尚未完全明确,可能与以下因素有关。(1)银离子的接触反应,造成微生物共有成分被破坏或者产生功能障碍。由于Ag+具有较高的氧化还原电位(-0.798V~+0.798V,25℃),反应活性很大。当微量Ag+接触细菌细胞膜时,因后者带负电,依靠库仑引力,使两者牢固吸附,Ag+穿透细菌细胞壁进入细胞内,并与巯基反应,使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增殖的能力而死亡,而且银离子会从死菌体中游离出来继续杀菌,因此抗菌作用持久。此外,Ag+也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传送系统,达到抗菌效果。(2)有学者认为Ag+也具有一定的光催化抗菌能力。在一定波长的光的照射下,Ag+能起到催化活性中心的作用,导致产生带负电的高活性电子e-及带正电的空穴h+,e-及h+与吸附在抗菌剂表面的OH-和H2O发生作用,生成OH、O2-等高活性基团,这些活性基团可作用于细菌使之降解。而在对纳米氧化锌的抗菌机理的研究中,Sawai等用化学发光法和氧电极分析法以及Yamamoto等用分光光度荧光计发现,在氧化锌表面H2O2的浓度与氧化锌的浓度成正相关。说明氧化锌和细菌表面的静电反应为其杀菌的主要机理。Zhang等也认为纳米氧化锌可能是直接通过细菌细胞膜进入胞内而发挥杀菌作用。此外,在本试验研究中,我们还发现纳米银易发生颗粒聚集而失去纳米特性,从而失去原先的抗菌效果。因此,能否采用多孔材料为基质的载银复合材料,或者用银的络合离子替代银离子来解决上述问题,也是我们今后所要关注的。
  纳米银对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌均有抑菌杀菌作用,且抑菌作用随纺织材料中纳米银百分含量的增高而增强。测试结果还表明低浓度纳米银即可表现出较好的抑菌、杀菌作用。相同浓度下,纳米银和纳米氧化锌纺织材料对金黄色葡萄球菌产生的抑菌作用要比对大肠埃希菌产生的抑菌作用强。