水性抗菌罩光油的制備及抗菌性能

李學(xué)強(qiáng)，潘微微，涂偉萍*，陳燕銀

（1.品升商品檢測（上海）有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510656；2.華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640）

水性抗菌罩光油的制備及抗菌性能

李學(xué)強(qiáng)1，潘微微1，涂偉萍2，*，陳燕銀1

（1.品升商品檢測（上海）有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510656；2.華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640）

以水性丙烯酸酯乳液為主要連結(jié)料，添加納米二氧化鈦抗菌劑復(fù)配成水性罩光油。參考日本JIS Z2801：2000標(biāo)準(zhǔn)，研究了納米二氧化鈦種類和用量對水性罩光油抗菌效果的影響。結(jié)果表明，TIO-WPR010（銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液）的抗菌效果優(yōu)于TIO-NP100（氮摻雜納米二氧化鈦粉體）。當(dāng)TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7% ～ 0.9%時(shí)，所制備的水性抗菌罩光油經(jīng)過48 h的抗菌試驗(yàn)，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率分別為91.84%和94.51%，能夠滿足白卡紙的抗菌要求。

水性罩光油；丙烯酸酯乳液；抗菌性能；最小抑菌濃度

First-author's address： Guangzhou Branch， TüV SüD Products Testing （Shanghai） Co.， Ltd.， Guangzhou 510656， China

罩光油又稱為上光油，是一種用于印刷品表面涂布的無色透明涂料，可以改善和提高印刷品表面的性能［1］。目前，對罩光油的研究主要集中在探討如何提高其物理性能方面，而較少關(guān)注其抗菌性能的提高。但是，近年來人們對印刷品的衛(wèi)生性能要求越來越高，對易于交叉污染的流通紙制品提出應(yīng)具有抗菌性能的要求?？咕牧系暮诵某煞质瞧鸬揭种萍?xì)菌繁殖或殺滅細(xì)菌作用的抗菌劑。常用的抗菌劑可分為 3類：無機(jī)類、有機(jī)類和天然生物類。與有機(jī)類、天然生物類抗菌劑相比，無機(jī)類抗菌劑在安全性、持久性、抗菌譜的廣度和耐熱性等方面都存在優(yōu)勢［2-3］。銀系無機(jī)抗菌劑在光照和受熱等作用下，易變成棕色和黑色，限制了其在淺色制品的應(yīng)用［4］；納米TiO2以其活性高、熱穩(wěn)定性及耐熱性好、持續(xù)時(shí)間長、安全性高和即效性好等特點(diǎn)，成為最受歡迎的無機(jī)抗菌劑。當(dāng)前研究最多的是銳鈦型納米TiO2［5］。涂啟梁等［6］研究了納米TiO2噴液及其復(fù)合物在固體表面上的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)納米TiO2可以有效地殺滅細(xì)菌。張小寧等［7］制備出氮摻雜納米TiO2的乳膠涂料，在自然光激發(fā)下，經(jīng)8 h抗菌定量試驗(yàn)，其平均抗菌率為98.73%。但是，目前對比銳鈦型納米TiO2水性溶液和氮摻雜納米TiO2粉體抗菌效果的研究鮮見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)以自制的水性丙烯酸酯乳液為主要連結(jié)料，分別與銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液和氮摻雜納米二氧化鈦粉體復(fù)配成水性抗菌罩光油，研究了納米TiO2不同添加量對其抗菌效果的影響，旨在探討用于水性抗菌罩光油的抗菌劑的最佳添加比例。

1　實(shí)驗(yàn)

1. 1試劑與材料

水性丙烯酸酯乳液，實(shí)驗(yàn)室自制；TIO-WPR010（銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液，平均粒徑≤10 nm，純度＞99.5%）、TIO-NP100（氮摻雜納米二氧化鈦粉體，平均粒徑≤10 nm，純度＞99.5%），上海滬正納米科技有限公司；消泡劑、增稠劑，深圳明佳科技有限公司；2%的羥乙基纖維素漿，梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；金黃色葡萄球菌ATCC 6538P、大腸桿菌ATCC 8739和ATCC，The Global Bioresource Center美國菌種保藏中心；水解酪蛋白瓊脂培養(yǎng)基 MH（Muller Hinton Agar），北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司；標(biāo)準(zhǔn)瓊脂培養(yǎng)基，實(shí)驗(yàn)室自制；營養(yǎng)肉湯（Nutrient Broth，NB）培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂（Nutrient Agar，NA）培養(yǎng)基，BD碧迪醫(yī)療器械（上海）有限公司；苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸（AA），西隴化工股份有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、過硫酸銨，天津大茂化學(xué)試劑廠；甲基丙烯酸羥丙酯（HPMA），阿拉丁化學(xué)有限公司；十二烷基硫酸鈉、氨水、碳酸氫鈉，廣東光華化學(xué)有限公司；OP-10，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1. 2試驗(yàn)設(shè)備

十萬級潔凈度的陽性實(shí)驗(yàn)室；立式高壓殺菌器CL-32L，日本ALP；生化培養(yǎng)箱LRH-250，上海一恒；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9070A、水浴恒溫箱EBK-4A，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；微量移液管（1 ～ 10 μL）713111060000，DRAGON；智能恒溫水浴鍋ZKYY-21，鞏義市予華儀器有限公司；增力電動攪拌器，上海標(biāo)本模型廠。

1. 3水性丙烯酸酯乳液的制備

在裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)、滴液漏斗的四口燒瓶中加入適量的去離子水和乳化劑，溫度控制在60 ～ 62 °C，開動攪拌使乳化劑全部溶于水。再加入1/3混合單體進(jìn)行預(yù)乳化25 min，升溫至75 °C，將1/4的引發(fā)劑溶液（引發(fā)劑配成5%的水溶液）加入四口燒瓶中，升溫至80 °C反應(yīng)30 min，開始滴加剩余單體（1.5 h 滴加完畢），每隔30 min 補(bǔ)加引發(fā)劑溶液。單體滴加結(jié)束后，在80 ～ 82 °C下保溫30 min，升溫至91 ～ 93 °C，反應(yīng)30 min，使殘余單體反應(yīng)完全。降溫至40°C，用氨水調(diào)節(jié)pH至8［8-9］。水性丙烯酸酯乳液的基礎(chǔ)配方如下（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，下同）：

苯乙烯（St，單體）15% ～ 25%

丙烯酸丁酯（BA，單體）10% ～ 20%

甲基丙烯酸甲酯（MMA，單體）8% ～ 10%

丙烯酸（AA，單體）1% ～ 3%

甲基丙烯酸羥丙酯（HPMA，單體）0.2% ～ 2.0%

OP-10（乳化劑）1% ～ 3%

十二烷基硫酸鈉（ SDS，乳化劑）0.5% ～ 2.0%

碳酸氫鈉（緩沖劑）0.5%

過硫酸銨（引發(fā)劑）0.2%

去離子水余量

1. 4水性抗菌罩光油的制備

取定量的水性丙烯酸酯乳液和去離子水置于分散釜中混合，在高速攪拌（1 500 ～ 2 000 r/min）下加入定量的納米二氧化鈦水性溶液，分散10 ～ 30 min；中速攪拌（700 ～ 800 r/min）下加入定量的2%羥乙基纖維素漿，分散10 ～ 30 min；低速攪拌（100 ～ 200 r/min）下加入定量的消泡劑，分散10 ～ 30 min；最后將物料加入砂磨機(jī)并加定量的增稠劑，砂磨至合適細(xì)度，調(diào)節(jié)體系黏度至施工黏度，10 min后過濾、出料。而用氮摻雜納米二氧化鈦粉體共混復(fù)配成水性抗菌罩光油時(shí)，則需要加入定量分散劑0.5 ～ 1.0 g，同時(shí)用超聲波分散處理［10］。水性抗菌罩光油基礎(chǔ)配方如下：

水性丙烯酸酯乳液24% ～ 30%

TIO-WPR010（以純納米TiO2計(jì)）0.3% ～ 2.0%

消泡劑0.1% ～ 0.3%

增稠劑0.1% ～ 0.3%

2%羥乙基纖維素漿2% ～ 8%

去離子水余量

1. 5抗菌試驗(yàn)

首先，將水性抗菌罩光油按照施工工藝均勻涂布在50 mm × 50 mm × 3 mm玻璃板上，在常溫下固化24 h，即得到水性抗菌罩光油涂膜，將該涂膜置于紫外燈下照射30 min。然后參考中華人民共和國衛(wèi)生部2002年11月發(fā)布的《消毒技術(shù)規(guī)范》（2002年版）的最小抑菌濃度（Minimum Inhibitory Concentration，MIC）實(shí)驗(yàn)，分別采用瓊脂法及肉湯法測定金黃色葡萄球菌和大腸桿菌埃希氏的MIC，從定性的角度分析水性抗菌罩光油是否具有抗菌性。其次，參考日本JIS Z2801：2000 Antimicrobial products—Test for antimicrobial activity and efficacy進(jìn)行抗菌初步實(shí)驗(yàn)，接種的菌液與水性抗菌罩光油表面接觸時(shí)間分別是12、24和48 h，從定量的角度分析TIO-WPR010（銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液）對水性罩光油抗菌效果的影響。最后，白卡紙模擬試驗(yàn)是將實(shí)驗(yàn)的載體由玻璃板改為白卡紙，以期得出水性抗菌罩光油在白卡紙上使用時(shí)的實(shí)際抗菌效果，因?yàn)楦邫n包裝盒、煙盒較多地使用白卡紙。

1. 5. 1MIC 預(yù)實(shí)驗(yàn)

1. 5. 1. 1瓊脂稀釋法

將抗菌劑含量為2%的水性抗菌罩光油稀釋成不同濃度的受試液，置于45 ～ 50 °C水浴中，恒溫備用；稱取76 g MH瓊脂培養(yǎng)基，溶于1 000 mL水中。加熱至沸騰溶解后，于121 °C壓力蒸氣滅菌15 min，然后置于45 ～50 °C水浴中備用。分別取10 mL系列稀釋的抗菌液加入平皿內(nèi)。將在45 ～ 50 °C水浴中的雙料MH瓊脂培養(yǎng)基10 mL加入平皿內(nèi)，邊加邊搖晃平板，使抗菌受試液和培養(yǎng)基充分混勻，待凝固后備用；用微量移液管取1 ～ 2 μL［含菌量約為107菌落形成單位/mL（Colony-Forming Units/mL，CFU/mL）］菌懸液點(diǎn)種于含抗菌液培養(yǎng)基的平皿，接種后所形成的菌液圈直徑約5 ～ 8 mm（每個(gè)點(diǎn)菌量約為104CFU）。以同樣方法接種不含抗菌受試液成分的MH瓊脂平板，作為陽性對照。將接種后的平板放置在35 °C培養(yǎng)箱中，倒置培養(yǎng)18 ～ 24 h，觀察結(jié)果［11］。陽性對照的結(jié)果須為細(xì)菌生長，否則需要重新選擇不含抗菌劑的受試液。

1. 5. 1. 2營養(yǎng)肉湯稀釋法

將水性抗菌罩光油用蒸餾水做對倍系列，稀釋成不同濃度的受試液。取各稀釋度受試液2.5 mL，加入到含2.5 mL雙倍濃度營養(yǎng)肉湯的試管中；取0.1 mL含菌量約為108CFU/mL的菌懸液接種于含抗菌受試液的營養(yǎng)肉湯（Nutrient Broth，NB）的試管中，作為試驗(yàn)組樣本；以同樣方法接種不含抗菌受試液的營養(yǎng)肉湯的試管中，作為陽性對照組樣本；取 2支僅含營養(yǎng)肉湯的試管作為陰性對照組樣本；將試驗(yàn)組樣本、陽性對照組樣本及陰性對照組樣本放置在37 °C的培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)48 h，觀察結(jié)果。試驗(yàn)中，參照日本JIS Z2801：2000標(biāo)準(zhǔn)，將試驗(yàn)用菌懸液進(jìn)行活菌培養(yǎng)計(jì)數(shù)，其作用濃度應(yīng)為5 × 105～ 5 × 106CFU/mL。陽性對照和陰性對照的結(jié)果須為細(xì)菌生長，否則需要重新選擇不含抗菌劑的受試液。

1. 5. 2抗菌初步實(shí)驗(yàn)

3片50 mm × 50 mm大小的樣片，對照片6片；挑取斜面上培養(yǎng)的菌落接種于用1/500 NB（即1份溶質(zhì)配500份溶液）濃度的稀釋液中制成（2.5 ～ 10） × 105個(gè)/mL的菌液，取0.4 mL，接種；用脫脂棉花沾上酒精輕輕擦上述試驗(yàn)片2 ～ 3次，充分干燥；取40 mm × 40 mm膜覆蓋于接種的菌液上，小心壓膜，以便試驗(yàn)菌液散開；用鑷子將覆蓋膜和實(shí)驗(yàn)片放入無菌袋中，加入10 mL SCDLP（Soya Casein Digest Lecithin Polysorbate Broth，即大豆酪蛋白消化卵磷脂聚氧乙烯油酸山梨醇酯）肉湯，用手充分揉搓袋中的試驗(yàn)片和覆蓋膜洗脫；平板計(jì)數(shù)。抗菌活性值R計(jì)算如式（1）。式中，Ut為未加工試驗(yàn)片接種后培養(yǎng)12、24和48 h后測得的活菌數(shù)平均數(shù)，At為抗菌加工試驗(yàn)片接種后培養(yǎng)12、24和48 h后測得的活菌數(shù)平均值。實(shí)驗(yàn)成立條件的判定，只有同時(shí)滿足如下3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，才被判定為有效，否則需再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1） 未進(jìn)行抗菌處理的樣片接種后直接測得的活菌數(shù)對數(shù)值應(yīng)該滿足式（2）。

式中，Lmax為活菌數(shù)的最大對數(shù)值，Lmin為活菌數(shù)的最小對數(shù)值，Lmean為3個(gè)試片活菌數(shù)對數(shù)的平均值。

（2） 未處理的樣片接種后直接測得的活菌平均值應(yīng)在1.0 × 105～ 4.0 × 105CFU/樣片范圍內(nèi)。（3） 無加工測試片在12、24和48 h的活菌數(shù)，3片個(gè)值都在1.0 × 103CFU/樣片以上。

1. 5. 3白卡紙模擬實(shí)驗(yàn)

僅將實(shí)驗(yàn)的載體由玻璃板改成用未涂布罩光油的白卡紙 ，其他步驟同1.5.2。

2　結(jié)果與討論

2. 1MIC對抗菌初步實(shí)驗(yàn)的影響

最小抑菌濃度是測量抗菌藥物的抗菌活性的一個(gè)指標(biāo)，指在體外培養(yǎng)細(xì)菌18 ～ 24 h后能抑制培養(yǎng)基內(nèi)病原菌生長的最低藥物濃度［11］。因?yàn)榭紤]到評價(jià)方法的再現(xiàn)性以及水性抗菌罩光油所使用的環(huán)境，所以選用比較有代表性的革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌。再者，金黃色葡萄球菌ATCC 6538P、大腸桿菌ATCC 8739也是日本JIS Z2801：2000推薦的菌種，統(tǒng)一檢測的菌種有利于分析、比較不同實(shí)驗(yàn)階段的結(jié)果。

營養(yǎng)肉湯稀釋法和瓊脂稀釋法各有優(yōu)缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為兩種方法一起做可以起到優(yōu)勢互補(bǔ)、相互印證的作用。肉湯法操作便捷、結(jié)果敏感、重現(xiàn)性好，但樣品最小抑菌濃度需要通過溶解性（是否渾濁）進(jìn)行判斷，易造成主觀誤差；瓊脂稀釋法則沒有此缺點(diǎn)，但要求實(shí)驗(yàn)人員技術(shù)嫻熟，否則瓊脂容易凝固，導(dǎo)致抗菌劑分散或凝固，從而影響抗菌效果［12］。而采用規(guī)范規(guī)定的方法，可能會得出不同的試驗(yàn)結(jié)果。造成不同方法結(jié)果差異的重要原因是所選的方法是否反映樣品的實(shí)際使用效果。

MIC預(yù)試驗(yàn)結(jié)果如下：瓊脂稀釋法，金黃色葡萄球菌0.4%，大腸桿菌0.3%；肉湯稀釋法，金黃色葡萄球菌0.5%，大腸桿菌0.3%。試驗(yàn)結(jié)果表明，水性抗菌罩光油所配制的瓊脂稀釋液和肉湯稀釋液對金黃色葡萄球菌和埃希氏大腸桿菌均有抑制作用；而且TIO-WPR010（銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液）和TIO-NP100（氮摻雜納米二氧化鈦粉體）最小抑菌濃度一致，金黃色葡萄球菌在0.40% ～ 0.50%，而大腸桿菌則在0.30%內(nèi)。以下階段抗菌初步實(shí)驗(yàn)的濃度范圍設(shè)計(jì)，理應(yīng)參考和依據(jù)以上的數(shù)據(jù)，而且必須涵蓋有效抑菌濃度。

圖1為金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌的瓊脂平板試驗(yàn)照片。如圖1所示，平板中的單菌落可見純種，沒有其他外源的污染，而且平行實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)驗(yàn)的空白對照的重復(fù)性是16%。根據(jù)SN/T 1800-2006《食品和動物飼料微生物學(xué)30 °C菌落計(jì)數(shù)方法》標(biāo)準(zhǔn)，微生物測試結(jié)果的重復(fù)性在±43%被認(rèn)為可接受?？梢?，實(shí)驗(yàn)受到外界因素的影響相對較少。因此，可以證明實(shí)驗(yàn)過程操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠、有效。

圖1　金黃色葡萄球菌和埃希氏大腸桿菌實(shí)驗(yàn)平板照片F(xiàn)igure 1　Photos of experimental plate using Staphylococcus aureus and Escherichia coli編者注：圖1原為彩色，請見C1頁。

2. 2 不同用量的TIO-WPR010和TIO-NP100對抗菌效果的影響

圖2a、2b為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的TIO-WPR010和TIO-NP100對于金黃色葡萄球菌（SA）和埃希氏大腸桿菌（EC）在培養(yǎng)12、24和48 h后的抗菌效果。由圖2a可見，當(dāng)TIO-WRP010的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到0.7%和0.6%時(shí)，其3個(gè)時(shí)間段的抗菌率均超過90%，表明抗菌效果良好，而且繼續(xù)增加抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其效果穩(wěn)定。由圖2b可見，對于TIO-NP100共混復(fù)配制備的水性抗菌罩光油，達(dá)到最高抗菌率點(diǎn)前后，抗菌效果波動較大。其主要原因是TIO-WPR010較好地解決了二氧化鈦的溶解和分散問題。TIO-NP100的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于最高抗菌率點(diǎn)時(shí)，隨著用量的增加，各種有效殺菌基團(tuán)（活性羥基、超氧離子、過羥基和雙氧水）的濃度也增加，抗菌率相應(yīng)提高；當(dāng)TIO-NP100的初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于最高抗菌率點(diǎn)時(shí)，由于二氧化鈦粉體質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí)容易發(fā)生“團(tuán)聚”。一方面，二氧化鈦與細(xì)菌實(shí)際接觸面減少；另一方面，體系的透光率下降，使得溶液內(nèi)部的TiO2粉末光激發(fā)效率下降，因而抗菌率逐漸降低。綜上所述，含TIO-WPR010的罩光油的抗菌性能優(yōu)于含TIO-NP100的罩光油。

圖2　含不同用量的TIO-WPR010 和TIO-NP100 的罩光油對金黃色葡萄球菌和埃希氏大腸桿菌的抗菌率Figure 2　Antibacterial rate of varnish with different mass fractions of TIO-WPR010 and TIO-NP100 to Staphylococcus aureus and Escherichia coli

另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相同抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，大腸桿菌抗菌率明顯高于金黃色葡萄球菌；也就意味著，要達(dá)到相同的抗菌效果，用于殺滅大腸桿菌的納米二氧化鈦的使用量更少，跟預(yù)實(shí)驗(yàn)MIC的結(jié)果吻合。

此外，對于相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的TIO-WPR010來說，試片接種后培養(yǎng)不同時(shí)間其抗菌罩光油對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率大小依次為：48 h ＞ 12 h ＞ 24 h。這是因?yàn)榧{米TiO2經(jīng)過光催化后產(chǎn)生的抗菌自由基與細(xì)菌接觸后，對體系中的大部分細(xì)菌產(chǎn)生殺菌作用，并且使體系中的細(xì)菌在一個(gè)新的相對惡劣的環(huán)境下，其生長曲線的對數(shù)增長期會往后推移，甚至在其生長過程中被殺死。因此，12 h抗菌率較高；而12 h到24 h期間，原來未被殺死的細(xì)菌對納米TiO2的抗菌自由基耐受力提高了，適應(yīng)了新的相對惡劣的生存環(huán)境，而且存活下來的細(xì)菌都是相對頑強(qiáng)的，并開始按照對數(shù)生長繁殖。故抗菌率12 h ＞ 24 h，即24 h的抗菌率比12 h低；然而，隨著時(shí)間的推移及最初的積累，抗菌自由基開始抑制頑強(qiáng)細(xì)菌的繁殖，直至把它們殺死。所以，48 h的抗菌率最高。

2. 3白卡紙對抗菌效果的影響

選擇TIO-WRP010制備水性抗菌罩光油，白卡紙涂布水性抗菌罩光油前后的照片見圖3。從圖3可以看出，涂布了水性抗菌罩光油的白卡紙光澤度較高。

圖3　白卡紙涂布水性抗菌罩光油前后的外觀Figure 3　Appearance of white cardboards before and after coating water-based antibacterial varnish編者注：圖3原為彩色，請見C1頁。

圖4是以不同含量TIO-WRP010制備的水性罩光油的白卡紙模擬試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，在白卡紙載體上，TIO-WPR010的用量對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌效果與初步實(shí)驗(yàn)類似，均有抗菌效果。差異點(diǎn)有：

（1） 用白卡紙，48 h的抗菌率拐點(diǎn)（第1個(gè)出現(xiàn)高于90%抗菌率的點(diǎn)）往后推移。對于金黃色葡萄球菌，當(dāng)TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)，水性罩光油在接種培養(yǎng)48 h的抗菌率是90.13%，而初步實(shí)驗(yàn)（玻璃板為基材）則是TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí)，48 h的抗菌率為91.84%；對于大腸埃希氏菌，當(dāng)TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%，48 h的抗菌率最高為94.51%，而初步實(shí)驗(yàn)則是其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，48 h的抗菌率為91.08%。

（2） 白卡紙24 h的抗菌率比玻璃板略低。分析認(rèn)為，白卡紙與玻璃板的結(jié)構(gòu)差異是導(dǎo)致上述結(jié)果的主要原因。通常白卡紙由三層漿組成，面層、芯層、底層都使用漂硫酸鹽木漿，致密程度比玻璃差，所接種的菌液會通過毛細(xì)作用進(jìn)入芯層并進(jìn)行繁殖。所以納米TiO2經(jīng)過光催化后產(chǎn)生抗菌自由基最初只能夠消滅面層的細(xì)菌，要?dú)⑺肋M(jìn)入芯層的細(xì)菌，理論上需要更高濃度的TIO-WPR010和更長的接觸時(shí)間。

圖4　TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)對白卡紙抗菌效果的影響Figure 4　Effect of mass fraction of TIO-WPR010 on antibacterial effect of white cardboard

3　結(jié)論

以水性丙烯酸酯乳液為主要連結(jié)料，添加TIO-WPR010（銳鈦型納米二氧化鈦水性溶液）和TIO-NP100（氮摻雜納米二氧化鈦粉體）復(fù)配成水性罩光油。結(jié)果表明，含TIO-WPR010的罩光油的抗菌效果優(yōu)于含TIO-NP100的罩光油；當(dāng)TIO-WPR010質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7% ～ 0.9%時(shí)，所制備的水性罩光油具有環(huán)保、光澤性高、48 h的抗菌率穩(wěn)定（對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率分別為91.84%和94.51%）等特點(diǎn)，能夠滿足白卡紙的抗菌要求。

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［ 編輯：韋鳳仙 ］

Preparation of water-based antibacterial varnish and its antibacterial performance

// LI Xue-qiang， PAN Wei-wei，TU Wei-ping*， CHEN Yan-yin

A water-based antibacterial varnish was prepared with water-based acrylic emulsion as main binder and nano-TiO2as antibacterial agent. The effects of type and dosage of nano-TiO2on antibacterial effect of the water-based varnish were studied according to the JIS Z2801：2000 published by Japanese Standards Association. The results indicated that the antibacterial effect of TIO-WPR010 （an anatase-type water-based nano-TiO2solution） is superior to that of the TIO-NP100 （a N-doped nano-TiO2powder）. When the mass fraction of TIO-WPR010 is in range of 0.7%-0.9%， the antibacterial rates of the prepared water-based antibacterial varnish after antibacterial test for 48 h to Staphylococcus aureus and Escherichia coli are 91.84% and 94.51%， respectively， meeting the antibacterial requirement of white cardboard.

water-based varnish； acrylate emulsion； antibacterial property； minimum inhibitory concentration

TQ631.2

A

1004 - 227X （2015） 06 - 0308 - 06

2014-11-11

2015-01-04

李學(xué)強(qiáng)（1978-），男，廣東廣州人，化學(xué)工程碩士，現(xiàn)任TüV SüD大中華集團(tuán)食品、健康與美護(hù)事業(yè)部經(jīng)理，研究方向是精細(xì)化工產(chǎn)品開發(fā)與檢測，廣東工業(yè)大學(xué)秋季MBA在讀。

涂偉萍，教授，博導(dǎo)，（E-mail） cewptu@scut.edu.cn。