抗菌防霉型礦棉吸聲板的研制

吳松康靖何金太

（1.星牌優(yōu)時(shí)吉建筑材料有限公司北京分公司 北京 100025 2.北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司 北京 100041）

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)裝飾材料的要求也越來(lái)越多樣化，用戶不但要求礦棉吸聲板要有變化多端的圖案和裝飾效果，也希望它有更多其他功能，例如抗菌防霉、調(diào)節(jié)空氣濕度、分解室內(nèi)有害氣體[1]、電磁波吸收[2-3]等功能。因此，礦棉吸聲板的功能化是一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。醫(yī)療機(jī)構(gòu)普遍具有人流量大、人群結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易發(fā)生交叉感染、對(duì)衛(wèi)生條件要求較高等特征。因此，對(duì)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的裝飾裝修材料也提出新要求，迫切需要具有安全防火、吸聲降噪、抗菌防霉性能的礦棉吸聲板。

本文篩選相容性好、廣譜高效、穩(wěn)定性好、低毒環(huán)保的抗菌劑添加于普通涂料配方中，按《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）測(cè)試產(chǎn)品的抗細(xì)菌和霉菌性能；同時(shí)考慮抗菌劑加入后對(duì)涂料顏色值、施工性的影響以及抗菌劑的安全性等因素，確定抗菌涂料的配方；將抗菌涂料噴涂于礦棉吸聲板表面，按《抗菌塑料抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》（QB/T2591—2003）檢測(cè)，制備具有抗菌防霉性能的礦棉吸聲板。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

金紅石鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、煅燒高嶺土、純丙乳液、抗菌劑A、抗菌劑B、抗菌劑C、抗菌劑D，助劑等以上均為市售產(chǎn)品；無(wú)涂層礦棉吸聲板，星牌優(yōu)時(shí)吉建筑材料有限公司提供，表1為普通涂料的基礎(chǔ)配方。

表1 普通涂料的基礎(chǔ)配方

1.2 抗菌防霉礦棉吸聲板的制備

將適量的分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑加入到一定量去離子水中，1000r/min下攪拌10min后；然后將鈦白粉、重質(zhì)碳酸鈣、煅燒高嶺土加入到上述溶液中，3000r/min下攪拌30min，使其充分分散；然后降低攪拌速度，加入乳液、pH值調(diào)節(jié)劑、成膜助劑、流平劑、增稠劑、抗菌劑等，攪拌均勻，調(diào)整涂料粘度，即得到抗菌防霉涂料。再將一定量的上述涂料噴涂于礦棉板，待涂料干燥后即得抗菌防霉礦棉吸聲板。

1.3 性能測(cè)試

抗菌涂料依據(jù)《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）檢測(cè)抗細(xì)菌性能、抗細(xì)菌耐久性和抗霉菌性能；抗菌防霉礦棉吸聲板依據(jù)《抗菌塑料抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》（QB/T2591—2003）檢測(cè)抗細(xì)菌性能和抗霉菌性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌涂料的抗細(xì)菌性能

抗菌涂料開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵是抗菌劑的選擇?？咕鷦┦侵冈谝欢ǖ臅r(shí)間段內(nèi)，能夠抑制細(xì)菌、真菌等微生物的滋生和繁殖，并使其濃度低于國(guó)家規(guī)定水平的化學(xué)物質(zhì)。目前，市場(chǎng)上在售的抗菌劑主要分為有機(jī)抗菌劑、天然抗菌劑和無(wú)機(jī)抗菌劑三類(lèi)，其品種及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2，天然抗菌劑由于可選擇品種少、穩(wěn)定性差。因此，本試驗(yàn)選用有機(jī)和無(wú)機(jī)四種抗菌劑進(jìn)行試驗(yàn)，按不同添加量加入到普通涂料中配制抗菌涂料，按標(biāo)準(zhǔn)《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）檢測(cè)抗細(xì)菌性能，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 抗菌劑的分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)

表3 抗菌涂料的抗細(xì)菌性能

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中按抗菌效果的程度，抗菌涂料分為兩個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)。Ⅰ級(jí)適用于抗菌性能要求高的場(chǎng)所，抗細(xì)菌性能≥99%；Ⅱ級(jí)適用于有抗菌性能要求的場(chǎng)所，抗細(xì)菌性能≥90%。表3中的抗菌涂料均達(dá)到Ⅰ級(jí)要求，其中抗菌劑A有效成分為水基銀離子白色液體，對(duì)細(xì)菌、霉菌、酵母菌有廣譜殺菌性；抗菌劑B有效成分為硫化鋅粉體，熱穩(wěn)定性好；抗菌劑C有效成分為吡啶硫酮鋅液體，對(duì)真菌、藻類(lèi)、細(xì)菌有廣譜殺菌性，耐高溫、耐紫外線；抗菌劑D有效成分為碘代丙炔基氨基甲酸丁酯和1，2-苯并異噻唑啉-3-酮，白色液體，廣譜干膜抗菌防霉劑。

2.2 抗菌涂料的抗細(xì)菌耐久性

將四種抗菌劑按不同添加量加入到普通涂料中，配制抗菌涂料，按標(biāo)準(zhǔn)《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）檢測(cè)抗細(xì)菌耐久性能（采用1支30W、波長(zhǎng)為253.7nm的紫外燈，抗菌涂料試板距離紫外燈0.8~1.0m，照射100h后，檢查抗細(xì)菌性能），檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中抗細(xì)菌耐久性能分為兩個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)。Ⅰ級(jí)適用于抗菌性能要求高的場(chǎng)所，抗細(xì)菌耐久性能≥95%；Ⅱ級(jí)適用于有抗菌性能要求的場(chǎng)所，抗細(xì)菌耐久性能≥85%。從上表可以看出，所選抗菌劑配制的抗菌涂料有良好的抗細(xì)菌耐久性能。

表4 抗菌涂料的抗細(xì)菌耐久性能

2.3 抗菌涂料的抗霉菌性能

將四種抗菌劑按不同添加量加入到普通涂料中，配制抗菌涂料，按標(biāo)準(zhǔn)《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）檢測(cè)抗霉菌性能，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中規(guī)定：Ⅰ級(jí)抗菌涂料的抗霉菌性能為0級(jí)，不長(zhǎng)，即顯微鏡下觀察未見(jiàn)生長(zhǎng)；Ⅱ級(jí)抗菌涂料的抗霉菌性能為1級(jí)，痕跡生長(zhǎng)，即肉眼可見(jiàn)生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)覆蓋面積小于10%。從表5可知，除添加抗菌劑B的涂料配方抗霉菌效果稍差外，其他的涂料配方抗霉菌效果都不錯(cuò)。

表5 抗菌涂料的抗霉菌性能

2.4 抗菌劑對(duì)涂料顏色值的影響

2.4.1 抗菌劑的變色性

將少量抗菌劑均勻涂于白色卡紙上，常溫干燥后，用分光測(cè)試儀測(cè)試試樣的顏色值，結(jié)果見(jiàn)表6，其中抗菌劑A和抗菌劑C色差值較大，抗菌劑A含有銀離子，在空氣中易氧化變暗，故明度值L較空白偏低；抗菌劑C含有吡啶硫銅鋅，為白色偏黃相粉末，故b值比空白偏高；抗菌劑B為白色粉末，故明度值較空白偏高；抗菌劑D含有少量氧化鋅（白色粉體），故明度值較空白偏高。

表6 抗菌劑的顏色變化

2.4.2 抗菌涂料與普通涂料的色差值

將普通涂料和配制好的抗菌涂料涂于礦棉吸聲板，干燥后檢測(cè)涂料的顏色值，結(jié)果見(jiàn)表7：從表6可以看出，四種抗菌劑對(duì)涂料色差值影響較?。?個(gè)月），色差值小于1視為合格。

表7 普通涂料和抗菌涂料的顏色值及色差值

2.5 抗菌劑的安全性

選擇抗菌劑時(shí)，需選用沒(méi)有致癌、致畸、致生殖毒性風(fēng)險(xiǎn)，可生物降解、無(wú)生物蓄積風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品。經(jīng)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)硫化鋅和銀系殺菌劑的限量沒(méi)有規(guī)定，對(duì)吡啶硫銅鋅、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯和異噻唑酮類(lèi)抗菌劑的設(shè)定值規(guī)定見(jiàn)表8。

抗菌涂料加入抗菌劑C0.3%時(shí)，抗菌劑C含有吡啶硫酮鋅為50%，所以，抗菌涂料加入吡啶硫酮鋅的量為：0.3×0.50=0.15%=1500mg/kg。

抗菌涂料加入抗菌劑D0.6%時(shí)，抗菌劑D含有10%的碘代丙炔基氨基甲酸丁酯和BIT7.5%，所以，抗菌涂料加入碘代丙炔基氨基甲酸丁酯的量為0.6×0.1=0.06%=600mg/kg＜1500mg/kg；加入BIT的量為0.6×0.075=0..045%=450mg/kg＜500mg/kg。

經(jīng)上面計(jì)算分析，所選抗菌劑的添加量沒(méi)有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制。

2.6 抗菌防霉型礦棉吸聲板性能檢測(cè)

綜合考慮抗菌劑的抗細(xì)菌、霉菌、變色性和安全性，選擇添加抗菌劑C和D作為抗菌涂料的配方，將上述抗菌涂料噴涂刷于礦棉板上，按照（QB/T2591—2003）檢測(cè)礦棉板的抗菌防霉性能，各項(xiàng)性能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

表8 抗菌劑的限量標(biāo)準(zhǔn)

圖1 抗菌防霉型礦棉吸聲板抗細(xì)菌性能檢測(cè)（大腸埃希氏菌）

圖2 抗菌防霉型礦棉吸聲板抗細(xì)菌性能檢測(cè)（金黃色葡萄球菌）

圖3 抗菌防霉型礦棉吸聲板防霉菌性能檢測(cè)

表9 抗菌涂料的抗細(xì)菌耐久性能

3 結(jié)論

（1）分析不同抗菌劑的抗細(xì)菌性能和防霉菌性能：銀系抗菌劑在添加量較少時(shí)，抗細(xì)菌性能很好；硫化鋅需要較大添加量時(shí)，抗細(xì)菌性能較好；吡啶硫酮鋅的抗細(xì)菌性能好；上述幾個(gè)抗菌劑較低添加量時(shí)，防霉菌性能差；抗菌劑D的抗細(xì)菌和霉菌性能好，性?xún)r(jià)比高；所選抗菌劑的抗細(xì)菌耐久性均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）分析不同抗菌劑的變色性及對(duì)涂料顏色值的影響：銀系抗菌劑易在空氣中氧化變黑；吡啶硫銅鋅為白色偏黃相粉體；抗菌劑在涂料配方中加量較少，對(duì)涂料的顏色值基本沒(méi)有影響。

（3）經(jīng)涂刷添加抗菌劑C和D抗菌涂料的礦棉吸聲板按（QB/T2591—2003）檢測(cè)，抗菌防霉性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

抗菌防霉型礦棉吸聲板以高效廣譜、安全環(huán)保的抗菌劑為添加劑配制抗菌涂料，具有很好的抗菌防霉性能，同時(shí)不影響產(chǎn)品的施工性和顏色值；該礦棉板不但具有普通礦棉板的裝飾功能，而且對(duì)多種細(xì)菌具有抑制作用，且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，適用于醫(yī)院等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。