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功能性環(huán)保型殺菌涂料既能防止居住環(huán)境產(chǎn)生有毒物質(zhì),又能抑制滋生微生物,而環(huán)保型殺菌的涂料中殺菌關(guān)鍵材料是殺菌劑。目前市售的涂料殺菌劑多為有機(jī)物質(zhì)殺菌劑,這些殺菌劑在殺死微生物的同時(shí)對(duì)人類同樣有毒副作用,危害人類的健康。目前已有的無機(jī)殺菌劑有納米二氧化鈦、納米氧化銀等;制備無機(jī)納米殺菌劑的方法有很多種,F(xiàn)在就介紹一下納米銀-鋅殺菌劑。
納米銀材料具有很穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。在電學(xué)、光學(xué)和催化等眾多方面具有十分優(yōu)異的性能,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于陶瓷材料、環(huán)保材料和涂料等領(lǐng)域。納米銀殺菌劑雖然有如此好的性能,但是在涂料中由于完全使用納米銀殺菌劑會(huì)使涂料尤其是水性涂料的顏色發(fā)黃。同時(shí)因?yàn)榻饘巽y的價(jià)格較貴,在考慮殺菌劑的成本方面時(shí),也不會(huì)完全使用納米銀殺菌劑。因此,納米銀殺菌劑使用納米氧化鋅對(duì)納米銀進(jìn)行了改性。
納米銀的抗菌作用源于Ag+的抗菌性能,但具體機(jī)理尚未完全明確,可能與以下因素有關(guān)。(1)銀離子的接觸反應(yīng),造成微生物共有成分被破壞或者產(chǎn)生功能障礙。由于Ag+具有較高的氧化還原電位(-0.798V~+0.798V,25℃),反應(yīng)活性很大。當(dāng)微量Ag+接觸細(xì)菌細(xì)胞膜時(shí),因后者帶負(fù)電,依靠庫侖引力,使兩者牢固吸附,Ag+穿透細(xì)菌細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),并與巰基反應(yīng),使蛋白質(zhì)凝固,破壞細(xì)胞合成酶的活性,細(xì)胞喪失分裂增殖的能力而死亡,而且銀離子會(huì)從死菌體中游離出來繼續(xù)殺菌,因此抗菌作用持久。此外,Ag+也能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、物質(zhì)傳送系統(tǒng),達(dá)到抗菌效果。(2)有學(xué)者認(rèn)為Ag+也具有一定的光催化抗菌能力。在一定波長的光的照射下,Ag+能起到催化活性中心的作用,導(dǎo)致產(chǎn)生帶負(fù)電的高活性電子e-及帶正電的空穴h+,e-及h+與吸附在抗菌劑表面的OH-和H2O發(fā)生作用,生成OH、O2-等高活性基團(tuán),這些活性基團(tuán)可作用于細(xì)菌使之降解。而在對(duì)納米氧化鋅的抗菌機(jī)理的研究中,Sawai等用化學(xué)發(fā)光法和氧電極分析法以及Yamamoto等用分光光度熒光計(jì)發(fā)現(xiàn),在氧化鋅表面H2O2的濃度與氧化鋅的濃度成正相關(guān)。說明氧化鋅和細(xì)菌表面的靜電反應(yīng)為其殺菌的主要機(jī)理。Zhang等也認(rèn)為納米氧化鋅可能是直接通過細(xì)菌細(xì)胞膜進(jìn)入胞內(nèi)而發(fā)揮殺菌作用。此外,在本試驗(yàn)研究中,我們還發(fā)現(xiàn)納米銀易發(fā)生顆粒聚集而失去納米特性,從而失去原先的抗菌效果。因此,能否采用多孔材料為基質(zhì)的載銀復(fù)合材料,或者用銀的絡(luò)合離子替代銀離子來解決上述問題,也是我們今后所要關(guān)注的。
納米銀對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌均有抑菌殺菌作用,且抑菌作用隨紡織材料中納米銀百分含量的增高而增強(qiáng)。測試結(jié)果還表明低濃度納米銀即可表現(xiàn)出較好的抑菌、殺菌作用。相同濃度下,納米銀和納米氧化鋅紡織材料對(duì)金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的抑菌作用要比對(duì)大腸埃希菌產(chǎn)生的抑菌作用強(qiáng)。