抗菌防霉型矿棉吸声板的研制

吴松康靖何金太

（1.星牌优时吉建筑材料有限公司北京分公司 北京 100025 2.北京建筑材料科学研究总院有限公司 北京 100041）

随着社会的发展，人们对装饰材料的要求也越来越多样化，用户不但要求矿棉吸声板要有变化多端的图案和装饰效果，也希望它有更多其他功能，例如抗菌防霉、调节空气湿度、分解室内有害气体[1]、电磁波吸收[2-3]等功能。因此，矿棉吸声板的功能化是一个重要发展趋势。医疗机构普遍具有人流量大、人群结构复杂、容易发生交叉感染、对卫生条件要求较高等特征。因此，对用于医疗机构的装饰装修材料也提出新要求，迫切需要具有安全防火、吸声降噪、抗菌防霉性能的矿棉吸声板。

本文筛选相容性好、广谱高效、稳定性好、低毒环保的抗菌剂添加于普通涂料配方中，按《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）测试产品的抗细菌和霉菌性能；同时考虑抗菌剂加入后对涂料颜色值、施工性的影响以及抗菌剂的安全性等因素，确定抗菌涂料的配方；将抗菌涂料喷涂于矿棉吸声板表面，按《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》（QB/T2591—2003）检测，制备具有抗菌防霉性能的矿棉吸声板。

1 实验

1.1 实验原料

金红石钛白粉、重质碳酸钙、煅烧高岭土、纯丙乳液、抗菌剂A、抗菌剂B、抗菌剂C、抗菌剂D，助剂等以上均为市售产品；无涂层矿棉吸声板，星牌优时吉建筑材料有限公司提供，表1为普通涂料的基础配方。

表1 普通涂料的基础配方

1.2 抗菌防霉矿棉吸声板的制备

将适量的分散剂、润湿剂、消泡剂加入到一定量去离子水中，1000r/min下搅拌10min后；然后将钛白粉、重质碳酸钙、煅烧高岭土加入到上述溶液中，3000r/min下搅拌30min，使其充分分散；然后降低搅拌速度，加入乳液、pH值调节剂、成膜助剂、流平剂、增稠剂、抗菌剂等，搅拌均匀，调整涂料粘度，即得到抗菌防霉涂料。再将一定量的上述涂料喷涂于矿棉板，待涂料干燥后即得抗菌防霉矿棉吸声板。

1.3 性能测试

抗菌涂料依据《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）检测抗细菌性能、抗细菌耐久性和抗霉菌性能；抗菌防霉矿棉吸声板依据《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》（QB/T2591—2003）检测抗细菌性能和抗霉菌性能。

2 结果与讨论

2.1 抗菌涂料的抗细菌性能

抗菌涂料开发的关键是抗菌剂的选择。抗菌剂是指在一定的时间段内，能够抑制细菌、真菌等微生物的滋生和繁殖，并使其浓度低于国家规定水平的化学物质。目前，市场上在售的抗菌剂主要分为有机抗菌剂、天然抗菌剂和无机抗菌剂三类，其品种及优缺点见表2，天然抗菌剂由于可选择品种少、稳定性差。因此，本试验选用有机和无机四种抗菌剂进行试验，按不同添加量加入到普通涂料中配制抗菌涂料，按标准《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）检测抗细菌性能，检测结果见表3。

表2 抗菌剂的分类及优缺点

表3 抗菌涂料的抗细菌性能

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中按抗菌效果的程度，抗菌涂料分为两个等级：Ⅰ级和Ⅱ级。Ⅰ级适用于抗菌性能要求高的场所，抗细菌性能≥99%；Ⅱ级适用于有抗菌性能要求的场所，抗细菌性能≥90%。表3中的抗菌涂料均达到Ⅰ级要求，其中抗菌剂A有效成分为水基银离子白色液体，对细菌、霉菌、酵母菌有广谱杀菌性；抗菌剂B有效成分为硫化锌粉体，热稳定性好；抗菌剂C有效成分为吡啶硫酮锌液体，对真菌、藻类、细菌有广谱杀菌性，耐高温、耐紫外线；抗菌剂D有效成分为碘代丙炔基氨基甲酸丁酯和1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，白色液体，广谱干膜抗菌防霉剂。

2.2 抗菌涂料的抗细菌耐久性

将四种抗菌剂按不同添加量加入到普通涂料中，配制抗菌涂料，按标准《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）检测抗细菌耐久性能（采用1支30W、波长为253.7nm的紫外灯，抗菌涂料试板距离紫外灯0.8~1.0m，照射100h后，检查抗细菌性能），检测结果见表4。

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中抗细菌耐久性能分为两个等级：Ⅰ级和Ⅱ级。Ⅰ级适用于抗菌性能要求高的场所，抗细菌耐久性能≥95%；Ⅱ级适用于有抗菌性能要求的场所，抗细菌耐久性能≥85%。从上表可以看出，所选抗菌剂配制的抗菌涂料有良好的抗细菌耐久性能。

表4 抗菌涂料的抗细菌耐久性能

2.3 抗菌涂料的抗霉菌性能

将四种抗菌剂按不同添加量加入到普通涂料中，配制抗菌涂料，按标准《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）检测抗霉菌性能，检测结果见表5。

《抗菌涂料》（HG/T3950—2007）中规定：Ⅰ级抗菌涂料的抗霉菌性能为0级，不长，即显微镜下观察未见生长；Ⅱ级抗菌涂料的抗霉菌性能为1级，痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于10%。从表5可知，除添加抗菌剂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错。

表5 抗菌涂料的抗霉菌性能

2.4 抗菌剂对涂料颜色值的影响

2.4.1 抗菌剂的变色性

将少量抗菌剂均匀涂于白色卡纸上，常温干燥后，用分光测试仪测试试样的颜色值，结果见表6，其中抗菌剂A和抗菌剂C色差值较大，抗菌剂A含有银离子，在空气中易氧化变暗，故明度值L较空白偏低；抗菌剂C含有吡啶硫铜锌，为白色偏黄相粉末，故b值比空白偏高；抗菌剂B为白色粉末，故明度值较空白偏高；抗菌剂D含有少量氧化锌（白色粉体），故明度值较空白偏高。

表6 抗菌剂的颜色变化

2.4.2 抗菌涂料与普通涂料的色差值

将普通涂料和配制好的抗菌涂料涂于矿棉吸声板，干燥后检测涂料的颜色值，结果见表7：从表6可以看出，四种抗菌剂对涂料色差值影响较小（2个月），色差值小于1视为合格。

表7 普通涂料和抗菌涂料的颜色值及色差值

2.5 抗菌剂的安全性

选择抗菌剂时，需选用没有致癌、致畸、致生殖毒性风险，可生物降解、无生物蓄积风险的产品。经查阅国内外相关标准，标准中对硫化锌和银系杀菌剂的限量没有规定，对吡啶硫铜锌、碘代丙炔基氨基甲酸丁酯和异噻唑酮类抗菌剂的设定值规定见表8。

抗菌涂料加入抗菌剂C0.3%时，抗菌剂C含有吡啶硫酮锌为50%，所以，抗菌涂料加入吡啶硫酮锌的量为：0.3×0.50=0.15%=1500mg/kg。

抗菌涂料加入抗菌剂D0.6%时，抗菌剂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为0.6×0.1=0.06%=600mg/kg＜1500mg/kg；加入BIT的量为0.6×0.075=0..045%=450mg/kg＜500mg/kg。

经上面计算分析，所选抗菌剂的添加量没有超过标准规定的限制。

2.6 抗菌防霉型矿棉吸声板性能检测

综合考虑抗菌剂的抗细菌、霉菌、变色性和安全性，选择添加抗菌剂C和D作为抗菌涂料的配方，将上述抗菌涂料喷涂刷于矿棉板上，按照（QB/T2591—2003）检测矿棉板的抗菌防霉性能，各项性能均达到标准要求。

表8 抗菌剂的限量标准

图1 抗菌防霉型矿棉吸声板抗细菌性能检测（大肠埃希氏菌）

图2 抗菌防霉型矿棉吸声板抗细菌性能检测（金黄色葡萄球菌）

图3 抗菌防霉型矿棉吸声板防霉菌性能检测

表9 抗菌涂料的抗细菌耐久性能

3 结论

（1）分析不同抗菌剂的抗细菌性能和防霉菌性能：银系抗菌剂在添加量较少时，抗细菌性能很好；硫化锌需要较大添加量时，抗细菌性能较好；吡啶硫酮锌的抗细菌性能好；上述几个抗菌剂较低添加量时，防霉菌性能差；抗菌剂D的抗细菌和霉菌性能好，性价比高；所选抗菌剂的抗细菌耐久性均达到标准要求。

（2）分析不同抗菌剂的变色性及对涂料颜色值的影响：银系抗菌剂易在空气中氧化变黑；吡啶硫铜锌为白色偏黄相粉体；抗菌剂在涂料配方中加量较少，对涂料的颜色值基本没有影响。

（3）经涂刷添加抗菌剂C和D抗菌涂料的矿棉吸声板按（QB/T2591—2003）检测，抗菌防霉性能符合标准要求。

抗菌防霉型矿棉吸声板以高效广谱、安全环保的抗菌剂为添加剂配制抗菌涂料，具有很好的抗菌防霉性能，同时不影响产品的施工性和颜色值；该矿棉板不但具有普通矿棉板的装饰功能，而且对多种细菌具有抑制作用，且制备工艺简单、成本低廉，适用于医院等有卫生要求的场所。