建筑用硅酮密封胶防霉剂种类和防霉性能检测技术探讨

李 剑 胡晓珍 关 玥

上海建科检验有限公司 （上海 201108）

密封胶从性能上可定义为用来填充构形间隙以起到密封作用的材料，能够随密封面形状变化而变形，不易流淌，有一定粘接性。密封胶具有防漏、防水、防振、防尘、防腐、隔热和防止接缝聚积异物等功能。建筑密封胶主要应用于建筑幕墙、中空玻璃、家居装饰、管道防漏等密封粘接，其中建筑胶黏剂领域的使用量最大[1]。根据其组成成分不同，可分为有机硅（也可称为硅酮）密封胶及改性硅酮密封胶、聚氨酯及改性聚氨酯密封胶、聚硫密封胶和其他密封胶等多种类型。其中，硅酮密封胶以其优异的耐老化性能、良好的粘接性能、宽广的使用温度被广泛使用[2]。预计2020 年我国硅酮密封胶产量119 万t，消费量115 万t，供求宽松[3]。在家庭装修领域中，硅酮及改性硅酮密封胶的用量最大，约占70%市场份额；其主要应用在家庭的厨房洗碗池边沿、卫生间水池和马桶等部位。

随着家庭装修对高品质、高质量产品的要求越来越高，对具有单一或多个交叉功能的新型密封胶的需求逐渐提高。其中，具有防霉功能的密封胶是需求最多的产品之一。这是由于密封胶的发霉问题不仅可直接被观察到，影响居住的视觉感，从而导致客户对产品质量产生质疑，而且发霉密封胶上的某些霉菌产生的毒素对人体有较大的危害。例如，长期生活在有霉菌污染的室内或吸入过量的霉菌会引发呼吸道疾病和过敏症状等。甚至某些霉菌产生的毒素有致癌性，如黄曲霉被国际癌症研究机构划定为IA类致癌物，其产生的黄曲霉毒素B1（AFB1）是迄今为止发现的各类真菌毒素中最稳定、毒性最强的一种[4]。因此，用于家庭内部的硅酮密封胶应具有防霉功能。而防霉密封胶的制备是在密封胶制备过程中加入一定量的防霉剂，增强或提高其防霉（又称抗霉、耐霉）性能。

本文主要对防霉密封胶使用的防霉剂的作用机理、种类和性能指标，以及产品本身的防霉性能检测技术进行探讨。

1 防霉剂种类及性能指标

1.1 防霉剂作用机理

霉菌广泛存在于室内空气中，通过空气介质附着在物体表面并从中汲取繁殖所需的养分。例如，表1 所示的某密封胶配方中，添加的聚合物、颜料、填料以及助剂等，能为微生物的生长提供营养物质。

空气中的霉菌孢子或霉菌菌丝通过介质附着在密封胶的表面，在温度、湿度、氧气、养分和酸碱度等适宜条件下萌发出基质菌丝，导致产品发霉；同时向空气中散发气生菌丝，造成环境被微生物污染，而散发的气生菌丝又会附着在密封胶表面大量繁殖，进一步加速破坏和降低产品质量。分散在密封胶内的防霉剂溶出以阻碍菌体呼吸、干扰核酸形成、破坏菌体细胞壁，以及阻碍类酯的合成等多种方式达到防霉效果[5]。

表1 某密封胶配方

1.2 防霉剂种类

国内使用较多的防霉剂按照材料不同主要分为两类：一是有机防霉剂，包括五氯酚钠、苯环烷酸汞、醋酸苯汞、氯化异肽腈、甲醛、苯酚等；二是无机防霉剂，包括无机盐金属和纳米金属等，如银、铜、锌、锡、稀土、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米银等。其中环保型银系防霉抗菌剂，因能提供长期的抗菌防霉活性和颜色稳定性，并对人体和环境无毒害，而被广泛添加到密封胶中。根据防霉剂的活性成分，可将防霉剂分为异噻唑啉酮类、苯并咪唑类、碘炔丙基类、吡啶硫酮类等几类。市面上常见的多种防霉杀菌剂大都由一种或多种上述活性成分复配形成，既能够保证具有广泛的杀菌防霉谱线，而且不容易产生抗药性，持久性较好[6]。表2[7]列出了不同种类防霉剂的优缺点。

表2 不同种类防霉剂的优缺点

1.3 防霉剂选择特点

一般情况下，防霉效果与防霉剂的添加量成正比。但是由于某些防霉剂会产生毒性从而影响环境和人体健康，并且过多的防霉添加剂也会对产品的其他性能有影响[8]。因此，要根据产品的特点和使用环境选择合适的防霉剂。理想的防霉剂应具有以下特点：（1）毒性低；（2）效能高，广谱防霉性、持久性及低浓度高效性；（3）对产品其他性能无影响；（4）流失性低且易分散；（5）环境稳定性和贮存稳定性高；（6）耐性强——耐紫外线、耐冲水、耐热性强等；（7）经济性好，高质低价，使用方便。

1.4 防霉剂性能指标

防霉剂性能的考察方法有定量和定性方法，分别是最低抑制浓度法（又称MIC 法）和抑制圈法。MIC 法是通过梯度防霉剂浓度下微生物生长发育情况确定对微生物的最低抑制浓度，从而得到不同防霉剂之间的效力差异。但受到菌种种类和培养参数等非恒定因素的影响，实验的准确度难以掌握。定性的抑制圈法是通过将已吸附防霉剂的滤纸圆片放入测试菌种培养基平板上，观察滤纸外围产生的透明抑制圈进行结果判断，抑制圈的产生受防霉剂的溶出扩散影响，因此抑制圈的大小并不等同于防霉效力，从而导致抑制圈法不适用于产品之间的比较，降低了结果的参考性[9]。

2 防霉性能检测技术

仅通过判定密封胶内防霉剂的效能来证明防霉密封胶的好坏缺乏评判全面性，只有通过实际使用中其防霉性能的展现结果才能证明产品质量的高低。由于某些防霉密封胶在实际使用中短则2 个月、长则半年后才能看到长霉现象（即出现所认为的防霉失效现象），考虑到产品的生产和评定因素，会选择人工加速模拟长霉试验的方式进行防霉密封胶产品的防霉性能检测。目前，国内对建筑用防霉密封胶产品的检测采用JC/T 885—2016《建筑用防霉密封胶》[10]，其检测方法直接引用 GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌性测定法》[11]。防霉性能检测方法是将制备养护好的防霉密封胶样品直接裁剪为固定大小后接种一定量的测试霉菌，在一定的温湿度条件下培养固定时间后，根据试验样品表面的长霉面积来评定防霉性能[12]。影响产品防霉性能检测结果的参数为测试霉菌种类和浓度、检测周期和其他参数等。

2.1 测试霉菌种类和浓度

防霉性能试验仅通过接种已知种类的霉菌作为测试霉菌，因此测试菌种的正确选用是影响防霉检测结果的一个因素。测试菌种的选用可基于以下要点：（1）根据产品本身的特性和使用环境选择；（2）在生活环境中分布广泛、易得的典型菌种；（3）易对测试的产品产生侵蚀，即产品上易生长的优势菌种。测试菌种孢子悬浮液的浓度和使用量共同影响最终样品的长霉面积：浓度过高或接种量过多，孢子颜色过深或覆盖面积过大，影响结果判断；而浓度过浅或接种量过少又难以达到要求，致使产品之间的差异性降低。

2.2 检测周期

由于霉菌的生长需要一定的时间，致使防霉性能的检测周期需要较长时间。目前标准中规定的检测周期为28 天，但受到培养环境、培养基营养成分和不同防霉剂的效力等影响，对于某些防霉效果不好的产品来说，检测周期过短会影响结果判定。但过于拉长检测周期，不仅提高检测成本，测试使用的某些霉菌也会由于检测周期过长而失去活力，进而使对结果的判定产生偏差。

2.3 其他参数

对防霉检测结果的判定主要通过目视或必要时使用显微镜观察样品表面的长霉面积进行等级划分。JC/T 885—2016 规定：产品防霉等级为0 级或1级，判定为合格产品。结果判定中并没有对防霉性能检测结果进行定量描述[13]。培养温湿度的控制也是影响结果的重要因素。目前标准中规定的条件为温度为25～30 ℃，湿度不低于85%。由于不同霉菌最佳生长湿度和温度不同，温度过高、过低或湿度不足等均会对霉菌生长发育有影响，进而导致检测结果的偏差。霉菌接种方式受产品本身特性影响，GB/T 1741—2007 提出的接种方式有喷洒、涂抹和浸泡3种，一般漆膜样品均可选用喷洒方式接种，并规定雾粒喷洒到样品表面不应形成明显液滴。但密封胶产品的防水特性又导致霉菌孢子悬浮液接种到样品表面容易凝结成滴状，这可能会对结果的准确性产生影响。

3 防霉性能检测技术建议

3.1 增加耐老化试验

JC/T 885—2016 仅对产品的防霉性能进行测定，但防霉密封胶会被应用到厨房水槽或浴室等高湿环境中，易受到水洗或光照等条件影响。HG/J 3950—2007《抗菌涂料》[19]中规定了抗霉菌性能和抗霉菌耐久性能两个项目作为产品抗霉菌性能的评价指标。抗霉菌耐久性能是先将产品进行紫外线照射100 h，然后进行防霉试验，这考虑到了产品的实际使用情况和加快检测效率。因此，在密封胶实际检测过程中可增加产品的预处理项目，即耐老化试验。例如，耐紫外老化、耐水老化等。其中的控制参数要经过大量实验进行验证，才可降低产品在实验室检测和实际使用结果之间的差异。

3.2 检测过程中参数的控制

由于JC/T 885—2016 直接引用了GB/T 1741—2007，二者的产品类别导致其产品特性和实际使用环境不同，直接引用必然会导致检测过程中某些参数的控制不当。例如，由于密封胶产品的疏水性，致使其在被接种孢子悬浮液时水滴凝结，难以均匀疏散至样品表面，而涂料漆膜产品可均匀地被喷洒或涂抹孢子悬浮液。因此，要根据产品的本身特性和实际使用环境制定合适的检测方法。培养的温湿度控制也是影响检测结果的重要因素。有学者提出，采取温湿度交变循环条件能够促进霉菌的生长速率，提高检测工作的效率[13]。检测结果的判定仍采用定性化判定；在后续的研究过程中进行半定量或定量化判定将会使防霉检测项目评价方法更加完善，对产品的评定也更全面。

3.3 国内外标准对比

国外在胶黏剂防霉性能的检测方面也有一些相关标准。表3 对比了国内外相关产品的一些防霉性能检测标准，可为防霉密封胶防霉性能检测方法提供借鉴。

4 结语

随着人们生活水平的提高，对环保型和高质量室内装修材料的要求也越来越高，尤其是对某些具有特定功能的产品的性能要求越来越严格。防霉密封胶产品在实际使用后产生的发霉现象，不仅影响居室美观，其发霉产生的霉菌孢子还容易对人体健康造成危害。因此，对产品防霉性能的检测尤为重要。在研究过程中，需要不断完善和创新检测方式方法，在保证检测成本（低）和效率（高）的前提下确保检测过程的合理性和检测结果的准确性，提升产品的质量要求，为产品的合格生产和消费者的利益提供支撑。

表3 国内外胶黏剂产品的防霉检测标准对比