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用银进行涂料的防腐保护

作者:   |  发表于:2013-03-07   |  关键词:

用银和苯并异噻唑啉的新型组合进行生态的安全防腐保护


银或银与异噻唑啉的组合形成了一种新型的非常有效的防腐保护体系。采用这种组合可大大减少需经敏化处理的异噻唑啉的量,如果使用过量的苯并异噻唑啉,可降低了众所周知的银化合物的光敏性。对涂料来说,这种组合是一种非常高效和安全的防腐保护体系。


 R43代表“敏化”,而N表示“对环境有害”,按照像“蓝天使”的标准,这样的标记限值使得其很少会被选择作为准许进口的商品,因而降低了这些现有生物杀菌剂被选择和使用的机会。此外,一旦“杀菌产品指令”生效,无数的防腐剂将不能再使用,并且规章会持续降低各种防腐剂的标记限值。现有活性剂的组合已经达到了其最大限度,进一步进行新的优化已经不切实际。



银,安全的生物杀菌剂


很早,人类就知道银的杀菌活性。浓度低至10-6 mol/L的银离子就能抑制细菌,但在浓度更低时也会受到细菌攻击1。银的另一个优点是其非常宽的活性范围及对人类的低毒性。例如,银离子可用来制备饮用水,即用于野营设备中清洁水2。正是由于这一点,银和银化合物能非常有效地杀灭微生物,但同时对人类却是安全的。


R43代表“敏化”,而N表示“对环境有害”,按照像“蓝天使”的标准,这样的标记限值使得其很少会被选择作为准许进口的商品,因而降低了这些现有生物杀菌剂被选择和使用的机会。此外,一旦“杀菌产品指令”生效,无数的防腐剂将不能再使用,并且规章会持续降低各种防腐剂的标记限值。现有活性剂的组合已经达到了其最大限度,进一步进行新的优化已经不切实际。



银,涂料的一种防腐剂


迄今为止,涂料中银或银化合物的使用还非常有限,这是因为人们对可能发生的与银有关的变色的关注,这种变色是因为银与含硫组分的反应或由于光的作用(光致还原,使银离子变成金属银)造成的。除了无法接受的变色作用外,可能发生的副反应会通过降低银的生物可利用率而削弱了银对涂料的防腐保护作用。另外,考虑到将银用作涂料的防腐剂太昂贵。基于这些因素,大多数情况下涂料组成中选用银化合物作为防腐体系。


与涂料组分发生副反应并不仅限于银,传统的防腐剂也会发生。而且,标记限值如敏化的标记限值(R43敏化处理)可能会在低于有效防腐限值下降低活性剂的使用量。将不同的活性剂组合使用有助于克服能通过增强不同杀菌剂的防腐能力而克服这种障碍。保持各种活性剂浓度低于标记限值而对涂层性能没有不利影响。


将两种或多种众所周知的活性剂组合使用的概念也可应用到银基防腐剂,即将银与至少一种其他已知的传统杀菌剂组合使用。

在试验中我们将1,2-苯并异噻唑啉-3-(BIT)作为第二种杀菌剂与银组合使用。BIT非常能耐高温和大多数化学物质,其最高标记限值是500 ppm,蓝天使标准允许其在低排放墙面漆中使用的最高浓度为200 ppm


银化合物和BIT的杀菌动力学


在实验中我们测定不同银化合物的功效。为此,我们用一种杀菌动力学试验来测定规定基体中混合细菌的杀死速率。


研究时在0.1 mol磷酸盐缓冲溶液中用葡萄状球菌奥里斯、假单胞菌、大肠杆菌和肠产气菌的等分体制备10 ml细菌混合物,得到的浓度约为1×107 CFU/ml(生物群体组成单位)。将1 ml这种溶液加至19ml磷酸盐缓冲/防腐液中,得到的起始浓度约为1 - 2.5×106 CFU/ml。在0.5 h 1 h 2 h 3 h 5 h 7 h 24 h时分别测定生物群体的数量

1是用不同银化合物处理后的CFU时间图。随着80 ppm银(硝酸银、氯化银或二氧化钛上的氯化银)的加入,在24h后仍能观察到细菌种类的复活,浓度在100~ 300 CFU。二辛基磺基琥珀酸酯(DOSS)(一种长期以来被确定为银增效剂)3的加入,证明加入后能在24h后把细菌完全杀死。



 BIT的杀菌动力学用图2加以说明。低剂量(80 ppm)时的初始效应与银相似,但24 h后不再有细菌复活。较高剂量时杀菌速率也较快,例如,在1 000 ppm时发现能在不到5h内将细菌完全杀死。



BIT与银化合物(如硝酸银)组合使用,在活性剂总浓度为80 ppm(银+BIT)时,在24h内细菌数量减少至未检出。以1:2的比例使用银和BIT组合,在7h内细菌数量减少至未检出(图3)。



DOSS加至二氧化钛上的氯化银和BIT的组合物中,效果见图4,会进一步提高杀菌速度,2h后将细菌完全杀死。



银化合物对光的稳定性


所有银基防腐剂的共同特点是其“库存效应”。通过在一种基体中加入银,可控制释放、形成溶剂化物因而可生物利用的银的量。另外的好处是大大削弱了光致还原作用及与涂料中其它组分的相互作用。


在进一步的系列试验中我们检查了加和不加BIT时银化合物的光敏性。在这些试验中,硝酸银在几分钟内变黑,而氯化银、二氧化钛上的氯化银、加了BIT的硝酸银保持白色(图5)。然而,24h后除了加了过量BIT的硝酸银外其余所有银化合物都变色(图6)。加了BIT的硝酸银能在数星期内保持白色(几天后硝酸银又变黑)。




+BIT的光敏性和功效




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