有四大類材料可供使用于涂料產品中,分別是:殺菌劑和抑菌劑、殺霉菌劑和抑霉菌劑、對所有微生物一般均具毒性的有機材料、以及無機抗菌材料(如銀離子無機材料)。
殺菌劑在特定的濃度下,將細菌殺滅;在低濃度下它可能具有抑制作用,對霉菌或細菌芽孢,殺菌劑通常沒有什么作用(有一種叫做殺芽孢劑的可以殺死細菌芽孢)。
而抑菌劑則在其使用濃度下僅具抑制作用,即使大大提高其濃度,可能也不會殺死微生物。一種抑菌劑,它只能抑制所存在的某種微生物的大量增生。有些這類藥劑,即使把它們的使用濃度提高幾個數量級也沒有殺滅作用。當然,如果某種微生物過長時間不能增生,則將死亡,但這個過程通常是很慢的。
在產品中只要有微生物存活,哪怕是不能增殖,也可以通過一種或幾種成分的代謝性消耗而使產品發生緩慢的分解,或者通過酶的產生而使產品的成分降解。一般來說,最好盡快殺死全部構成污染的微生物,才能真正實現防腐敗。
防霉劑可以殺死霉菌,但對細菌通常是無效的,有些防霉劑在某一濃度下對霉菌有效,要使它對細菌有效,毒物劑量要大得多。而抑霉劑則僅能防止霉菌的生成,即使有可能殺死霉菌,所需時間也極長。
為何殺死細菌和霉菌的這些消殺微生物制劑存在以上差異呢?這是因為,這些種類的微生物在生理和生化方面存在著基本的差別,如下表所述:細菌和霉菌的物性差別
霉菌 | 細菌 | |
細胞大小 | 30(nm3)+;大小、形狀都不定,難測量 | 1~5nm3 |
細胞核 | 真正的細胞核,有切切實實的細胞膜 | 擴散細胞核,沒有確實的細胞膜 |
細胞漿膜 | 有甾醇類存在 | 一般無甾醇類存在 |
細胞壁 | 有葡聚糖、甘露聚糖、甲殼質存在,無胞壁酸肽或 trichoid酸 | 有肽、蛋白、 trichoid酸存在,無甲殼質、葡聚糖、或甘露聚糖存在 |
代謝 | 異養的 | 異養的和自養的 |
與氧的關系 | 需氧,酵母除外。酵母是兼性厭氧的、無專性厭氧的 | 專性和兼性,需氧和厭氧 |
但是,不管細菌和霉菌存在什么差別,在生化方面的相同點還是比差別多。因此,一種毒物通過一種微生物生化活性起作用時,就有可能對該兩類均起作用。
第三類藥劑是既對細菌,又對霉菌起作用的防微生物劑,在大多數情況下,使用劑量是不同的,但基本都在可行的范圍內,成本可控。
部分抗微生物劑的活性譜如下表:
防霉劑 | ||
三丁基錫氧化物 | ||
N-(三氯甲基)硫代鄰苯二甲酰亞胺 | ||
2,4,5,6-四氯代異苯二甲腈 | ||
2-N-辛基-4-異噻唑啉酮-3 | ||
殺菌劑 | ||
2[(羥甲基)氨基]乙醇 | ||
4,4-二甲基噁唑烷 | ||
季銨化合物 | ||
二碘甲基-對-甲苯基砜 | ||
1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮鎓金剛烷氯化物 | ||
殺菌防霉劑 | 細菌(PPM) | 霉菌(PPM) |
硫羰類 | 360 | 4.5 |
醋酸苯汞 | 2~5 | 15~30 |
2,3,4,6-四氯代4(甲磺酰)吡啶 | 360 | 7.8 |
甲醛 | 30 | 325 |
水性涂料配方一般無需罐內防霉,因為,霉菌微生物在水溶液中生長不佳,而且85%以上的相對濕度有阻礙作用。但一旦形成干膜,干膜將成為霉菌的營養物和犧牲品,表現為長霉。因此,通常要使用防霉劑以保護干膜涂層。
大多數涂料的生物破壞所涉及的細菌是革蘭陰性兼性厭氧菌。這類細菌細胞壁為多層薄壁,含有許多酶類(生物催化劑)。它們的壁比革蘭陽性細菌的滲透性低,細胞對毒物更富于抗性。在空氣中,在許多不同的物理和化學條件下,他們均能良好地生長,它們也有辦法在無氧下生長。另一類細菌則是標準的厭氧菌類,只有在沒有游離氧的情況下才能生長,它們也能使水性涂料遭到破壞。
酵母也可被認為是兼性厭氧菌。污染的涂料中也曾發現它們的存在。通常是在出現漲氣的情況下發現的。
在任何一種污染的情況下,會發現一種或多種上述微生物類別,通常包括一或兩種革蘭陰性兼性厭氧菌。產品或原料中的微生物以某些有機材料為其能源,也以之為原料以產生更多的微生物。這個過程如果持續一些時間,則遭到污染的材料就會喪失掉一些組成物,并產生細菌性的廢物。在某些情況下,這種增殖似乎對材料并無傷害,但更多的情況,將產生不良影響。如下表:
涂料組成微生物降解的影響
原因 | 影響 |
對纖維素增稠劑的侵害 | 粘度急劇下降,造氣,pH變化 |
對分散劑的侵害 | 遮蓋力極差,變色,顏料沉淀,膠凝 |
對二醇類,成膜助劑的侵害 | 光澤減退,凍融穩定性差,粉化,涂膜多孔,附著力差,流平性差 |
對消泡劑的侵害 | 起泡沫,涂膜多孔 |
對已分散顏料的侵害 | 顏色變差,顏色不均,著色料聚集 |
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