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4常用的防霉杀菌剂为银、纳米TiO2和纳米ZnO等无机抗菌剂[21]。银抗菌剂以Ag+的形式进入微生物细胞内,与细胞体内酶活性中心结合,并在一定时间内影响酶活性,能量代谢体系的运转中断,进而杀死微生物,但是银抗菌剂不稳定易溶解,而且价格较贵,限制了它在涂料中的应用。纳米TiO2和纳米ZnO利用自身的光催化效应使微生物或微生物细胞组织丧失活性,由于纳米材料的表面效应和小尺寸效应,使它们能够充分的接触微生物,与其他无机防霉杀菌剂相比,防霉杀菌效果得到质的提高[22]。
魏阳[23]利用纳米Fe+3/SiO2/TiO2复合光催化剂制备了复合光催化水性聚氨酯涂料,其杀菌效果在80%以上,最高可达到90%。黄晓冬等[24]通过实验证明锐钛型纳米TiO2水性聚氨酯涂层对海洋细菌的附着有抑制作用,随着锐钛型纳米TiO2在涂层配方中含量的增加,涂层防止海洋细菌附着的能力增强。制备防霉杀菌性水性聚氨酯涂料的另一种方法是将防霉杀菌剂通过化学反应固定在涂料树脂的分子上,成为树脂的一部分,从而使涂料达到防霉杀菌的效果,最大限度的发挥药效。目前用于此法的防霉杀菌剂主要为有机杀菌剂,其具有杀菌力强、杀菌高效、广谱杀菌、制备技术成熟等优点,常用种类有季铵盐类、酚类、吡啶类、哌三嗪类[22,23,25]。此类抗菌剂是通过化学反应,与细菌和霉菌的细胞膜表面阴离子相结合或与巯基反应,破坏蛋白质和细胞膜的合成系统,使蛋白质变性、代谢受阻,从而起到杀菌、防腐及防霉等作用。

钟达飞等[26]以六氢-1,3,5-三羟乙基均三嗪(TNO)为抗菌剂和交联剂制备了水性聚氨酯,抗菌实验证明TNO-PU具有明显的抗菌效果。詹媛媛等[27]制备了季铵盐型水性聚氨酯和TNO型水性聚氨酯,随着TNO和季铵盐用量的增加,两种水性聚氨酯的抗菌效果显著增加。

1.4阻燃水性聚氨酯涂料

阻燃涂料是通过将阻燃剂加入到涂料中制得的,按照燃烧特性,可将阻燃涂料分为膨胀型阻燃涂料和非膨胀型阻燃涂料[28]。非膨胀型阻燃涂料涂层自身难燃或不燃,在火焰或高温下释放出灭火性气体,以便冲淡、覆盖和捕获因受热而分解的易燃气体和空气中的氧气,从而隔绝空气,达到防止或延滞基材着火燃烧,但是隔热阻燃效果不明显。膨胀型阻燃涂料在火焰或高温下,阻燃剂催化可燃物发生膨胀、炭化以及脱水作用,形成均匀致密的海绵状或泡沫状炭质层,炭质层的绝热性能好,能够阻碍热的传导和隔绝空气,阻挡外界火源对基材的直接加热作用,并因涂层组分在发生物理化学变化时吸收大量热量以及释放出水、氨等不燃性气体降低了氧气浓度,是真正有效的阻燃涂料[29]。目前阻燃涂料的研究主要集中在开发一些高性能或环保型产品中,其中研究较多的是水性膨胀型阻燃涂料,尤其是水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料。

水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料由基料树脂、脱水剂、炭化剂、发泡剂以及颜填料和助剂等组成,影响阻燃性能的主要是基料树脂以及阻燃添加剂。其中基料树脂为改性或未改性的水性聚氨酯;脱水剂受热分解产生的磷酸易与涂层中炭化剂发生脱水反应,促进涂层产生不燃性炭质层,常用的有聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐等;炭化剂是涂膜在高温下形成多孔结构不易燃烧的泡沫炭化层的物质基础,对泡沫炭化层起骨架作用,常用的有多元胺、季戊四醇和多季戊四醇等;发泡剂在火灾时分解出不燃性气体,并使涂膜膨胀,常用的有碳酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺以及三聚氰胺的磷酸盐衍生物等。