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图4ZnO复合聚苯丙乳液粒子的电镜图
 

由于金属氧化物粒子的蔽光性远大于聚合物，因此，TEM图中深色的小粒为ZnO微粒，灰色部分为聚合物层。从中可以看出ZnO微粒被包覆在聚合物中，复合粒子的粒径为200nm左右，复合粒子呈现规则的球型状态。

　　2.5纳米ZnO在乳液涂膜中的分散性

　　将合成的纳米ZnO复合乳液成膜。将同等量纳米ZnO粒子直接加入苯丙乳液中进行分散，干燥成膜。用扫描电镜分别对两种膜进行扫描观察，结果如图5所示。由SEM图可以发现，直接加入ZnO粒子在乳液膜中形成多个粒子的团聚体，很难分散。通过无皂乳液聚合制备的ZnO复合乳液可使ZnO微粒达到均匀分散，纳米粒子呈单分散状态，有利于纳米粒子表面与聚合物有机结合，充分发挥纳米粒子功能，从而大大提高复合涂层材料的性能[12]。
 

图5不同纳米ZnO的乳液膜的扫描电镜图
 

　2.6乳液涂膜的紫外-可见光谱分析

　　向涂料基料苯丙乳液中分别加入等量的普通微米级ZnO粒子、纳米ZnO粒子和纳米ZnO复合乳胶粒子，干燥成膜，用紫外-可见光谱仪测定它们的吸收光的性能，图6为3种膜的吸光率与波长的关系。
 

图6 3种膜的吸光率与波长的关系

 

由图6可以发现，普通微米ZnO对紫外光的吸收率低，对可见光的透光性也很差；而纳米ZnO和ZnO复合微粒具有优异的吸收紫外线能力，并且频带较宽，在400～200nm都有较高的吸收能力，但对可见光具有良好的透过性，透过率在从紫外线向可见光转折处变化特别陡峭。在波长380nm左右出现拐点，吸收率急剧升高，对400nm以上的可见光吸收较少。这是由于纳米ZnO粒子具有量子效应所致，只吸收波长在紫外区的光，而不会对大于400nm的可见光产生屏蔽作用。此外，紫外线吸收性能和可见光透过性能受氧化锌颗粒大小和分散性能的影响较大，分散性越好对紫外线的散射能力越强，颗粒越小、分散性越好，可见光透过性能越好。因此，加入纳米ZnO复合乳液成膜，粒子均匀、分散性好，因此，它的屏蔽紫外线能力最强。在外墙涂料中使用可降低紫外线的老化，延长涂料的使用寿命。

　　2.7抗菌性能

　　实验中对纳米ZnO复合聚苯丙乳液涂膜的抗菌性能进行测定，表1为涂膜对大肠肝菌的杀菌率随时间的变化情况。

 

表1纳米ZnO复合乳液涂膜对大肠肝菌的杀菌率随时间的变化
 

由表1可见，纳米氧化锌复合涂膜对大肠杆菌的杀菌率随时间的延长，杀菌效率明显提高，通过计算菌落数可知其24h抗菌率达99%以上。试验结果表明，ZnO复合胶乳膜对大肠杆菌具有明显的杀菌效果。在此基础上对金黄葡萄球菌也进行了测试，其24h内杀菌结果如图7所示。复合涂膜对大肠杆菌的杀菌率随时间的延长，杀菌效率明显提高，10h杀菌率超过80%，最终杀菌率可达到99.5%。结果表明，ZnO复合胶乳膜对金黄葡萄球菌同样具有明显的杀菌效果。上述测试表明：纳米ZnO复合乳液涂膜具有明显的抗菌性能。氧化锌在与细菌接触时，锌离子缓慢释放，由于锌离子具有氧化还原性，并能与有机物的巯基、羧基、羟基反应，破坏其结构，进入细胞后破坏电子传递系统的酶，并与—SH基反应，达到杀菌目的[2]。在杀灭细菌后锌离子可以从细胞内游离出来，重复上述过程。此外，纳米氧化锌还具有光催化能力，在光照下产生高活性的羟基自由基，可以氧化分解各种有机物，将其分解为无害的CO2和H2O[14]，这样既能杀灭微生物，也能分解有机营养物，从而有效地抑制细菌等微生物的大量繁殖，达到抗菌净化的目的，在抗菌涂料中使用具有明显的优势。
 

图7纳米ZnO复合乳液涂膜对金黄葡萄球菌的抗菌效果
 
 

3.结语

　　(1)采用无皂乳液聚合技术合成了包覆型ZnO复合苯丙乳液，探讨了在ZnO无皂乳液聚合制备ZnO复合乳液的机理。研究表明分散剂用量和单体加料方试对包覆效率产生很大影响。(2)通过电镜测试，复合粒子为规则的球形，纳米ZnO粒子表面包覆了聚苯丙乳液粒子。通过合成纳米ZnO复合乳液，可以改善ZnO粒子在涂膜中的分散性，充分发挥其独特的抗菌性能和吸收紫外线功能，可以用来制备功能涂料。