1 水性涂料用原料的微生物状况
由于水是微生物生长必需的,含水的原料受微生物污染的可能性就很大。下面将对这几类原料的微生物敏感性逐一进行讨论。
(1) 水是许多涂料的主要原料,又是微生物生长必需的,因此,它是水性涂料的主要污染源。自来水一般经过沉淀,过滤,氯化处理成为饮用水。自来水中的可溶性盐类会影响产品的稳定性。常采用的处
理方法是用离子交换法来除去可溶性离子,用过滤法或氯化法除去微生物。尽管自来水已经过氯化处理,但是,自来水中仍潜在微生物污染的可能性。如果水中的杀菌剂浓度不够,有些产生色素的细菌可在其中存活。又由于氯可在蒸馏或在经过反渗透膜时被除去,因此蒸馏水和去离子水的微生物防治就更困难。众所周知,绿脓杆菌可在蒸馏水中生存,而它的尸体在细胞溶解后又可成为其他微生物的营养。有报道说,绿脓杆菌可在毫无营养的蒸馏水中快速繁殖,并且可存活42 天。由此可见,不管是自来水,还是蒸馏水和去离子水,添加合适浓度的杀菌剂是杀死水中各类微生物的有效手段之一。
(2) 大多数树脂乳液都是靠非键合的乳化剂(多为阴离子型或阳离子型) 来稳定的。一般水性涂料中的乳液添加量仅次于水,而从乳液的组成中可以看到乳液中的水所占比例也是相当之大,因此,乳液中加入防腐、防霉杀菌剂来控制微生物生长是必需的。
(3) 滑石粉、高岭土、云母粉等来自于土壤,因此,它们不是无菌的。如果在加工过程中引入水分,也会受到微生物污染,所以,必须引起生产厂家和使用厂家的高度重视。滑石粉有可能会影响防腐、防霉杀菌剂的作用。
(4) 颜料、色素中也会有微生物的生长,甚至会有革兰氏阴性菌。在颜料、色素中发现的微生物大部分是在去离子水中生长的菌(如肠道杆菌和假单胞杆菌) 。因此,颜料、色素中的微生物可能是由颜料、色素在加工过程中带入的水,或是在其加工过程中有适合微生物生长的条件(如水溶液及合适的温度) 。可见,控制颜料、色素在加工过程中的微生物污染是非常重要的,对颜料、色素使用前的微生物检测也是十分必要的。
(5) 尽管一些霉菌可耐酸性环境(pH < 4) ,但一般来讲,微生物生长在中性环境中。原料中的微生物污染都受到其不利的pH 抑制(如pH < 4 或pH >10) 。随着pH 逐渐远离中性,微生物在其中的生长
能力也逐渐减弱。
(6) 表面活性剂、乳化剂一般以亲水的(极性) 和疏水的(非极性) 形式存在。尽管干燥的表面活性剂不利于微生物生长,但是工业上通常使用28 %～35 %的表面活性剂溶液。在这种溶液中,革兰氏阳性球菌(如金黄色葡葡球菌) 可被阴离子表面活性剂所抑制。但是革兰氏阴性菌(如大肠杆菌和绿脓杆菌) ,却不能被阴离子表面活性剂所抑制。尤其是枯草芽孢杆菌的孢子具有超强的抵抗不良环境的能力,甚至可在干燥的表面活性剂中存活,并在日后液体表面活性剂中成为优势污染菌,因此,必须加入防腐、防霉杀菌剂来控制微生物。
(7) 常用的防冻剂有丙二醇、乙二醇。由于防冻剂可以降低产品的水分活度,因此它有助于控制产品中的微生物。纯的丙二醇中没有微生物的生长。
综上所述,严格控制原料的使用,尽可能使用那些未受微生物污染的原料,并通过有效的生产程序将生产线上微生物污染的风险降到最低,以达到对产品的杀菌或有效防腐、防霉的目的。建议水性涂料的生产厂家选购具有防腐、防霉体系的含水原料的原料供应商,以保证产品总体系的质量控制。
2 水性产品生产环境中的微生物状况
微生物可能通过各种途径进入生产区的空气中和水中,比如通过动物(如鸟或老鼠) 传播,也可通过昆虫或人传播。当微生物在生产区的水中或液体原材料中,以及成品的残留物中繁殖生长时,问题就更
严重。我们应找到哪些环境因素促进微生物生长,以及如何控制这些因素从而控制微生物污染的可能性。
211 促进微生物生长的环境因素
微生物污染主要包括以下几方面:
(1) 空气和水是最主要的微生物污染源。
(2) 生产区的设计以及生产过程中空气进入,有可能造成空气中的微生物对产品的污染。
(3) 在生产过程中含水的产品在系统中的残留,或由于产品清洗消毒不彻底,都会造成微生物在系统中的生长,甚至还会造成微生物对产品中防腐、防霉杀菌剂的适应。
(4) 严格有效的清洗消毒程序对生产是十分重要的,但是如果生产区或设备设计不合理,也会降低清洗消毒程序应取得的效果。
212 微生物生长的控制
必须建立必要的质量保证系统,以将生产环境中的微生物控制在安全范围内,一般可以从以下几方面加以考虑:
(1) 原材料的微生物控制;
(2) 生产过程的微生物的有效性鉴定;
(3) 建立有效的清洗消毒程序;
(4) 经常对员工进行有效的知识培训。
总而言之,原料的质量在很大程度上决定成品的质量。因此,必须严格控制原料的微生物数量,严把生产过程质量关,以杜绝任何可能造成产品污染的机会。
3 防腐、防霉杀菌剂在水性涂料中的应用
防腐、防霉杀菌剂具有低毒、安全、可自然生物降解性等特点,符合水性涂料对毒性和人体健康的要求,特别是水性涂料逸散物对人体健康的影响已受到社会关注。另外,防腐、防霉杀菌剂的高效、经济、广谱型等特点,满足了乳胶漆罐内保存的要求,以及防止在一定的湿度和温度下可能出现的涂膜长霉的现象。水性涂料无论是处于液态,还是处于涂膜状态,只要具备一定的湿度和温度,很快会受到微生物的侵袭,使其腐败变质,出现包装物膨胀; 涂料粘度受到影响;pH 值发生变化;涂膜长霉等现象。
环保型防腐、防霉杀菌剂具有水溶性好、可以同水以任何比例混合、杀菌谱宽广、高效、安全、配伍性好等特点,必将在我国涂料工业中得到广泛的应用和发展。
311 TF - 02 防腐、防霉杀菌剂( 异噻唑啉酮类化合物) 抑菌杀菌机理
31111 快速抑菌阶段
菌类依靠呼吸作用进行新陈代谢,与动物一样,在呼吸作用中含蛋白质硫醇的酶起着关键作用。TF - 02防腐、防霉杀菌剂能迅速地进入细胞,与蛋白质硫醇发生反应而破坏酶,使细胞呼吸受到抑制,从
而使菌类细胞停止生长。
31112 菌类失去活动能力的阶段
TF - 02 防腐、防霉杀菌剂在与蛋白质硫醇发生反应抑制细菌呼吸作用的同时,由于蛋白质失去功能,细胞内生成反应性游离基而破坏细胞,使其失去自身修复的能力,最终导致细胞死亡。
312 应用效果
水性涂料,特别是乳胶漆通常是由共聚物乳液、表面活性剂、分散剂、色料、增稠剂、消泡剂、防腐、防霉杀菌剂等配制而成。由于这些物质是微生物生长的养料,而且是含水的环境,在一定的环境温度、湿度下,各菌类就会大量繁殖生长。为此,我们选出目前市场上具有代表性的5 种国内外防腐、防霉杀菌剂,进行微生物测试效能比较试验。
31211 抑菌效能检测条件及方法一样品名称:防腐、防霉杀菌剂( TF - 02) ,进口样品1 、2 、3 ,国产样品1 。菌种:标准混合细菌(绿脓杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌) ;标准混合霉菌(绿色木霉菌、黑色霉菌、球毛壳霉菌、宛氏青霉菌) 。检测方法:采用加菌跟踪划线法。将上述待验样品分别置于容量瓶中,按测试浓度要求,采用无菌蒸馏水稀释至01005 % ,把细菌(霉菌) 混合培养菌种吸取菌液浓度为107 CFU/ mL 。然后同试验样品接触,经一定时间培养观测,结果见表1 、表2 。
31212 抑菌效能检测条件及方法二
样品名称: TF - 02 ,样品2 、3 。
菌种:标准混合细菌(绿脓杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌) ,标准混合霉菌(绿色木霉菌、黑色霉菌、球毛壳霉菌、宛氏青霉菌) 。
检测方法:抑菌圈检测法,把已杀菌的直径2 cm的滤纸圆片浸泡于分别加入上述防腐、防霉剂的水性涂料中后晾干。将圆片置于带菌的培养基中央,盖上盖子,于适当温度下,恒温培养一定时间,观察抑菌圈大小,结果见表3 。
注:空白样没有抗细菌、霉菌能力;样品2 、样品3 、TF - 02 抗细菌、霉菌能力基本相当; TF - 02 抗细菌、霉菌能力最强。
由表1～3 可见,TF - 02 防腐、防霉杀菌剂防腐、防霉的综合抗菌能力明显优于其他样品。
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