防腐剂

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《涂布加工纸技术手册》第117页（4080字）

1．概念

微生物或细菌会使涂料变质、涂层霉变损坏，而防腐剂是防止或阻止微生物、细菌生长的化学添加剂。

2．涂料成分的微生物损坏及其表现

涂料中各种成分都会受微生物破坏，具体表现如表2-74所示。

表2-74 涂料各成分的微生物破坏

3．微生物生长条件

细菌微生物为有机生命体，它们对涂料各成分的侵蚀作用都须有一定的基本条件和周围环境，包括水、营养等。对此类基本条件的了解，是防止涂料被损坏和控制其生长的重要手段。

水分：是有机体的最基本需要，它们从周围吸取水，包括大气环境。涂料配方中含有足够的水，如果涂料含水15%或更多，或纸储存于湿气中，就有足够水分供微生物生长。

营养：涂料中几乎所有成分都可以是微生物之营养源，如以上所述的淀粉、胶乳、消泡剂、润滑剂、乳化剂、树脂等。

温度：大多数微生物生长的最适温度为10～50℃，涂布纸干燥温度一般超过此范围，但有些细菌可形成内生孢子，能抵抗加热和干燥，这些孢子在很高温度下也能幸存，到一定条件下又可萌芽生长。

pH值：最适宜微生物生长的pH为6～8，户外为4～9，也有在此范围外的。在pH3～7的酸性条件下，真菌活力较强，而一般细菌在酸性条件下就自然抑制。大多数涂料控制pH在中性或微碱性，这适合所有有机物的生长，并很快产生微生物损害。碱性则可以带来许多涂料防腐剂的水解或分解，这样就须极高的防腐剂浓度来抵抗微生物生长。

大气氛围：微生物的新陈代谢作用可分三种：需氧菌、厌氧菌和寄生菌。需氧菌可在涂料系统的任何一处生长，在氧气充足通风处更盛。寄生菌在氧气存在与缺乏下都可进行新陈代谢，在氧存在下更旺盛，可在整个涂料部分生长。需氧菌和寄生菌的新陈代谢中吸取氧，这可促进厌氧菌生长。厌氧菌可在搅拌不到的任何角落、尤其可在储存槽底部发现，因为那里缺氧。

4．防腐控制因素

要最有效地防止涂料系统在所有情况下的微生物汇集生长，并非完全可以达到的，有五个控制因素：

(1)微生物的监视、检测：对涂料而言，若配制时间过久，可测试其pH变化情况，以提供早期的潜在微生物损害之警告，避免变质涂料上机涂布后造成不必要的损失。

(2)工艺水和添加剂：控制微生物进入到配方中是有效的首道防线，添加剂污染的最大源头来自污染的制备水，而水中游离氯残余却有利于抑制微生物生长。配制好的添加剂在环境温度下储存超过一定时间，也可加速微生物生长。故通常添加剂在制备涂料前才配成溶液，以防止配制过久而变质。

(3)系统的蒸煮：一旦发现涂料变质，必须放弃。为避免下一次料受影响，已变质的涂料制备系统必须彻底清洗，最好的避免微生物再污染的办法是将系统煮沸，从材料储存容器到涂料制备设备，用酸或碱的清洁液来清洗循环。日常配制溶液后一定要清洗容器并排干。

(4)控制设备设计的操作参数和环境因素(温度、pH)，可以减少微生物的侵蚀。如防止涂料长时间的储存，涂料的周转频率要高，制料储存桶在涂料供应得上的情况下尽可能小些，以防止微生物的大量生长。还未使用的设备要免遭空中传播菌的污染，料桶要防止尘埃进入，并便于清洗。

(5)防腐剂的添加：合理的设备和管理工艺过程，新鲜水和氯化等还不能控制微生物损害问题，则须使用防腐剂。

防腐剂的选择须根据微生物侵害的严重程度、被防腐物质的性质、需要防腐的程度、所涉及的微生物类型、混合或分散方法、周围环境温度和pH以及防腐剂与其它涂料成分的相容性等因素决定。防腐剂种类参见表2-75。

表2-75 防腐剂种类

主要防腐剂多菌灵，也称防霉剂BCM，其结构式为：

化学名：N-2-苯骈噻唑-胺基甲酸酯，为淡黄至棕色粉末，水中溶解度小，酸碱下稳定，是高效、低毒的内吸性光谱杀虫剂，具体性能指标见附录。

5．防腐剂的使用

(1)在涂料制备后加入；

(2)其用量视涂料各方面性能要求，一般为涂料总固含量的(100～500)×10^-6；

(3)避免一次使用两种防腐剂；

(4)确定了涂料的pH值后再选择防腐剂；

(5)防腐剂一般对身体有害，避免直接与皮肤和眼睛接触。

6．防腐剂估量方法

以含不同量防腐剂和不含防腐剂的几组试料加入微生物菌种，在一定条件(微生物生长条件)下放置一定时间后，视防腐效果(观察试料损坏情况)，以确定在一定时间内阻止微生物生长所需的防腐剂最小量。

防腐剂产品例见附录。

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