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抗菌涂料及其應用

發布時間：

2021-11-17 17:14

來源：

中國抗菌產業網

1.0 引子
新型冠狀病毒肺炎疫情肆虐神州之時，也正是“一方有難、八方支援”傳統美德弘揚之際。自疫情發生以來，來自全國各地區、各名族、各行業的援助就一直源源不斷向疫區進行匯集，譜寫出一曲新時代的中華贊歌。
這蕓蕓援助群體當中，自然不乏涂料企業身影。他們以實際行動，涂刷出涂料人的七彩愛心。且看一例：
全國衛生產業企業管理協會抗菌產業分會和中關村匯智抗菌新材料產業技術創新聯盟理事單位——三棵樹集團在第一時間捐助人民幣1000萬元用于支援武漢抗擊疫情工作。不僅如此，其旗下的大禹九鼎專業防水公司組建先鋒隊，將捐助物資——抗菌涂料爭分奪秒連夜交付雷神山醫院建設指揮部。其北京大客戶團隊及天津工廠組成抗疫馳援先鋒隊，在北京小湯山醫院啟動修繕之際，第一時間捐贈抗菌涂料并進行現場勘察和施工指導。另外，三棵樹還分別向寧夏銀川市第四人民醫院、福建龍巖康山醫院、安徽省宿州市第三人民醫院捐贈了抗菌涂料。
然而這還不是全部，江蘇晨光集團在向常州市武進紅十字會捐贈80萬元善款的同時，還向全國醫院系統陸續捐贈數百萬元的抗菌涂料。廣東美涂士集團有限公司則捐贈價值1000萬元的抗菌涂料。德愛威（中國）有限公司向北京小湯山醫院修繕工程捐贈抗菌涂料……

2.0 抗菌涂料
在這些企業的一連串捐贈物資名單里，無一例外都出現了“抗菌涂料”的名字。那么，什么是抗菌涂料呢？
我們知道，微生物在自然界中無處不在，即使是涂料中也不例外。比如，水性涂料主要由乳液、顏料、填充料、助劑和水組成，這就為微生物生長創造了良好條件，溫度適宜時微生物會在罐內生長繁殖產生代謝作用，從而引起涂料氣味、色澤、粘度的變化，造成產品變質。因此，為了防止微生物在產品儲藏和使用過程中的生長繁殖，保護涂料產品不被破壞，須在水性涂料中加入殺菌防腐劑。
表1：引起乳液和涂料腐敗的主要菌屬
英文名稱中文名稱 Providentia rettgeri / Flavobacterium odoratum 芳香黃桿菌 Enterobacter aerogenes 產氣腸桿菌 Pseudomonas versicularis / Escherichia coli 大腸桿菌 Alaligenes faecalis 糞產堿菌 Pseudomonas aeruginosa 銅綠色假單胞菌 Escherichia coli 大腸桿菌 Enterobacter cloacae 陰溝腸桿菌 Rhodopseudo - monas capsullatan 莢膜紅假單胞菌 Bacillus subtilis 枯草桿菌 Staphylococcus aureus 金黃色葡萄球菌 Sterephylococcus lactis 乳酸鏈球菌 Proteus vulgaris 普通變形桿菌 Flavobacterium marinum 海生王桿菌 Sarcina flava 黃色八疊球菌 B.mycoiacs 覃裝芽孢桿菌 M.canaiaus 念珠小球菌注：NCIMB—National Collection of Industriial and Marine Bacteria，Abewrdeen，UK. 即英國阿拉伯丁國家工業和海洋細菌收集中心涂料在使用后依然會遭受到微生物的侵蝕。在潮濕、悶熱等適宜微生物生長的環境中。微生物會在涂層表面生長繁殖并代謝產生各種酶、酸和毒素等次生代謝產物，對涂層產生不同程度的侵蝕，導致涂層褪色、發霉、長藻、以致脫落。
表2 引起干膜霉變的主要菌屬
英文名稱中文名稱 Altemaris altemata 鏈格孢 Aspergillus versicolor 雜色曲霉 Cladosporium cladosporioides 枝芽枝孢 Cladosporium sphaerispenmum 球孢枝孢 Aureobasidium pullulans 山芽短梗霉 Cladosporium herbarum 臘葉芽枝霉 Paecilomyces variot 宛氏擬青霉 Penicillium purpurogenum 產紫青霉 Phoma violacea 莖點霉 Altemaris altemata (Altemaria tenuis) 鏈格孢 Aspergillus flavus 黃曲霉 Aspergillus niger Aspergillus ustus 黑曲霉 Aureobasidium pullulans 山芽短梗霉 Cladosporium herbanum 枝孢霉根據HG/T 3950-2007《抗菌涂料》，抗菌涂料就是具有抗菌作用的涂料。因此，抗菌涂料最初被開發出來，就是為了保護建筑不被細菌、霉菌和藻類等各種微生物侵蝕。
病原微生物不僅會對涂料涂膜進行腐蝕，還會以其作為傳播途徑，通過接觸傳播的方式對人類健康發動侵襲，形成疾病傳染。比如在醫療環境下，病患人群大量流動，來自病患人群的病原微生物會與醫院空氣中的塵埃粒子結合，附著在墻體并進行滋生繁殖，可能會對醫護人員和就診人群發生再次感染。因此，當前抗菌涂料的作用已經從單純保護建筑免受微生物侵蝕，擴展到通過抑制細菌和病毒在墻面過度滋生繁殖，使墻面避免成為細菌和病毒的傳播途徑，以此保障人民健康。
現在，市場基于涂料在不同環境中進行微生物控制的不同需求，開發出了多種抗菌涂料，包括抗（細）菌涂料、防霉涂料和抗藻涂料，還有多功能合一的涂料，如抗菌防霉涂料、防霉抗藻涂料和抗菌防霉抗藻涂料等。為了指導抗菌涂料的產品生產，規范抗菌涂料的市場競爭，不同國家和地區都制定發布了不同的抗菌涂料標準。
表3：國內外抗菌涂料標準一覽
標準序號標注名稱 ASTM D2574-2006（2012）容器中乳膠漆微生物防腐功效標準測試方法 ASTM3273-2016 環境室內部涂層表面抑制霉菌生長的標準試驗方法 ASTM3274-2009（2013）通過真菌（真菌類的或藻類的）生長或污物和污垢堆積來評定漆膜表面損壞程度的標準試驗方法 ASTM 5589-2009（2013）測定漆膜的耐及有關涂層藻類污損的標準測試方法 ASTM 5590-2000（2010）用加速的四周瓊脂平面培養分析測定漆膜及有關涂層耐霉菌損壞的標準試驗方法 ASTM D7338—2014 建筑物真菌生長評估標準指南 BS3900-G6-1989 涂料試驗方法第G6部分:耐長霉評定 GB/T 1741-2007 漆膜耐霉菌性測定法 GB/T 21353-2008 漆膜抗藻性測定法 GB/T 21866-2008 抗菌涂料（漆膜）抗菌性測定法和抗菌效果 GB/T 30792-2014 罐內水性涂料抗微生物侵染的試驗方法 GJB 3023-1997 防霉氨基烘漆規范 HG/T3950—2007 抗菌涂料 SN/T 2936—2011 進出口水性涂料中酚類防霉劑的測定高效液相色離譜法目前中國已經發布實施了7項抗菌涂料標準，其中包括3項國家標準，1項軍用標準，2項行業標準。這些標準對涂料的抗（細）菌、防霉、抗藻性能分別進行了規定。
表4：涂料的抗細菌、防霉、抗藻性能要求
抗細菌性能技術要求測試菌種項目名稱抗菌等級金黃色葡萄球菌（AS1.89）
大腸埃希氏菌（AS1.90） I II 抗細菌性能 99% 90% 抗細菌耐久性能 95% 85% 防霉性能技術要求測試菌種項目名稱防霉等級黑曲霉（AS3.4464）、土曲霉（AS3.3935）
宛氏擬青霉（AS3.4253）、繩狀青霉（AS3.3875）
出芽短梗霉（AS3.3984）、球毛殼（AS3.4254） I II 抗霉菌性能 0級 1級抗霉菌耐久性能 0級 1級抗藻性能藻類生長情況抗藻等級測試藻種未生長 0級小球藻 ATCC11468或FACHB26
絲藻ATCC30443或FACHB493
四尾柵藻ATCC11460或FACHB43
顫藻ATCC29135或FACHB247 微量生長（生長面積S<10%） 1級輕微生長（生長面積S為10%∽30%） 2級中度生長（生長面積S為30%∽60%） 3級重度生長（S>60%） 4級
3.0 抗菌涂料產業
抗菌涂料適應了人們對健康生活的追求，因此從一開始就受到國際大公司的重視。PPG、宣偉、阿克蘇諾貝爾、立邦涂料、立帕麥、艾仕得、巴斯夫、關西涂料、亞洲涂料、佐敦等全球十大涂料企業，幾乎全都開發出了抗菌產品。比如，阿克蘇諾貝爾開發的抗菌Interpon AM系列，可以減少高達99.99%的細菌和霉菌，使其更容易保持衛生清潔并降低交叉污染的風險。
由于人們健康意識的提高以及消費觀念的改變，抗菌涂料在全球范圍內收到認可并開始快速發展。研究機構Zion Re search發布的研究報告顯示，全球抗菌涂料在2014年全球產量已超過32.5萬噸，年復合平均增長率為9%。美國知名調研機構Grand View Research Inc發布的研究報告同樣顯示，全球抗菌涂料市場會保持9.8%的年復合增長率，預計2020年會達到58.98萬噸。
這其中，北美地區和歐洲地區是抗菌涂料最大的消費市場。僅北美地區的消費占比就高達40%。在歐洲，使用抗菌涂料的國家主要有英國、德國、法國、意大利、西班牙、波蘭等。其中德國市場份額最大，約占整個歐洲的25%；排在第二位的是英國，占12%。
從涂料公司的角度來看，研究顯示，目前阿克蘇諾貝爾在抗菌涂料市場的份額占比最高，佐敦緊隨其后，PPG排在第三位。
中國抗菌涂料在近年來也得到了快速發展。立邦、三棵樹、紫荊花、晨陽、多樂士、嘉寶莉、都芳漆等一大批涂料先后推出了各種抗菌涂料。比如立邦推出了抗菌粉BS，三棵樹推出了BB漆、凈味360抗菌墻面漆，紫荊花推出了凈佳暢享竹炭抗菌5合1、優涂麗S3竹炭抗菌/硅藻防潮無添加強化面漆、貝倍安兒童漆等，晨陽水漆推出防霉抗菌兒童水漆。
作者單位發布的《2019年中國抗菌產業研究報告》，以京東商城和阿里巴巴作為數據來源，以“涂料”、“抗菌涂料”、“防霉涂料”作為關鍵詞，對抗菌涂料的品牌市場滲透率進行了研究。研究發現，目前抗菌涂料的品牌市場滲透率已經達到47.2%，抗菌涂料在很大程度上已經得到涂料行業的認可。
圖2：在京東商城登錄的涂料品牌數量統計

圖3：  在阿里巴巴登錄的涂料供應商數量統計

該報告還以“涂料”作為關鍵詞，對在蘇寧易購、天貓商城和京東商城上銷量前十的產品進行統計。結果發現，在銷量前十的涂料產品中抗菌涂料的占比已經高達77%。這充分說明抗菌涂料已經得到社會公眾的普遍認可。
表6：各平臺前十名產品中抗菌涂料占比表（單位：%  時間：2019年8月13日）
線上商城抗菌產品數抗菌產品品牌抗菌比率蘇寧易購 9 立邦、世卿、千居美、多樂士 90% 天貓商城 8 帝致、鑫樂天、沐萱、綠管家、巴斯夫、立邦、森固、九月六號 80% 京東商城 6 立邦、多樂士、雨虹防水 60% TOP10平均抗菌產品數量 77%（7.7件）
4.0展望
根據Graphical的研究數據，2017年，抗菌涂料行業規模超過30億美元，預計2018-2024年復合年增長率約為12.5%。到2024年底，全球抗菌涂料市場規模將超過70億美元。
而在此次新型冠狀病毒肺炎疫情中，抗菌涂料需求增長趨勢明顯。因此有專家認為，國內的抗菌涂料將會成為未來行業的發展熱點。紫荊花涂料集團聯席總裁馮秉光就屬于此類觀點的支持者。他認為，疫情過后，市場上必將對抗菌涂料涂層新材料的需求加大。而這種需求，不僅僅體現在建筑領域，還會體現在醫療、食品、鋼鐵、家具、家用電器等諸多領域。前景非常值得期待。
當然，需要提醒的是，抗菌涂料行業參與者在看到發展機遇的同時，還應當同時關注愈加嚴格的行業監管體系以及抗菌涂料產品準入制度等方面帶來的挑戰。