细菌和霉菌的特征及对涂料的损害

2025-09-22 10:11:40

有四大类材料可供使用于涂料产品中,分别是:杀菌剂和抑菌剂、杀霉菌剂和抑霉菌剂、对所有微生物一般均具毒性的有机材料、以及无机抗菌材料(如银离子无机材料)。

杀菌剂在特定的浓度下,将细菌杀灭;在低浓度下它可能具有抑制作用,对霉菌或细菌芽孢,杀菌剂通常没有什么作用(有一种叫做杀芽孢剂的可以杀死细菌芽孢)。

而抑菌剂则在其使用浓度下仅具抑制作用,即使大大提高其浓度,可能也不会杀死微生物。一种抑菌剂,它只能抑制所存在的某种微生物的大量增生。有些这类药剂,即使把它们的使用浓度提高几个数量级也没有杀灭作用。当然,如果某种微生物过长时间不能增生,则将死亡,但这个过程通常是很慢的。

在产品中只要有微生物存活,哪怕是不能增殖,也可以通过一种或几种成分的代谢性消耗而使产品发生缓慢的分解,或者通过酶的产生而使产品的成分降解。一般来说,最好尽快杀死全部构成污染的微生物,才能真正实现防腐败。

防霉剂可以杀死霉菌,但对细菌通常是无效的,有些防霉剂在某一浓度下对霉菌有效,要使它对细菌有效,毒物剂量要大得多。而抑霉剂则仅能防止霉菌的生成,即使有可能杀死霉菌,所需时间也极长。

 

为何杀死细菌和霉菌的这些消杀微生物制剂存在以上差异呢?这是因为,这些种类的微生物在生理和生化方面存在着基本的差别,如下表所述:细菌和霉菌的物性差别



霉菌

细菌

细胞大小

30(nm3)+;大小、形状都不定,难测量

1~5nm3

细胞核

真正的细胞核,有切切实实的细胞膜

扩散细胞核,没有确实的细胞膜

细胞浆膜

有甾醇类存在

一般无甾醇类存在

细胞壁

有葡聚糖、甘露聚糖、甲壳质存在,无胞壁酸肽或 trichoid酸

有肽、蛋白、 trichoid酸存在,无甲壳质、葡聚糖、或甘露聚糖存在


异养的

异养的和自养的

与氧的关系

需氧,酵母除外。酵母是兼性厌氧的、无专性厌氧的

专性和兼性,需氧和厌氧


但是,不管细菌和霉菌存在什么差别,在生化方面的相同点还是比差别多。因此,一种毒物通过一种微生物生化活性起作用时,就有可能对该两类均起作用。

第三类药剂是既对细菌,又对霉菌起作用的防微生物剂,在大多数情况下,使用剂量是不同的,但基本都在可行的范围内,成本可控。

部分抗微生物剂的活性谱如下表:

防霉剂

三丁基锡氧化物

N-(三氯甲基)硫代邻苯二甲酰亚胺

2,4,5,6-四氯代异苯二甲腈

2-N-辛基-4-异噻唑啉酮-3

杀菌剂

2[(羟甲基)氨基]乙醇

4,4-二甲基噁唑烷

季铵化合物

二碘甲基-对-甲苯基砜

1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮杂-1-氮金刚烷氯化物

杀菌防霉剂

细菌(PPM)

霉菌(PPM)

硫羰类

360

4.5

醋酸苯汞

2~5

15~30

2,3,4,6-四氯代4(甲磺酰)吡啶

360

7.8

甲醛

30

325

水性涂料配方一般无需罐内防霉,因为,霉菌微生物在水溶液中生长不佳,而且85%以上的相对湿度有阻碍作用。但一旦形成干膜,干膜将成为霉菌的营养物和牺牲品,表现为长霉。因此,通常要使用防霉剂以保护干膜涂层。

 

大多数涂料的生物破坏所涉及的细菌是革兰阴性兼性厌氧菌。这类细菌细胞壁为多层薄壁,含有许多酶类(生物催化剂)。它们的壁比革兰阳性细菌的渗透性低,细胞对毒物更富于抗性。在空气中,在许多不同的物理和化学条件下,他们均能良好地生长,它们也有办法在无氧下生长。另一类细菌则是标准的厌氧菌类,只有在没有游离氧的情况下才能生长,它们也能使水性涂料遭到破坏。

酵母也可被认为是兼性厌氧菌。污染的涂料中也曾发现它们的存在。通常是在出现涨气的情况下发现的。

在任何一种污染的情况下,会发现一种或多种上述微生物类别,通常包括一或两种革兰阴性兼性厌氧菌。产品或原料中的微生物以某些有机材料为其能源,也以之为原料以产生更多的微生物。这个过程如果持续一些时间,则遭到污染的材料就会丧失掉一些组成物,并产生细菌性的废物。在某些情况下,这种增殖似乎对材料并无伤害,但更多的情况,将产生不良影响。如下表:

涂料组成微生物降解的影响

原因

影响

对纤维素增稠剂的侵害

粘度急剧下降,造气,pH变化

对分散剂的侵害

遮盖力极差,变色,颜料沉淀,胶凝

对二醇类,成膜剂的侵害

光泽减退,冻融稳定性差,粉化,涂膜多孔,附着力差,流平性差

对消泡剂的侵害

起泡沫,涂膜多孔

对已分散颜料的侵害

颜色变差,颜色不均,着色料聚集



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