漆膜抗藻性能测试及评价标准探讨二极管

漆膜抗藻性能测试及评价标准探讨

漆膜抗藻性能测试及评价标准探讨

谢小保 , 欧阳友生 , 陈仪本 , 彭　红 , 曾海燕

( 广东省微生物研究所广东省菌种保藏与应用重点实验室 , 广州 510070)

摘　要 : 介绍了藻类的概念、分布及特性 , 分析了国内外漆膜抗藻测试方法及其评价标准的现状、存在的问题及发展趋势。为了正确评价漆膜的抗藻性能 , 并结合我国涂料行业的实际情况和测试方法滞后的现状 , 讨论了我国制定“漆膜抗藻性测定法”测试方法及其评价标准的必要性和制定依据。

关键词 : 漆膜 ; 抗藻性能 ; 测试方法

0 　引　言

暴露于自然条件下的室外建筑、船舶、某些特殊用途的桥梁、泳池池壁、废水处理池、自来水厂水池壁、建筑外墙、楼顶、浴室墙壁、易结露的冷库 , 在涂装涂料后都易生长藻类 , 发生长藻现象并分泌有机物质 , 破坏漆膜的性质及结构 , 使漆膜出现开裂、粘附松落、绿斑等 , 致使漆膜的防水性下降 , 附着力变差 , 失去装饰和保护作用 , 降低了漆膜的使用寿命 [ 1 ] okmart.com。因此 , 在外墙涂料中 , 有效而且足量的抗藻剂是必不可少的。抗藻涂料的应用越来越引起人们的重视 , 目前有许多企业开发生产抗藻涂料 , 但市场很不规范 , 质量参差不齐 , 目前也缺乏适合我国国情的漆膜抗藻性能的检测方法。我国新制定的《漆膜抗藻性测定法》国家标准已通过了专家审核。现就国内外漆膜抗藻性能测试标准现状、存在问题及新制定的国家标准作一简要介绍。

1 　藻的概念、分布及其危害

1 . 1 　藻 (Algae) 的概念

藻是指没有根、茎、叶分化 , 能够进行光合作用 , 低等自养真核生物。藻类整个藻体都能吸收营养制造有机物质 , 其形态多样 , 许多种类要用显微镜才能观察清楚。形态结构、繁殖方法较简单。通常以细胞分裂为主 , 当环境条件适宜、营养物质丰富时 , 藻体个体数的增长非常快速。藻的种类很多 , 包括蓝藻门 (Cyanophyta) 、硅藻门 (Bacillariophyta) 、金藻门 (Chryso 2 phyta) 、黄藻门 (Xanthophyta) 、甲藻门 ( Pyrrophyta ) 、隐藻门 (Cryp tophyta) 、裸藻门 ( Euglenophyta) 和绿藻门 (Chlorophyta) 。

1 . 2 　藻类的分布及其危害

藻类在自然界分布广泛 , 凡是潮湿和光线能到达的地方几乎都有它的踪迹 , 从炎热的赤道至千年冰封的极地 , 无论是江河湖海 , 沟渠堰塘 , 或是潮湿地表 , 墙壁树干 , 岩石 , 甚至沙漠 , 积雪上都有藻类的踪迹。 __ 藻类的过度繁殖对环境和人类也具有较大的危害性 , 有些种类在小水体和浅水湖泊中常大量繁殖 , 使水体呈现色彩 , 这一现象称为“水华” (water bloom) 。水华的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题。其中蓝藻是目前已知产毒较多、对人类健康危害大的藻类。有些种类在海水中大量繁殖 , 形成“赤潮” ( red tide) , 对海水生态系统和渔业造成了重大危害。当海洋藻类附着在船体或设施上后将明显增加表面摩擦力、降低船速以及增加燃料消耗、增加船体维修次数 , 水中各种浮标或其它设施由于污损而必须经常更换 , 舰船上的声纳罩也会由于污损而降低灵敏度 , 同时会破坏船舰漆膜的性能 [ 2 ] 。在易受雨水浸湿、光照条件下的外墙漆膜和其他室外表面上生长蔓延的一类绿苔状的小型绿色单细胞或丝状物藻类 , 影响漆膜的外观并降低漆膜的使用寿命。而解决这些问题的有效方法就是向需要保护的材料基体中添加或渗入各种防污抗藻剂 , 这样就可以达到防污抗藻的目的。

2 　漆膜抗藻测试标准化 [ 3 - 7 ]

漆膜抗藻试验及抗藻漆膜的质量评价涉及化工、环保、生物等多个学科 , 故标准的制定和应用是一个复杂的系统工程 , 需要结合具体情况不断创新。目前用于漆膜抗藻性能测定的标准主要是 ASTM D 5589 和 SS 345 。美国材料与试验协会于 1994 年制定漆膜和涂层抗藻性能测定方法 ASTM D5589 于 1997 年进行了修订 , 并于 2002 年重新经过核准 ,ASTM D 3274 和 ASTM D 4610 是用微生物 ( 真菌的或藻类的 ) 生长或污物堆积来评定漆膜表面损坏程度的方法 , 不适合用于评定漆膜的抗藻性能 , 而 ASTM G 29 则用于测定塑料膜抗藻性能。新加坡于 1990 年制定了装饰用抗藻乳化漆标准 SS 345, 并于 1999 年进行了修订。我国制定的《漆膜抗藻性测定法》国家标准于 2008 年颁布实施。

2 . 1 　漆膜抗藻试验方法及评价标准

2 . 1 . 1 　美国材料与试验协会标准 ASTM D5589

(1) 测试藻种 : 小球藻 (Chlorella vulgaris 或 Chlorella sp ) 、 Ulothrix gigas 或桔色藻 ( Trentepohlia aurea ) 、芬芳桔色藻 ( Trentepohlia odorata) 、四尾栅藻 ( Scenedesmus quadricauda) 、颤藻属 (Oscillatoria sp) 或眉藻属 (Calothrix sp) , 采用其中的 4 种藻混合接种进行抗藻性能测试。

(2) 操作步骤 : 首先制备藻种接种剂 , 将藻种接种 Allen 培养基平皿或 BBM 培养基平皿 , (25 ± 2) ℃光照培养 7 天 , 然后用少量无菌水收集藻种 , 丝状藻类需用组织研磨机进行均质处理 , 并用无菌水调整浓度为 10 6 cfu /mL, 然后将各种藻种液等体积混合在一起 , 作为接种剂备用 ; 同时制备漆膜样品 , 将载体 ( 滤纸、玻璃纤维、画纸等 ) 剪成 2 . 8 cm × 2 . 8 cm 方块 , 用刷笔刷上一层均匀厚薄一致的漆膜 , 室温干燥 24 ～ 72 h 。将制备好的试样块放入已凝固的 Allen 平皿中央 ; 然后接种 , 用层析喷雾器将混合藻种液均匀喷射到样品的表面 , 确保表面被接种液覆盖 , 但液体不要过多。最后将接种后的样品放入培养箱 , 温度为 (25 ± 2) ℃ , 相对湿度≥ 85% 。每天光照 14 h, 培养 3 周 , 保持样品表面湿润 , 每周检查藻种生长情况。

(3) 结果评价 : 根据藻类在漆膜样品表面生长的情况 , 漆膜抗藻性能分为 5 个等级 , 0 级样品表面没有藻类生长 , 表示抗藻性能最好 , 4 级抗藻性能最差 , 漆膜表面大部分已长满藻类。

2 . 1 . 2 　新加坡标准 SS 345

(1) 测试藻种 : 芬芳桔色藻 ( Trentepohlia odorata) , 采用单一藻种进行抗藻性能检测。

(2) 操作步骤 : 首先培养藻种 , 然后用组织研磨机进行均质处理 , 并用 BBM 培养基调整叶绿素含量为 ( 0 . 3 ± 0 . 1) mg /mL 作为接种剂备用 ; 同时制备漆膜样品 , 将涂料直接涂刷在 9 cm 的培养皿内底部 , 干燥过夜后再刷第二遍。然后将样品放置在不同的光照、温度和紫外光条件下进行老化试验 , 老化试验结束后接种 2 mL 藻种液于培养皿样品上 , 涂抹展开覆盖整个培养皿表面 , 同时设对照空白样品。将接种好的培养皿置于室温 (1 000 ～ 1 400 lux 光照强度 ) 条件下培养 , 每天光照 14 h, 保持样品表面湿润 , 培养 8 周 , 如果空白样品表面没有藻种生长 , 则试验无效 , 需要重复进行本试验。

(3) 结果评价 : 如果测试样品表面没有绿色藻种生长 , 漆膜具有抗藻性能 , 样品表面长有绿色藻种 , 则样品没有抗藻性能。

3 　漆膜抗藻标准 ASTM D5589 和 SS 345 方法中存在的问题

ASTM D5589 方法存在主要问题有 : (1) 藻种方面 , 该法列出了 8 个藻种 , 但只需要选择其中的 4 种藻进行测试分析 , 这不利于统一使用测试藻种 , 不同的藻类生长速度及生理生化性状可能存在一定的差异 , 影响样品的抗藻性能的评价等级。 (2) 测试样品在接种藻类后需要培养 3 个星期 , 时间较长 , 在培养过程中 , 需要保持测试样表面湿润 , 因此 , 需要加入保湿液 , 但该法没有明确加入的保湿液成分 , 这样可以选择不同的保湿液 , 这就有可能造成测试结果可比性差。 (3) 对照样品方面 , 该法没有规定采用统一的对照测试样品 , 只是规定没有加杀藻剂的涂料作为对照测试样 , 各个厂家的对照样品不同 , 会对样品的抗藻性能实测结果产生不一致 , 影响不同的检测机构和检测人员的测试结果的可比性。 (4) 光照培养方面 , 没有指定光照具体条件 , 如灯管的功率 , 样品与灯管的距离或者培养的光照强度 , 光照条件不同 , 会影响藻类生长速度 , 在一定的培养时间内 , 造成不同检测机构的检测结果可比性差。 SS 345 方法存在主要问题有 : (1) 该法使用培养皿作为对照测试样 , 不够合理和科学 ; 只用芬芳桔色藻作为测试藻种 , 其代表性不够 , 虽然该藻在新加坡是优势种 , 但墙壁表面经常出现的其他常见的藻种也应作为测试种 , 才能全面反映测试样品的抗藻性能。 (2) 该标准没有设置试样接种后的培养温度 , 只是置于室温下培养 , 这样对于藻类的生长速度就无法进行控制 , 不同的实验室所处的地域不同 , 培养温度的差别就可能很大 , 对于测试结果可能造成差异 , 该法也没有对空气的相对湿度进行规范 , 空气相对湿度的不同对藻类的存活和生长影响很大 , 这些培养条件的不同 , 对整个试验的结果影响很大 , 最终对各不同的实验室和不同季节的测试结果造成一定的差异 , 即测试结果的可比性、重复性及重现性将受到影响。 (3) 该法使用培养皿作为载体制备漆膜 , 但用培养皿制备厚薄均匀的漆膜较困难 , 操作不方便。

4 　制定《漆膜抗藻性测定法》国家标准的依据 [ 8 - 10]

漆膜抗藻性能测试是人工模拟严酷环境的加速长藻试验 , 该方法模拟自然界藻类的环境条件 , 按藻类生长的生理特点进行设计 , 用以测定漆膜在适合藻类生长的环境条件下对藻类的抑制效果 , 并根据长藻程度来评价漆膜抗藻性能。新制定的漆膜抗藻性能测试国家标准的主要内容及侧重点包括漆膜及相关漆膜的抗藻性能的测试及抗藻效果评价。 ASTM D5589 是漆膜抗藻性能测试方法中比较科学的成熟的方法 , 但在试验过程中发现还是有需要改进和完善的地方 , 或明确一些不够清晰的表述 , 规范操作程序 , 如接种前藻种的培养或活性问题 , 该法没有明确是否使用新鲜培养的藻种 , 也没有规定培养的时间。实验中发现用新鲜培养 7 ～ 14 天的藻种液 , 采用 1 ∶ 3 的 Allen 无机营养液洗涤并稀释藻种 , 可以满足测试藻类的营养要求 , 而且培养期间需要经常加入保湿液 , 经过试验 , 发现在空白对照的漆膜表面用 1 ∶ 3 的 Allen 营养液与 Allen 营养液保湿 , 藻类生长几乎没有差别 , 整个漆膜表面都覆盖了藻类 , 而且生长速度也没有明显差别 , 但用蒸馏水或去离子水作为保湿液 , 则藻类的生长稍微慢些 , 而且藻类的颜色绿中偏黄 , 显示蒸馏水或去离子水不适宜作为保湿液。 ASTM D5589 采用混合藻种接种 , 但考核藻种的可选择的余地过大 , 可能会导致不同测试人员和检测机构测试结果的可比性差 , 因此 , 新制定的国家标准将基础测试藻种固定 , 在测试过程中可以根据实际需要和特殊用途增加环境中分离的藻种 , 这样更能体现本标准的权威性和客观性 , 不同的检测机构的评价结果才能得到互认。根据藻类专家建议和藻种在我国的实际分布情况 , 抗藻产品的考核基础藻种宜以我国常出现的代表种 , 新制定的国家标准规定的考核基础藻种分别为单细胞藻类的小球藻 ATCC11468 、丝状绿藻类的 Ulothrix gigasATCC30443 、四尾栅藻 ( Scenedesmus quadricauda) ATCC11460 、丝状蓝绿藻类的颤藻 (Oscillatoria sp ) ATCC29135 。眉藻由于培养特征在 Allen 培养基和 Bold 培养基上很象真菌菌丝 , 因此 , 在丝状蓝绿藻中选择颤藻而弃用眉藻 , 检测人员易于掌握 , 并对最后的测试结果也较容易判断 , 有利于该检测标准的推广。而 SS 345 方法中藻种只用芬芳桔色藻 , 不够全面 , 在我国至少应选择几种常见的代表性藻种作为测试藻种 , 才能体现测试样品的抗藻性能。参照 SS 345 方法规定的光照强度 , 根据试验结果 , 国家标准采用光照强度为 1 000 ～ 3 000 lx, 比 SS 345 扩大了光照强度的范围 , 在这个光照强度范围内 , 藻类能够很好生长 , 满足该测试方法的要求。其他培养条件与 ASTM D5589 相同 , 这样就统一了培养条件 , 增强了各检测机构测试结果的可比性和重复性 , 加强了该标准的严肃性、科学性和权威性。漆膜的载体方面 , 增加了可选择的范围 , 可以选择铝板、玻璃、马口铁片、滤纸片等作为漆膜的载体 , 大小为 2 . 8 cm × 2 .8 cm × (0 . 3 ～ 1 . 0) mm 。这样有利于检测机构选择载体 , 试验发现 , 载体类型的不同不会影响测试样品的抗藻性能 , 因此本标准的载体选择余地较大 , 主要是考量制膜所需的载体能够方便得到。虽然滤纸片也可以用作载体 , 但滤纸硬度稍嫌不够 , 若要用水浸泡及老化处理 , 则选择其他硬度较强的载体 [ 8 ] 。标准空白样设置对于试验的有效性至关重要 , 只有当标准空白样表面藻类的生长面积大于 60% , 即抗藻性能评价等级达到 4 级时 , 本检测数据可靠 , 试验被判定有效 , 否则判定为无效 , 要重新进行试验。

5 　结　语

根据藻类的生长特点及分布情况 , 新制定的抗藻性能测试国家标准参考了美国和新加坡的抗藻性能试验方法 , 并结合我国的实际情况进行了必要的改进。吸收了这两个国家标准合理的先进的部分 , 而舍弃了其中不够规范部分 , 使该标准达到先进可行、易于操作的要求。通过该标准的制定 , 统一规范了测试方法 , 完善了涂料产品标准体系。该标准能真实反映漆膜的抗藻性能 , 具有较好的实用性和科学性。

湛江市赤坎区汇佳办公用品经营部

乌鲁木齐市海之韵美容美体馆

郴州市开发区天子佳人

江西省都昌县长寿粉丝厂

遵义市银和电子公司

济南飞触广告传媒有限公司

青州金鑫温室材料有限公司

徐州嘉德嘉暖通工程有限公司

ADORFE艾道弗润滑油

深圳惠惠雅检测技术服务有限公司