塑料（liào）材（cái）料在醫療衛生、建築材料、包裝材料、玩（wán）具製（zhì）造、電子電器、日常生活等行業得到了廣泛（fàn）的應用，但塑料材料在其表麵容易受到細菌的汙染，而有些細菌是具有致病性的，當人們接觸帶細菌的塑料材料後，會給（gěi）人們的身體健康帶來危害。在塑料材料中（zhōng）添加抗菌劑製得具有（yǒu）殺（shā）菌、抑菌的塑料材料，能保障人們在使用塑料（liào）材料的過程中使用安全。所（suǒ）以抗菌劑在塑料的使用中保障人們使用（yòng）安全，提高人們的生活（huó）品質具有重要意義，特別是在環保、健康意識日益增強的今天，為健康使用塑料材料提供新的技術支持。
塑料用抗菌劑的分（fèn）類及原理（lǐ）
       從目前的技（jì）術發展情況來看，塑料用抗菌劑主要可（kě）分為無機抗菌劑、有機抗菌劑、天然抗菌（jun1）劑及複合抗菌（jun1）劑四種類型。不同抗菌劑對同種病原菌（jun1）的抗菌作用（yòng）機理和（hé）有效性的不同，同種抗菌劑對於不同的病（bìng）原菌的抗（kàng）菌作用機製和抑製（zhì）範（fàn）圍也不同（tóng）。
無機抗菌劑
       無機抗菌劑主要（yào）包括成分、氧化物和多種化合物（wù），目（mù）前已開發應用的無機抗菌劑主要（yào）以（yǐ）銀、銅、鋅等離子和（hé）一些納米材料為主(如納（nà）米二氧化鈦等)。對於銀、銅、鋅金屬而言，它們主要是以離（lí）子狀態存在的，通（tōng）過離子交換或其他形式與載（zǎi）體結合，由於這些金屬離子有著與細菌或黴菌的活性酶中（zhōng）心強有力（lì）的結合能力，因而具有抗（kàng）菌能力。在這些金屬離子當中，銀的抗菌能力最好，而且銀的（de）殺菌作用（yòng）與它的價態有關，—般來說正三價的銀離子抗菌能力最強，正（zhèng）一價銀離子抗菌能力最（zuì）弱。銀的化學結構決定了它具有很好的抗菌（jun1）能（néng）力， 在一定波長光的（de）照射下，銀能起到催化活性中心的作用，可以使周圍空間產生原子氧，而原子氧可殺菌，銀離子可強（qiáng）烈地吸引細菌組織中的巰基，破壞細胞合成酶的活性，細菌就會被殺（shā）死，並且銀離子能從死菌（jun1）體中遊離出來，繼續與其他細菌接觸，進行殺菌，重（chóng）複進（jìn）行上述過程，循環利（lì）用，所以它具（jù）有持久（jiǔ）性。
       納米二氧化（huà）鈦是一種光催化殺菌機理，其氧化活性高，對人體無害，光照後能在短時間內殺死與其接觸的細菌。二氧化（huà）鈦的禁帶寬為3.2e V， 它吸收（shōu）了波長（zhǎng）小於387.5nm的近紫外光波後，價（jià）帶中的電子就會被（bèi）發到導帶，形（xíng）成帶負電荷的高（gāo）活性電子，同時在（zài）價帶上也產生帶有正電荷的空穴。在（zài）電場作（zuò）用下， 電子-空（kōng）穴對發生分（fèn）離（lí）而遷移到二氧（yǎng）化鈦表麵上的不同位置。分（fèn）布在二氧（yǎng）化鈦表麵的空穴（xué）與吸附（fù）在表麵的OH—，H2O氧化成•OH自由基。而高（gāo）活性電子則具有強的還原能力，可將二氧化鈦表麵的（de）氧還原成O2—，也將水中的金屬離子還原（yuán）。•OH自由（yóu）基的氧（yǎng）化能力最強可不加選擇地（dì）使有機物全部氧化降解，包括穿透細胞膜（mó），破壞膜結（jié）構使細菌和病（bìng）毒分解，又能降解細胞產生的毒（dú）素，這是一般的抗菌（jun1）劑沒有的功能（néng）。由於納米（mǐ）二氧化（huà）鈦可以作用於一切有機物質，因此其抗菌譜比金屬離子的（de）抗菌譜更（gèng）廣。
有機抗菌劑
       有機抗菌劑種類多達500多種，但常用的隻有幾十種。有（yǒu）機抗菌劑主（zhǔ）要包括： 有機金屬類，如五氯酚鋅;有機鹵代（dài）物，如五氯酚鈉;醇、酚、醚類，如乙醇、對（duì）硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等;醛（quán）、酮、醌類，如戊二（èr）醛、鄰羥基環戊烯二酮、四氯對醌;酸及鹽類，如山梨酸;酯類，如富馬酸（suān）二甲（jiǎ）酯;腈類，如百菌清（qīng）;胍（guā）類，如氯已啶;有機硝基化合物（wù）類，如呋喃西林（lín）;有（yǒu）機磷及有機砷類（lèi），如月桂（guì）胂。此外，還有（yǒu）呋喃類、吡咯類、咪唑類、噻唑啉類、苯並呋（fū）喃（nán）類（lèi）、苯並噻唑類等雜環類抗菌劑。這些抗菌劑根據（jù）其（qí）用途，又可（kě）分為殺菌劑、防腐劑（jì）和防黴防藻劑（jì）。殺菌劑是指可效地殺死微生（shēng）物的抗菌劑，主要有季銨鹽、乙醇（chún）、雙（shuāng）胍類化合物等，防塑料長黴生藻變（biàn）質的抗（kàng）菌劑，主要有（yǒu）吡啶、咪唑、鹵代烷及碘化（huà）物等。有機抗菌劑用於塑料主要有如下不足：毒性安全性較差（chà），會產生微（wēi）生物（wù）耐藥（yào）性;耐（nài）熱（rè）性不佳，遇熱、光等較易揮發，或氧化、分解，導致抗（kàng）菌壽命短;在塑料高溫、高壓、高剪切加工條件下（xià）不穩定，效果降低乃至失效，甚至產（chǎn）生有毒副產物等。
       一般認為有機抗菌劑的作（zuò）用機理有如下三個方麵：一是作（zuò）用於細胞（bāo）壁和細胞膜（mó）係統;二是作用於生化反應酶或其他活性物（wù）質（zhì）;三是作用於遺傳物質或遺傳微粒結構。細（xì）胞壁的合成等（děng）。對（duì）於透明抗菌塑料製品中（zhōng）常用的抗菌劑三氯新，其抗（kàng）菌作用主要在細胞膜，可直接破壞細胞膜，當三氯新以（yǐ）高濃度存在時，可造（zào）成細胞中的（de）蛋白質及核酸的不可（kě）逆轉變，導致低分子量的細胞內容物（wù）滲出，致使細胞（bāo）死亡。
天然抗菌劑
       天然抗（kàng）菌劑中屬動物類的主要（yào）有甲殼質和殼聚糖，屬植物類的有（yǒu）檜柏、 艾蒿、 蘆薈等（děng） 。甲殼質和殼聚糖主要是（shì）從蟹、蝦殼、貝類和昆（kūn）蟲的外（wài）皮等（děng）中提煉精製而得，殼（ké）聚糖的抗菌機理主要是分子（zǐ）內含有活性基團—NH2它對多種菌類表現出抗菌性能。在酸性條（tiáo）件下，殼聚糖分（fèn）子中的HN3+與細（xì）胞壁（bì）解離出（chū）的陰離子結（jié）合，阻礙細胞壁的生物合成（chéng），阻止細（xì）胞壁內外物質的輸送，從而阻止細菌的大量（liàng）繁殖。天然抗菌劑完全是從天然食物或植物中提取，可直接使用（yòng）。在生產和使用過（guò）程中，對人畜或環境一般不產生汙染，生物相容性好，因而受到青睞。但其抗菌功能有限，做不到長效（xiào）;且耐熱性較差，往往在150-180℃就開始碳化分解，應用範圍受到極大限製。
       值得指出（chū）的是（shì）山梨酸是一種從植（zhí）物中分離出來的天然物質，其分解溫度（dù）在（zài）270℃以上（shàng）， 對細菌（jun1）也有（yǒu）廣潛的抑製性能（néng）。山梨酸（suān）的最低抑菌濃度為500-1000ppm，而且無毒無味無刺激性，可添（tiān）加在聚氯乙烯中（zhōng）製備聚氯乙烯薄膜，用於食品包裝。
複合抗菌劑
       複合抗菌劑是為了改善某種（zhǒng）單一抗菌劑（jì）的抗菌性能缺點，結合其他抗菌劑（jì）抗菌（jun1）性能方麵的優點，將兩者結合起來，使之具有更加強的抗菌功能並可延長材料的抗菌時間。如為了克（kè）服無機抗菌劑抗菌譜的局限性（xìng）、離子變色問題及有機抗菌劑易洗脫、耐熱性能等方麵的不足， 常采用有機和無機及親水性物質複配（pèi）的方式，製（zhì）備複合抗菌劑。通常複合抗菌劑有無機/無機、無機/有機、有機（jī）/有機等多（duō）種複配方式。如我國海爾科化（huà）工程塑（sù）料國家工程研究中心（xīn）開發的有機抗菌劑和無機抗（kàng）菌劑複合的抗菌劑.克服了抗菌劑功能單一的問題。另外，在食品（pǐn）包（bāo）裝薄膜中（zhōng）可以將納米二氧化鈦添（tiān）加到無機銀係抗菌劑（jì）中，解決了銀係抗菌劑的抗菌效（xiào）果緩慢（màn）的問題。
國外塑（sù）料用抗（kàng）菌劑研發（fā）進展（zhǎn）
       抗（kàng）菌塑料的應用始於上個世紀八十年代初， 日本在這方麵屬於發展較快的國家，1983年日本品川（chuān）燃料公司率先推出無機抗菌劑的工（gōng）業化產品，1984年後鍾（zhōng）紡也推出抗（kàng）菌劑，到上世紀九十年代初（chū）天然製品類抗菌防黴劑也開（kāi）始在日本（běn）商品化。此後日本抗菌塑料進入一（yī）個快速發展時期，規模化生產（chǎn）銀係抗菌（jun1）劑。舉例來說（shuō），1996年日本東亞公（gōng）司（sī）合（hé）成公司的專利產品Novaron AG為銀係抗菌劑，適（shì）用於膜製（zhì）品、纖（xiān）維製品。目前（qián），石塚硝子、品川燃料 、 東亞合成、鍾紡和鬆（sōng）下等幾大製造商的抗菌劑產能很大。品川燃料的的塑（sù）料抗菌劑是是沸石負（fù）載的銀等金屬離子（zǐ）。2008年抗菌（jun1）劑的年產能為2500t。化學品生產巨頭東亞合成株式（shì）會社的的塑料用抗菌（jun1）劑是銀係無（wú）機亞微米顆粒，2008年年產能達800t。鬆下（xià）產品以載銀（yín）氧化鋅（xīn）為主要成分，2008年年（nián）產量達650t。
      目前，日本抗（kàng）菌製品技術協議會抗菌劑和抗菌塑料（liào）的研製、生產和用戶等企業會員已達250多家，抗菌塑料幾（jǐ）乎覆蓋所有主要塑料（liào）品種。日本（běn）已將今後發展的目光投到歐美抗菌塑料產品市場，預計海外市（shì）場將是其國內市場的20倍（bèi）。他們也極大地關注中國抗菌塑料近（jìn）來的（de）迅速發展，紛紛準（zhǔn）備搶灘中國市場。
       美國ARP(Allied Resinous Products)公（gōng）司開發的抗菌劑Bacticlean是一種有機抗菌劑， 能在277℃的加工溫度下與大多數塑料進行混合。用Bacticlean製成的製品，可用於防止大範圍內（nèi）的革蘭氏（shì）陽性（xìng）和革蘭氏陰性細菌、真菌、酵母的生長（zhǎng）。Bacticlean抗菌劑可通（tōng）過遷移作用到達塑料製品的表麵，形成抗（kàng）細菌的保護層，從（cóng）而在聚合物表麵起到抗菌作用。在正（zhèng）常使用中，表麵層被清洗後，Bacticlean會再遷移（yí）到表（biǎo）麵，以達到平衡狀態。美國杜邦公（gōng）司推出了一種新（xīn）的粉末型抗菌（jun1）劑AMPs，商標為IvtcroFree，能滿足纖維、塑料、化妝品和薄膜製品的抗菌需要。AMPs不（bú）同（tóng）於有機添加劑和簡單的表麵處理，作為一種無機化學品，AMPs可以直接配到各種體係中，並提供長期的抗菌活性。AMPs 利用一種（zhǒng）獨特的核—殼結構，使核微粒被一層特別（bié）的抗菌塗（tú）層包裹著（zhe），用於抑製微生物的繁殖（zhí）。這種粉（fěn）劑可應用於需（xū）要長期抗菌保（bǎo）護的（de）塑料製品中。核微粒有效地增加了活性組分的表麵積，從而（ér）減少了抗菌（jun1）劑的用量 這不僅對環境有利，而（ér）且更經濟，而較低的（de）抗（kàng）菌劑用量也（yě）降低了抗菌劑對（duì）色澤和不透明度的（de）影響。
       瑞士汽巴精細化學品公司最近推出了（le）一（yī）種適（shì）合於（yú）食品包裝用的（de）銀係無機（jī）抗菌劑，特別適合於透明製品，該產品的名（míng）稱為CibalrgaguardB5000，已獲（huò）美國食品和（hé）藥物管理局(F D A)的批準，可與食品直接接觸。這種新（xīn）型無機抗菌劑還滿足美國環境保護局（jú）(EPA )的聯邦殺蟲劑、殺菌劑和殺鼠劑（jì）法規（guī）(FIFRA)的要求，可用於各種塑料製品，如塑（sù）料薄膜（mó）、塑料片（piàn）材和板材（cái）、注塑製（zhì）品、塗層（céng）和複合製品。
 國內塑料用抗（kàng）菌劑的研發進展 
       我國從事（shì）塑料用抗菌劑的（de）研（yán）究始於上世紀（jì）九十年代中期，在抗菌劑應用取得突（tū）破性進展是（shì）在上世紀九十年代末。1998年中科院化學所工程塑料國家工程研究中心與海爾集團合作，合（hé）資成立海爾科化工程塑料國家工程研究中心有限（xiàn）公司，使工程中心在材（cái）料科學和生（shēng）命科學、化學等多學科交叉領域經過多年潛心研究取得的抗菌材料成果進一步完善，並推向（xiàng）市場。經過五年（nián）多在抗菌劑、抗菌塑料和抗菌（jun1）家電的（de）係列研（yán）究後，終於在海（hǎi）爾集團得到了成功應用，率先推出中國抗菌家電製品（pǐn）。
       成都交大晶宇科技（jì）公司依托西南交通大學高分子材（cái）料研究所（suǒ）和四（sì）川省低維複（fù）合材料工程技術研究（jiū）中（zhōng）心，在國內率先研製成了氧化鋅晶須/納米複合抗菌劑;該抗菌劑不（bú）僅具有高效（xiào）廣譜的抗菌效果，而且具有高溫加工不變色的優（yōu）點。並研發（fā）出AT係列（liè）抗菌塑料母粒。該抗菌（jun1）劑對塑料薄（báo）膜等製品的顏色和透明度均無任何影響（xiǎng），耐溫性可達250℃以上。中科院江蘇泰興納米（mǐ）材料廠研發了以磷酸複鹽為載體的銀係無機抗菌劑，產品為白（bái）色粉末狀，粒徑小於0.5μm，比表麵積大。其特點是高（gāo）效廣譜抗菌（jun1）性、高（gāo）度透明性、耐高溫，與樹脂的相容性好於沸石型和矽膠（jiāo）型抗菌劑，且毒性（xìng）低。
       北京賽特瑞科技發展公司與中國科學院（yuàn）和中國紡織科（kē）學研究院合作（zuò），研發了（le）納米層狀銀（yín）係（xì）無機抗菌複合（hé）功能母粒。母粒（lì）在成（chéng）品中的相容性、分（fèn）散性良（liáng）好，添加量少。采用該（gāi）種母粒共混紡絲的纖維耐洗滌、耐光照、耐高（gāo）溫，可染性、可紡性好，廣譜抗菌、抗菌持久（jiǔ）。抗菌母粒的粉體添加量為20%、15%、10%等不（bú）同比例，品種有塑料（liào）母粒及紡絲母粒兩大類（lèi），如PP、PE、PS、ABS、滌綸、錦綸（lún）、丙綸等。
       華（huá）東理工大學材料工程學院也推出了自主研製的（de）抗菌劑FUMAT係（xì）列產品，以及係列抗菌母料（liào）。這種抗菌劑以鋅、銀、銅為（wéi）主要原料（liào），以無機填料為載體，產（chǎn）品呈白色粉體（tǐ），具有廣譜抗菌性、耐光照不變色、安全無毒等特點。
       北京燕山石化高新公司在固態（tài）離子（zǐ）交換法對沸石（shí）進行改性的基礎（chǔ）上，發明了一種通過固相體係交換金屬離子的新方法（fǎ），使銀一（yī）氨絡合物能有效地嵌入沸石微（wēi）孔內部，弱化了銀離（lí）子的光敏效應。與此同時，固相方法的引入克服了傳統溶液體（tǐ）係交換中的熱力學（xué）平（píng）衡障礙， 使金（jīn）屬離子的交換度得到較（jiào）大程度的提高。 實（shí）驗表明，本方法得（dé）到的抗菌劑（jì）具有抗菌性強、 對熱（rè）和紫外線比較穩（wěn）定的特（tè）點。
       廣（guǎng）州NCM公司研究出無機抗菌劑NR，它以銀或鋅為抗菌活性物質，離（lí）子（zǐ）交換樹脂為（wéi）載體，具有廣譜抗（kàng）菌功（gōng）效、穩定性高、變色性小（xiǎo）等特點。它與傳統的有機和（hé）銀基無機抗菌劑比較（jiào），抗菌時效長，毒性低，具有優異的熱（rè）穩（wěn）定性、化學穩定性以及與塑料原料優異的相容性。
       石家莊神威包裝有限公司采用（yòng）分子組裝抗菌技術，試製成功國（guó）內首批可用於食品、化妝（zhuāng）品、藥品等多種包裝領域的抗菌塑料（liào）瓶。分子組裝抗菌技術屬於第三代的抗（kàng）菌技術，可避免重金屬汙染、耐熱性差（chà）、抗（kàng）菌持續時間短等弊端;具有高效廣（guǎng）譜、安全無毒、效果持久、成本低等特（tè）點。
       西南科技大學馮起（qǐ）明等發明了一種（zhǒng）載Cu2+係（xì）列多孔非金屬礦抗菌劑，並對PP塑料材料進行了應用研究，取得了較好的效果。
結（jié）語
       塑料用（yòng）抗菌（jun1）劑作為一種新型的塑料添加劑，其應（yīng）用量在迅（xùn）速增加，從目前的情況來看，日（rì）本、歐美處於領先（xiān）地位，國內相關研究單（dān）位及生產（chǎn）企業正在奮起直追，而且發展迅速。展望塑料用抗菌（jun1）劑的發（fā）展（zhǎn）趨勢，研究生產出理想的塑料用（yòng）抗菌劑，具有即效、廣譜、長效、穩定及安全的抗菌（jun1）效果，而且要適應塑料成型加（jiā）工的高溫高壓的條件及較低的成本成為重中之重。
       然而，現（xiàn）有的塑料抗菌劑（jì），無（wú）論是無機、有機抗菌劑，還是天（tiān）然（rán）或複合抗菌劑（jì），均沒有達到理想的要求。未來發展的主要方向是複合抗菌劑及（jí）高（gāo）分子抗菌劑的研發，即將具（jù）有不同特點的（de）抗（kàng）菌劑進行複配，使其發（fā）揮各自的協同效應，高分子抗菌劑是將（jiāng）具有抗菌功（gōng）能的（de）基團與高分子進行接技或嵌段共聚，形成具有永久抗菌效果的材料，該材料可以直接加工成製（zhì）品（pǐn）或與其它樹（shù）脂共混得到抗菌塑料。
       目前（qián），抗（kàng）菌塑料的研究在我國（guó）正麵臨著重大（dà）的機遇和挑戰。2003年，我國曾遭受到較嚴重的SARS病毒感染，2009年我國大部分省市經曆了甲流病毒的威脅。病毒給人（rén）們的健康造成了嚴重（chóng）威脅，麵對這樣的（de）災害，如何研發出性能更優越的塑料用抗菌劑，滿足市場對抗菌（jun1）塑料的需要仍是大家麵臨的重要課題（tí）。

文章來源：中塑（sù）在線（xiàn）

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