塑料材料在医疗卫（wèi）生（shēng）、建筑材料、包装材料、玩具制（zhì）造、电子电器、日常生活等（děng）行业得到了广（guǎng）泛的应用，但塑料材料在其表面容易（yì）受到细（xì）菌的污（wū）染，而有些细菌是（shì）具有致病性的，当人们接触带细菌的塑料材料后，会给人们的身体（tǐ）健康带来危（wēi）害。在塑料材料中添加抗菌剂（jì）制得具有杀菌、抑菌的塑料材料，能保障人（rén）们（men）在使用（yòng）塑料材料（liào）的过程中（zhōng）使用安全。所以抗菌剂在塑（sù）料的（de）使用中保障人（rén）们使（shǐ）用安全，提高（gāo）人们的生活品（pǐn）质（zhì）具有重要意（yì）义，特别是在环保、健康意识（shí）日益增强的今天，为健（jiàn）康（kāng）使用塑料材料提供新的技术支持。
塑料（liào）用抗菌剂（jì）的分类及原理
       从目前的技术（shù）发（fā）展（zhǎn）情况来看（kàn），塑料（liào）用（yòng）抗菌剂主要可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌（jun1）剂及复合（hé）抗菌剂四种类型。不同抗菌剂对同种病原菌的抗菌作用机理和有效（xiào）性的不同，同种抗菌剂对于不同的病原菌（jun1）的抗菌作用机制和抑制范围（wéi）也不同。
无机抗菌剂（jì）
       无机（jī）抗菌剂主（zhǔ）要包括成分、氧化（huà）物（wù）和多种化合物，目前已开发应用的无机抗菌剂主要以银、铜、锌等离子和一些纳米材料（liào）为主(如（rú）纳米二氧化钛等)。对于银、铜、锌金属而言（yán），它（tā）们（men）主（zhǔ）要是以离子状态存在的（de），通过离子交换或其（qí）他形式与载体结合，由于这（zhè）些（xiē）金属离子有着与细菌（jun1）或（huò）霉菌（jun1）的活性酶中（zhōng）心强有力的结合能力，因而（ér）具有抗菌能力。在（zài）这些金属离子当中，银的抗菌能力最好，而且银的杀菌作用与它的价态有关，—般来说正三价的银离子抗菌能力最强，正一（yī）价银离子抗菌能力最弱。银的化学结构（gòu）决定了它具（jù）有很好的（de）抗菌能力， 在一定波（bō）长光的照射下（xià），银能起（qǐ）到催化活性中心（xīn）的作用，可以使（shǐ）周围空间产生原子（zǐ）氧，而原子氧可杀菌，银（yín）离子可强烈地吸引细菌组织中的（de）巯基，破坏细胞合成酶的活性，细（xì）菌就会（huì）被杀死，并且银离子能从死（sǐ）菌体中游离出来，继续（xù）与其他细菌接触，进行杀菌，重复进行上述过程，循环利用，所以它具有持久性。
       纳米二氧（yǎng）化钛是一种光（guāng）催化杀菌机理（lǐ），其氧化活性高，对人体无害，光照后能在（zài）短时间内杀死与其接触的细菌。二氧化钛的禁带宽为3.2e V， 它吸收了波长小于387.5nm的（de）近（jìn）紫外光波后，价带中的电子就会被发到导带，形成带负电荷（hé）的高活性电子，同时在价带上也产生带（dài）有正电荷（hé）的空穴。在电场作用下， 电（diàn）子-空穴对发生分（fèn）离而迁移到二氧化钛表面上的不（bú）同位置。分布在二氧化钛表面的空穴与吸附在表面的OH—，H2O氧化成•OH自由基。而高活性电（diàn）子（zǐ）则具有强的还原能力，可将（jiāng）二氧化钛表面的氧还原成O2—，也将水中的（de）金（jīn）属（shǔ）离子还原。•OH自由基的氧化能力最强可不加选择地使有（yǒu）机物全部氧（yǎng）化降解，包括穿透细胞膜，破坏膜结构使细菌和病毒分解，又能降解细胞产生（shēng）的毒素，这是一般的抗菌剂没有（yǒu）的功能。由于纳米二氧（yǎng）化钛可（kě）以作用于一切有机物质，因此其抗菌（jun1）谱比金（jīn）属离（lí）子的抗菌谱更（gèng）广。
有机抗菌（jun1）剂（jì）
       有（yǒu）机抗菌剂种类多达500多种，但常用的只有几十种。有机抗菌剂主要包括： 有机金（jīn）属类，如五氯酚锌（xīn）;有机卤（lǔ）代物，如五氯酚钠;醇、酚、醚类，如乙醇、对硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等;醛、酮、醌类，如戊二醛、邻羟基环戊烯二酮、四氯（lǜ）对醌;酸及盐类，如山梨酸;酯类，如（rú）富马酸二（èr）甲酯;腈类，如百（bǎi）菌清;胍类，如氯已啶;有机（jī）硝基化合物类，如呋喃西林;有（yǒu）机磷及有机砷类，如月桂胂（shèn）。此外，还有呋喃类、吡咯类、咪唑（zuò）类、噻唑啉类、苯并呋（fū）喃类、苯并噻（sāi）唑类等（děng）杂环类抗菌（jun1）剂（jì）。这些抗菌剂根（gēn）据其用途（tú），又可分为杀菌剂、防（fáng）腐剂和（hé）防霉防藻剂。杀（shā）菌（jun1）剂是指可效地杀死微生物（wù）的抗菌（jun1）剂，主要（yào）有季铵盐、乙醇、双胍类化合物等，防塑（sù）料长霉生藻变质的（de）抗菌剂，主要有吡啶、咪唑、卤代烷（wán）及碘化物等。有机（jī）抗菌剂用于塑料主要有如下不足：毒性安全性较差，会产生微生物耐药性;耐热性不佳，遇（yù）热、光等较易（yì）挥发，或氧（yǎng）化、分解，导致抗（kàng）菌寿命（mìng）短;在塑料高温、高压、高剪切加工条（tiáo）件下不稳定，效果降低（dī）乃至失（shī）效，甚至产生有毒副产物等。
       一般认为（wéi）有机抗菌剂的作用机理有如下三个方面：一是作用于细（xì）胞壁和细胞膜系统;二是作用于生化反应酶或其他活性物质;三是作用于遗传物质或遗（yí）传微粒结构。细胞壁的合成等（děng）。对于透明抗菌塑料制品中常用的抗（kàng）菌（jun1）剂（jì）三氯新，其抗菌作用主（zhǔ）要在细胞膜，可直接破坏细胞膜，当三氯新以高浓度（dù）存在时，可造成细胞中的蛋白质及核酸的不（bú）可（kě）逆转变，导致低分子量的细胞内容物渗出，致使细胞死亡。
天然抗菌剂
       天然抗菌剂中属动物类的（de）主要有甲壳质和壳聚糖（táng），属（shǔ）植物类的有桧柏、 艾蒿、 芦荟等 。甲壳质和壳聚糖主要是从蟹、虾壳、贝（bèi）类和（hé）昆虫的外皮等中提炼精制而得，壳（ké）聚（jù）糖的抗菌机理主要是分子内含有活性基团—NH2它对（duì）多种菌类表现（xiàn）出抗菌性能（néng）。在酸性条件（jiàn）下，壳聚糖分子中的HN3+与细胞壁解离出的阴离子结合，阻碍细胞（bāo）壁的生物合成，阻止细（xì）胞壁内（nèi）外物（wù）质的输送，从而阻止细菌的大量（liàng）繁殖（zhí）。天然抗菌剂完全是从（cóng）天然食物或植物中提取，可直接使用。在生（shēng）产和使用过程中（zhōng），对人畜或环境一般不产生污染，生物相容性（xìng）好，因（yīn）而受到青睐。但其抗菌功能有限，做不到长效;且耐热性较差，往往在150-180℃就开始碳化分（fèn）解，应用范围受到极大限制。
       值得指出的是山梨酸是一种从植物中分离出来的天然物质，其分解温（wēn）度在270℃以上， 对细菌也有广潜的抑制性能。山梨酸的最低抑菌浓度（dù）为500-1000ppm，而且无毒无味无刺激性（xìng），可添加（jiā）在聚氯乙烯中制备聚氯乙烯薄膜，用于食品包装。
复（fù）合抗菌剂
       复合抗菌剂是为了改善某种单一抗菌剂的抗菌性能缺点，结合其他抗菌剂抗菌（jun1）性能方面的优点（diǎn），将两者结合起来，使之具有更加（jiā）强（qiáng）的抗菌功能并可延长（zhǎng）材料的抗菌时间。如为了克服无机抗菌剂（jì）抗菌谱的局限性、离子变色问题（tí）及有机抗菌剂易洗脱、耐（nài）热性能等方面的不足， 常采用有机（jī）和无机及亲水性物质复配的方式，制备复合抗菌剂。通常复合抗菌剂有无机/无机、无机/有机、有机/有机等（děng）多种复配方式。如我（wǒ）国海尔科化工程塑料国家工程研究中心开发的有（yǒu）机抗菌剂和（hé）无（wú）机抗菌剂复合的抗菌（jun1）剂.克服了抗（kàng）菌（jun1）剂功能单（dān）一的问题（tí）。另外，在食品包装薄（báo）膜（mó）中可以将纳米二（èr）氧化钛添加到无机银系抗菌剂中，解决了银（yín）系抗（kàng）菌剂的抗菌效果（guǒ）缓慢的（de）问题。
国外塑料用抗菌剂研发进展
       抗菌塑料（liào）的应用始于上个世纪八十年代初， 日本在这方面属（shǔ）于发展（zhǎn）较快的国家，1983年日本品川燃料公司率先推出无机抗（kàng）菌剂的工（gōng）业（yè）化产品，1984年后（hòu）钟纺（fǎng）也（yě）推（tuī）出抗菌剂，到上世纪九十年代初天然制品类抗菌防霉剂也开始在日本商品化。此后日本抗菌塑料进入一个快速发展时期，规模化生产银系抗（kàng）菌（jun1）剂（jì）。举（jǔ）例来说（shuō），1996年日本东亚公司合成公司的专利产品Novaron AG为银（yín）系抗菌剂，适用于膜制品、纤维制品。目前，石冢硝子、品川燃料 、 东亚（yà）合成（chéng）、锺纺和松下等几大制造商的抗菌剂产能很大（dà）。品川燃料的的塑料抗菌剂是是沸石（shí）负（fù）载（zǎi）的银等（děng）金属离子。2008年抗菌剂的年产能为2500t。化学品生产巨头东亚合成株式会（huì）社的（de）的塑料用抗（kàng）菌剂是银系无机亚（yà）微（wēi）米颗粒，2008年年产能达800t。松下产品以载银（yín）氧化锌为主要成分，2008年年产量达650t。
      目前，日本抗菌制品技术协议会抗菌剂和抗菌塑料的研制、生产和用户（hù）等企业会员已达250多家，抗菌塑料几乎覆盖所有主要塑料品种。日本已将今（jīn）后发展的目光投到欧美抗菌（jun1）塑料产（chǎn）品市场，预计海（hǎi）外市场将是其国内市场（chǎng）的20倍。他们也极大地关注中国抗菌塑料近来的（de）迅速发展，纷纷准备抢滩中国市场。
       美国ARP(Allied Resinous Products)公司开发的抗菌剂Bacticlean是一种有机抗菌剂， 能在277℃的加工温（wēn）度下与大多数塑料进行混合。用Bacticlean制成（chéng）的制品，可用于防止大范围内的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌、酵母的生长。Bacticlean抗菌剂可通过迁移作用到达塑（sù）料制品的表面，形成抗细菌（jun1）的保护层，从而在聚合物表面（miàn）起到抗（kàng）菌作用。在正常使用中，表面层被清洗后，Bacticlean会再迁移到表面，以达到平衡状态。美国杜邦公司推出了一种新的粉末型抗菌剂AMPs，商标为IvtcroFree，能满足纤（xiān）维、塑料、化妆品和薄膜制品的抗菌需要。AMPs不同于有机添加剂和简单的表面处理，作为一种无（wú）机化（huà）学品，AMPs可以直接配到各种体系中，并提供长期的抗菌活性（xìng）。AMPs 利用一种独（dú）特的核—壳结构，使核微粒被一层特别的抗菌涂层包裹着，用于抑制微生物的繁殖。这种粉剂可应用于需要长期抗菌（jun1）保护（hù）的塑料制品中。核微粒有效地（dì）增加（jiā）了活性组分的表面积，从而减少了抗菌（jun1）剂的用量 这（zhè）不仅对环境有利，而（ér）且更经济（jì），而较低的抗菌剂（jì）用量也降低了抗菌剂对（duì）色泽（zé）和不透明度（dù）的影响。
       瑞（ruì）士汽巴精细化学品公司最近推出了一种适合于食品（pǐn）包装用的银系（xì）无机抗菌剂（jì），特别适合于透明制品，该产品的名称为CibalrgaguardB5000，已获美国食品和药物管理局(F D A)的批准，可与食品直接接触。这种新型无机抗菌剂还满足美国环境保护局(EPA )的联邦杀虫剂、杀菌剂和杀鼠剂法规(FIFRA)的要求，可用于各种塑料制品，如塑料薄膜、塑料片材和板材、注塑制品、涂层和复（fù）合制品。
 国内塑料用抗（kàng）菌剂（jì）的研发进展 
       我国从事（shì）塑（sù）料用抗菌剂的研究始于上世纪（jì）九十年（nián）代中期（qī），在抗菌剂应用取得突破性进展是在上世纪九十年代末。1998年中科院化学所工程塑（sù）料国家工（gōng）程研究中心与海尔集团合作，合资成立海尔科化工程塑料国家工程研（yán）究中（zhōng）心有限公司，使工程中心在材料科（kē）学和生命科学、化学等多学科交叉领域经过多年潜心研究取得的抗菌材料成（chéng）果进一步完善，并（bìng）推向市场。经过（guò）五年多在抗菌剂、抗菌塑料和抗菌家电的系列研究后，终于在海尔集团得到了成功（gōng）应用，率先推（tuī）出中国抗菌家电制品。
       成都交大晶宇科技公司依托西南交通大学高分子材料（liào）研（yán）究所和四川省低维复合材料工程技术（shù）研究中（zhōng）心，在国内率先研制成了氧化锌晶须/纳米复合抗菌剂;该抗菌剂不仅具（jù）有高效（xiào）广谱的抗菌效果，而且具有高温加工不变色的优点。并研发出（chū）AT系列抗菌塑料母粒。该抗菌剂对塑料薄膜等制品（pǐn）的颜色和透（tòu）明度均无任何影响，耐温性可达250℃以上。中科院江苏泰兴纳米材料厂研发了以磷酸复盐为载体（tǐ）的银（yín）系无机抗菌剂（jì），产品为白色粉（fěn）末状，粒径小于0.5μm，比表面（miàn）积大。其特点是高效广谱抗菌（jun1）性、高度透明性、耐高温，与树脂的（de）相容性好于（yú）沸石型和硅胶型（xíng）抗菌剂（jì），且（qiě）毒性低。
       北京（jīng）赛特瑞科技发展公司与中国科学院和中国纺（fǎng）织科学研究院合作，研发了（le）纳米层状银系无机抗菌复合功能母粒。母粒（lì）在成品中的相容性、分散性良好（hǎo），添加量少。采用该种母粒共混纺丝的纤维耐（nài）洗涤、耐（nài）光照、耐高温，可染性、可纺性（xìng）好，广谱抗菌、抗菌（jun1）持久。抗菌母粒的粉体添加量为20%、15%、10%等不同比例，品种（zhǒng）有塑料母粒及纺（fǎng）丝母粒两大类，如PP、PE、PS、ABS、涤（dí）纶、锦（jǐn）纶、丙纶等。
       华东理（lǐ）工大（dà）学材料（liào）工（gōng）程学院也推出了自主研（yán）制的（de）抗（kàng）菌剂FUMAT系列（liè）产品，以及系列抗（kàng）菌母料。这种抗菌剂以锌、银、铜为主要原（yuán）料，以无机填料为载体，产品呈白色（sè）粉体，具（jù）有广谱抗菌性、耐（nài）光照不变色（sè）、安全无毒等特点。
       北京燕山石化高新公（gōng）司在固态离子交换法对沸石进行改性的基础上，发明了一种通过固相体系交换金属离子的新方法，使银一氨络合物能有效地嵌入沸石微孔内部（bù），弱（ruò）化了银离子的光敏效应。与此（cǐ）同时，固相方（fāng）法的引入克（kè）服了传统溶液体系交换中的（de）热力学平衡障（zhàng）碍， 使金属离子的（de）交换度得（dé）到较大程度（dù）的（de）提高。 实验表明，本方法得到的抗（kàng）菌剂具有抗菌（jun1）性强、 对热和紫外线比（bǐ）较稳定的特点。
       广州NCM公司研究出无机（jī）抗菌剂NR，它以银或锌为抗菌活性（xìng）物质，离子交换树脂为载体，具（jù）有广谱抗（kàng）菌功效、稳定性高、变色性小等特点。它（tā）与传统的有机和银基无（wú）机抗菌剂比较，抗菌时效长，毒性低，具有优异的热稳定性、化学稳定性以及与塑料原料优异的相容性（xìng）。
       石家庄神威包（bāo）装有限（xiàn）公司采用分子组装抗菌技术，试制成（chéng）功国内首批可用于食品、化妆品、药品等多种包装领域的抗菌塑料瓶。分子组装抗菌（jun1）技术属于第（dì）三代的抗菌技术，可避免重金属污染、耐（nài）热性差、抗菌持续时（shí）间短等弊（bì）端;具（jù）有高效广谱、安全无毒、效果持久、成本低等特点（diǎn）。
       西南科技大学冯起明等发明了一种载Cu2+系列多孔非金属矿抗（kàng）菌剂，并对PP塑料材（cái）料进行了应（yīng）用研究，取得了较好的效（xiào）果。
结语（yǔ）
       塑料用抗菌剂作（zuò）为一种（zhǒng）新型的塑料添（tiān）加剂，其应用量在迅速增加，从目前的情况来看，日本、欧美（měi）处于领先地位，国内相关研究单（dān）位（wèi）及生产企业正在奋起直追，而且发展迅速。展望塑料（liào）用抗菌剂的发展趋势，研究生产出理想的塑料（liào）用抗菌剂，具（jù）有即效、广谱、长效（xiào）、稳定及安全的抗（kàng）菌效果，而且要适应塑料成型加工的高温高压的条件及较低（dī）的成（chéng）本成为重中之重。
       然而，现有（yǒu）的塑料（liào）抗菌剂，无论（lùn）是无机、有机抗菌剂，还是天然或复合（hé）抗菌剂，均没有达到理想的要（yào）求。未来发展的主要方向是复合抗（kàng）菌剂及高分子抗菌剂的研发，即（jí）将具（jù）有不同特（tè）点的抗菌剂进行（háng）复配，使其发挥（huī）各自的协（xié）同效应，高分子抗菌（jun1）剂是将具有（yǒu）抗菌功能的基团与高分子进行接技或（huò）嵌段共聚，形成具有永久抗菌效果的材料，该（gāi）材料可以直接加工成制品或与其它树脂共混得（dé）到抗菌（jun1）塑（sù）料（liào）。
       目前，抗菌塑料的研究在我国正面临着重大的机遇和挑战。2003年，我国曾遭受到较严（yán）重的SARS病毒感染，2009年我国（guó）大部（bù）分省市经（jīng）历了甲流病（bìng）毒的威胁。病毒给人们的健康造成了严重威胁，面对这样的灾害，如何研发（fā）出（chū）性能更优（yōu）越的塑料用抗（kàng）菌剂，满足市（shì）场对抗菌塑料的需要仍是大家面临的重要课题（tí）。

文章来源（yuán）：中塑在线

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