抗菌塑料的研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展（2013年）

       近年來，隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強(qiáng)，人們應(yīng)用抗菌劑研發(fā)出抗菌材料和抗菌制品，使其帶有“抗菌衛(wèi)生”的自潔功能。從國內(nèi)外抗菌材料的發(fā)展情況來看，抗菌塑料是發(fā)展較快、應(yīng)用廣范的抗菌材料，這與塑料等合成樹脂的迅速發(fā)展是密切相關(guān)的[1]?？咕芰嫌?0世紀(jì)80年代興起，并于20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來[2]?？咕芰鲜且环N新型功能材料，已廣泛應(yīng)用于家電、食品包裝、文化用品、廚衛(wèi)用品、汽車配件等多個領(lǐng)域，具有殺菌時效長、經(jīng)濟(jì)、使用方便等特點(diǎn)[3]。發(fā)展和研究具有抗菌性能的新型塑料制品，對于改善人們的生活環(huán)境、減少疾病發(fā)生率、保護(hù)人類身體健康等方面都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。
1 塑料用抗菌劑的種類
       抗菌劑是對一些細(xì)菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化學(xué)成分[5]，在塑料中的添加量很少，但能在保持塑料常規(guī)性能和加工性能不變的前提下，起到殺菌的功效，對塑料制品的發(fā)展起著十分重要的作用[6]。塑料抗菌劑是一種新型塑料添加劑，添加少量抗菌劑就可賦予塑料長期的抗菌和殺菌功效[7]。塑料用抗菌劑不僅需要具有高效、廣譜的抗菌性能，抗菌持續(xù)性好，保持抗菌塑料能長期抗菌；無毒無異味，對制品和環(huán)境無污染；同塑料有相容性，配伍好，對制品的性能沒有不良影響；顏色穩(wěn)定性好，在保存和使用過程中不變色；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸、堿和化學(xué)藥品；較低廉的價格，使用后不會大幅度地提高材料的成本；還必須充分考慮到塑料加工過程中的高溫、高熱、強(qiáng)剪切等苛刻條件下對抗菌劑的影響，要求抗菌劑具備高的熱穩(wěn)定性，在塑料加工中不分解、不變質(zhì)[1]?？咕鷦┌o機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑、天然抗菌劑和高分子抗菌劑等四大類。盡管抗菌劑種類很多（以日本為例，抗菌、防霉劑的原藥品種約500種，制劑約700種，主要是有機(jī)抗菌劑），但只有為數(shù)不多的抗菌劑能夠滿足抗菌塑料及其制品的加工和使用要求[1]。
       殼聚糖是甲殼素的脫乙酰化產(chǎn)物，是目前最常用的天然抗菌劑，其性質(zhì)穩(wěn)定，具有巨大的開發(fā)潛力。劉俊龍等[8]采用水相懸浮聚合法制備了接枝殼聚糖，通過紅外光譜、XRD及掃描電鏡分析證明了甲基丙烯酸甲酯單體接枝到殼聚糖分子上，采用機(jī)械共混法制備了以低密度聚乙烯（LDPE）為基體的抗菌塑料，并通過定量抗菌實(shí)驗(yàn)對抗菌塑料抗菌活性進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：改性殼聚糖與樹脂間具有很好的相容性；抗菌劑添加量為3份時，抗菌塑料對大腸桿菌、枯草桿菌在24 h、48 h的抗菌率超過90%。此外，抗菌劑的加入對材料力學(xué)性能無不良影響。鄧玉明等[9]研究了納米TiO2抗菌劑的改性及在抗菌塑料中的應(yīng)用，通過摻雜金屬或非金屬的方法能顯著提高TiO2在可見光下的光催化活性，提高TiO2抗菌劑在可見光范圍內(nèi)的殺菌能力。該改性抗菌劑與聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等高分子材料有較好的相容性，將其制備成抗菌塑料，具有長效廣譜的抗菌效果，安全穩(wěn)定，實(shí)施方便，在凈化環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 抗菌塑料的性能
        應(yīng)用抗菌劑制得的抗菌塑料首先要保持塑料的基本性能。抗菌塑料的常規(guī)物理力學(xué)性能，如熔體流動速率、拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、斷裂伸長率、缺口沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、硬度、色度、表面粗糙度等均按國家有關(guān)塑料測試標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行?？咕鷦┖涂咕芰线€要達(dá)到規(guī)定的衛(wèi)生安全性，抗菌塑料制品無毒、無異味、對環(huán)境無害。在抗菌劑和抗菌塑料的應(yīng)用中，抗菌性是其特殊的功能，要求高效、廣譜、長效，在相關(guān)環(huán)境中適用[1]。陳旭等[10]研究了無機(jī)金屬離子/納米TiO2抗菌劑和有機(jī)季銨鹽抗菌劑對加入稀土β-成核劑的無規(guī)共聚聚丙烯（PPR）復(fù)合材料抗菌性能、力學(xué)性能和結(jié)晶性能的影響。結(jié)果表明：抗菌劑的加入明顯地提高了PPR的抗菌能力，且無機(jī)抗菌劑的作用效果要優(yōu)于所選取的有機(jī)季銨鹽抗菌劑，但其對于基體力學(xué)性能的影響也較大。無機(jī)抗菌劑的用量在6~10份時，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抗菌率分別達(dá)到93.8%~99.2%、91.7%~98.2%；有機(jī)季銨鹽抗菌劑用量在2.5份時，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抗菌率分別達(dá)到91%、91.4%。



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