抗菌塑料及其在家電領(lǐng)域中應(yīng)用的進(jìn)展

1、抗菌塑料及其在家電領(lǐng)域中應(yīng)用的進(jìn)展抗菌塑料及其在家電領(lǐng)域中應(yīng)用的進(jìn)展抗菌塑料及抗菌家電等制品為人類(lèi)抵抗細(xì)菌、保護(hù)健康樹(shù)起了一道綠色的屏障?？咕芰鲜且活?lèi)具備抑菌和殺菌性能的新型材料。由于塑料應(yīng)用面寬、用量大（1997年世界塑料產(chǎn)量135億噸，且每年遞增5％），其制品與生活和工作環(huán)境密切相關(guān)，所以，抗菌塑料及其應(yīng)用的意義十分重要。1抗菌塑料技術(shù)奠定了抗菌家電的基礎(chǔ)現(xiàn)代抗菌材料的實(shí)用化始于防微生物纖維制品。二次世界大戰(zhàn)中德軍由于穿用經(jīng)抗菌處

2、理加工的軍服而減少了傷員的細(xì)菌感染。60年代以后，民用抗菌衛(wèi)生纖維開(kāi)始出現(xiàn)，其中所用的抗菌劑主要是有機(jī)錫和氯代酚等強(qiáng)抗菌性化學(xué)物質(zhì)，直到80年代中期才逐漸改用安全性較好的季胺鹽類(lèi)硅烷偶聯(lián)劑。傳統(tǒng)的有機(jī)抗菌劑雖然殺菌力強(qiáng)、效果好，但存在毒性安全性較差、會(huì)產(chǎn)生微生物耐藥性、化學(xué)穩(wěn)定性較差、在塑料中易遷移（導(dǎo)致抗菌壽命縮短）等不足。特別是因?yàn)橛袡C(jī)抗菌劑的耐熱性較差，在高溫、高壓、高剪切加工條件下易分解失效，甚至分解出有毒產(chǎn)物，所以至今只限于在

3、加工溫度低（僅為200℃左右）的軟質(zhì)聚氯乙烯（SPVC）、聚乙烯（PE）塑料中使用。而要制備高性能的抗菌塑料，就必須先研制出耐溫性更好的抗菌劑。因此，無(wú)機(jī)抗菌劑應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)機(jī)抗菌劑具有長(zhǎng)效、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，特別是突出的耐熱性（＞600℃）使其在近二十多年來(lái)，成為倍受重視的塑料用抗菌劑。無(wú)機(jī)抗菌劑是通過(guò)所含的金屬離子的抗菌殺菌作用來(lái)抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖的。經(jīng)過(guò)多年研究篩選后，無(wú)機(jī)抗菌劑中現(xiàn)在實(shí)際使用的金屬離子多限于對(duì)人體安全的銀、銅、鋅

4、等幾種。抗菌離子通常由某些無(wú)機(jī)物質(zhì)載帶，以提高抗菌長(zhǎng)效性。在上述的無(wú)機(jī)離子中，銀離子的抗菌力最強(qiáng)，但其化學(xué)性質(zhì)活潑，易轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣难趸y或經(jīng)紫外光催化還原成黑色的單質(zhì)銀。無(wú)機(jī)抗菌劑變色后不僅降低了抗菌性，而且在白色和淺色家電等制品中無(wú)法使用，因此，易變色的抗菌劑的使用價(jià)值很低。同時(shí)，銀的成本高也制約了其更大范圍的應(yīng)用。所以，解決無(wú)機(jī)抗菌劑的變色問(wèn)題和降低成本是兩個(gè)世界性難題。國(guó)際上，日本經(jīng)過(guò)二十多年的研究，初步解決了無(wú)機(jī)抗菌劑的變色問(wèn)題

5、，使抗菌塑料技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步。并在八、九十年代開(kāi)始應(yīng)用于家電產(chǎn)品的抗菌化。近十幾年來(lái)，我國(guó)在跟蹤國(guó)際無(wú)機(jī)抗菌劑發(fā)展的方向上進(jìn)行了卓有成效的探索。特別是在九十年代末取得突破性進(jìn)展。工程塑料國(guó)家工程研究中心，通過(guò)離子交換和多層包覆等技術(shù)，獲得抗菌性強(qiáng)、不變色、成本低的復(fù)合型無(wú)機(jī)抗菌劑，并通過(guò)獨(dú)有的抗菌母料技術(shù)制造抗菌塑料和抗菌家電。2抗菌家電的發(fā)展極大地刺激了抗菌材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用日本無(wú)機(jī)抗菌劑技術(shù)經(jīng)過(guò)八十年代的發(fā)展后，變色問(wèn)題逐步得到控

6、制，應(yīng)用面也逐漸拓寬，抗菌產(chǎn)品的市場(chǎng)前景越來(lái)越好。進(jìn)入九十年代后，抗菌制品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用逐漸形成規(guī)模?？咕译娪捎谄湓谌粘Ｉ钪刑幱诒夭豢缮俚牡匚唬瑥陌耸甏衅谝怀霈F(xiàn)就受到了消費(fèi)者的歡迎。據(jù)報(bào)道，日本電冰箱抗菌化的重點(diǎn)起初在箱體內(nèi)部件：果蔬盒蓋、制冰器的盒及注水管、內(nèi)膽、食品托盤(pán)，由日立公司在1986年開(kāi)發(fā)制造出來(lái)。此后，東芝和松下電器緊跟抗菌化潮流，發(fā)展抗菌電冰箱。在抗菌材料使用方面，用聚乙烯抗菌材料制成果蔬盒蓋、制冰器的注水管，用抗菌

7、聚苯乙烯制成制冰器的盒、食品托盤(pán)，用抗菌ABS樹(shù)脂制成內(nèi)膽等。所用抗菌劑為含銀沸石。1993年在440萬(wàn)臺(tái)電冰箱（4400億日元）中抗菌電冰箱占15－20％。后來(lái)抗菌件不僅限于在箱體內(nèi)部使用，電冰箱外部手接觸部分也使用了抗菌件?？咕姳涞氖袌?chǎng)份額在2－3年后增加了一倍。加濕器、飲水機(jī)、電話(huà)等?？咕译姷氖袌?chǎng)啟動(dòng)，極大的刺激了抗菌材料的研究和發(fā)展，也帶動(dòng)了抗菌材料在其它領(lǐng)域的應(yīng)用，抗菌材料相關(guān)行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期。不少研究單位和

8、公司紛紛加入這一具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域，其中也有十多年前就開(kāi)始跟蹤國(guó)際抗菌材料的研究和應(yīng)用的，如中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、西北有色金屬研究院、昆明貴金屬研究所、國(guó)家建材局、中國(guó)紡織大學(xué)等。目前，國(guó)內(nèi)一批科技型企業(yè)密切跟蹤國(guó)內(nèi)外抗菌材料的最新發(fā)展動(dòng)向，在無(wú)機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑、光觸媒抗菌劑等領(lǐng)域形成全方位開(kāi)發(fā)應(yīng)用的勢(shì)頭，并已有少量產(chǎn)品上市，其中不乏有創(chuàng)新的技術(shù)路線(xiàn)。例如，用納米無(wú)機(jī)微粒載帶銀等金屬離子，納米級(jí)的二氧化鈦光觸媒等均是利用具有國(guó)際

9、先進(jìn)水平的材料學(xué)基礎(chǔ)來(lái)研制開(kāi)發(fā)抗菌劑。據(jù)估計(jì)，我國(guó)現(xiàn)在從事抗菌研究的科研單位和院校已有20多家，專(zhuān)業(yè)抗菌劑、抗菌材料生產(chǎn)商、貿(mào)易商20多家，用戶(hù)100余家，遍布家電、櫥衛(wèi)、日用、衛(wèi)生保健、玩具、食品、農(nóng)業(yè)、建材、紡織化纖、信息通訊等十幾個(gè)行業(yè)，一個(gè)抗菌材料相關(guān)行業(yè)已初具規(guī)模。粗略計(jì)算，我國(guó)1998年塑料抗菌劑的產(chǎn)量40噸，銷(xiāo)售額300萬(wàn)元，抗菌制品產(chǎn)值30億元；1999年抗菌劑產(chǎn)量150噸，銷(xiāo)售額1200萬(wàn)元，抗菌制品100億元。預(yù)計(jì)，

10、2000年抗菌劑產(chǎn)量達(dá)到200噸，2005年發(fā)展到500噸抗菌劑，抗菌制品達(dá)400億元。抗菌制品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在提高人民健康水平的過(guò)程中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。3我國(guó)抗菌塑料和抗菌家電的發(fā)展中應(yīng)解決的幾個(gè)問(wèn)題31抗菌塑料及其制件的抗菌性標(biāo)準(zhǔn)抗菌性是衡量抗菌塑料性能的重要指標(biāo)，因此科學(xué)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法是客觀(guān)反映抗菌性測(cè)定結(jié)果的關(guān)鍵。大量研究結(jié)果表明，應(yīng)根據(jù)抗菌材料的親（疏）水性、所用抗菌劑的溶出性、以及抗菌材料的外在形態(tài)等，研究和使用相應(yīng)的測(cè)試

11、方法。①貼膜接觸抗菌試驗(yàn)法抗菌塑料這一新材料的發(fā)展時(shí)間較短，在抗菌標(biāo)準(zhǔn)研究方面滯后。國(guó)際ISO無(wú)此類(lèi)抗菌標(biāo)準(zhǔn)，即使在起步較早的日本，也還沒(méi)有出臺(tái)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（JIS標(biāo)準(zhǔn)）。目前世界上只有日本1995年制定了《抗菌加工產(chǎn)品抗菌力試驗(yàn)法I：薄膜密著法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在1996年出補(bǔ)充版，1998年又作修訂。由于近十幾年來(lái)日本在抗菌塑料和抗菌劑研究應(yīng)用方面的迅速發(fā)展，1993年日本國(guó)內(nèi)成立了行業(yè)性團(tuán)體″銀等無(wú)機(jī)抗菌劑研究協(xié)議會(huì)″，1996年改稱(chēng)″抗

12、菌制品技術(shù)協(xié)議會(huì)″（SIAA，SocietyofIndustrial－technologyfAntimicrobialArticles）。上述抗菌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)即由SIAA提出，推薦用于表面光滑的塑料、橡膠、陶瓷等。據(jù)悉，SIAA正在申請(qǐng)升級(jí)為JIS標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15979－1995《一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的試驗(yàn)方法與日本抗菌標(biāo)準(zhǔn)操作方法基本相同，但在具體操作細(xì)節(jié)和結(jié)果判定上有所區(qū)別。工程塑料國(guó)家工程研究中心依據(jù)GB15979，

13、并參考日本方法后，制定了Q／02GZS《001抗菌塑料》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其《抗菌塑料抗菌性能測(cè)試方法（貼膜法）》規(guī)范了具體操作和結(jié)果判定。這一方法通過(guò)布菌接觸試驗(yàn)樣品一定時(shí)間后，分別對(duì)測(cè)試樣品和空白對(duì)照樣的細(xì)菌進(jìn)行活菌檢測(cè)，從而獲得抗菌率。幾年的實(shí)踐證明，這一企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在控制產(chǎn)品質(zhì)量上發(fā)揮了很好的效果。國(guó)內(nèi)幾家同行也已采用這一標(biāo)準(zhǔn)。②振蕩接觸抗菌試驗(yàn)法對(duì)于非溶出性抗菌材料，通過(guò)強(qiáng)烈振蕩增加抗菌測(cè)試物和試驗(yàn)菌的接觸，不失為另一種適用的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)手段

14、。這一方法在紡織品和纖維的抗菌性測(cè)試方面是最合適不過(guò)的，因?yàn)槔w維無(wú)法采用貼膜接觸法。同樣，表面粗糙的樣品也要采用這種方法。在震蕩接觸試驗(yàn)中，塑料經(jīng)破碎后進(jìn)行測(cè)試。依據(jù)這一原理所制定的測(cè)試方法，不同的單位和企業(yè)有所不同，其結(jié)果可比性有待進(jìn)一步研究。筆者目前見(jiàn)到的有國(guó)家衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范：非溶出性抗菌材料抗菌性》（1999年6月頒布），上海市衛(wèi)生防疫站SBZ1036－96《非溶出性抗菌衛(wèi)生用品效果測(cè)定方法》，美國(guó)DowCning公司紡織品