抗菌塑料的应用与发展

抗菌塑料的应用与发展

许聪聪

金达科技股份有限公司

摘要：本文介绍抗菌塑料的定义和用途。介绍对抗菌塑料应用与发展的技术和市场作了综述。介绍如何对抗菌塑料的进行评价。

关键词：抗菌塑料；抗菌剂；应用；评价；发展

随着生活水平的提高，人们的生活质量也随之提高，经济的快速发展衍生了商品的多样化，各种各样的产品使得人们眼花缭乱，但在“量”高于“质”的情况下，产品的安全性也越来越得不到保障。据统计，全世界每年死亡人数中大约有1700万人是因细菌感染而引起的。人们每天都有可能接触到各类带菌的物体，例如电脑、手机、公共设备等，都会成为细菌污染源和疾病传播源。为了解决这方面的问题，科学家们开始寻找一种新的方法使材料本身具有抗菌或杀菌的功能，抗菌材料横空出世。由于普通材料被赋予了抗菌或杀菌性能，用它们做成的各类制品具有卫生自洁功能，所以有广泛的应用前景，因此抗菌材料产业的发展，顺应时代发展，符合现代社会要求，在现在以及未来都有着显著的经济效益和社会效益。

一、抗菌塑料的定义及其特性

抗菌塑料是指一类具备抑菌和杀菌性能的新型材料，通常是通过加入一种或多种抗菌剂在树脂原料中以共混压延或者注塑的方式对其进行化学改性，以达到塑料材料被赋予抗菌效果，通过物理成型，使得制成的各种制品有卫生自洁功能，它既可以抑制细菌、真菌、酵母菌的生长和繁殖，也可以对大肠杆菌、黄曲霉、枯青霉等有害微生物具有强抑制作用。

抗菌塑料中用的传统抗菌剂可归为有机类、无机类和天然类等。

a.有机抗菌剂虽然杀菌力强、但安全性较差，会产生微生物，耐药性、化学稳定性较差，在塑料加工的高温高压高剪切条件下易分解失效，其分解产物甚至有毒。

b.天然类抗菌剂在0-80℃就开始炭化分解，应用范围窄。

c.无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等优点，特别是其突出的耐热性（>6℃）备受重视，在塑料用抗菌剂的发展中占有很大优势与普通塑料制品相比。

结合三种抗菌剂特性，我公司在李总的领导下，研发中心的所有人员通过多次试验，通过实验验证季铵盐类、季鏻盐类、有机锡类三种抗菌剂与高分子的相容性及抗菌效果，同时以PP材料作为抗菌片材的实验基料，通过理论分析和试验验证相结合的方法，模拟生产环境，寻找适合的温度、湿度、速度和压力，达到改性材料与PP材料有机结合的目的，通过冷却结晶最终得到PP抗菌材料，经测试，产品符合GB/T31402-2015标准。

除了抗菌塑料制品可免去许多清洗保洁等繁杂劳动，抗菌塑料的抗菌长效性可与制品使用寿命同步，可谓"一劳永逸"，既方便又经济。抗菌塑料的开发和应用对于改善人类生活环境，减少疾病、保护全民健康，具有十分重要的意义。

二、抗菌塑料的应用

目前美国、日本等发达国家已在众多领域使用抗菌产品，特别是家电产品更是抗菌产品的天下。在我国，抗菌产品近几年才开始升温，尚处在初级发展阶段。抗菌塑料主要应用在以下几个方面：

1．家用电器

海尔成为中国抗菌材料及制品行业协会首家通过认定的企业，自早年生产出国内第一台抗菌冰箱之后，又陆续生产了冷柜、洗衣机、空调、电视、热水器、微波炉、吸尘器等十六类系列的具有抗菌性能的产品，特别是生产了一种采用新型纳米抗菌材料的彩电遥控器，可抑制352种细菌，抗菌效果长达20年。

2．装饰材料

专家预测，在家电和日用品中得到应用后，抗菌塑料发展的第二阶段将主要是抗菌建材和室内装饰材料。高档轿车的内饰件也越来越多的采用抗菌材料，如日产轿车的方向盘，内饰绒布、坐位、把手等均已采用抗菌塑料。

3.产品包装材料

我国第一批可用于食品、化妆品、药品等多种包装领域的抗菌塑料瓶，近日在石家庄神威包装有限公司研制成功。该塑料瓶采用了先进的分子组装抗菌技术，能有效防止细菌的污染和交叉污染，在包装领域尤其是食品和药品的包装上具有很好的应用前景。分子组装抗菌技术属于第三代抗菌技术，这种技术不需要加人任何抗菌剂，而是在部分基体树脂的分子链上，组装上经过优选的抗菌功能团，使这部分树脂自身就成为抗菌的组成部分，从而避免了重金属污染、耐热性差、药效持续时间短等弊端，具有高效广谱、安全无毒、效果持久、成本低等特点。

抗菌塑料包装某种程度上可以替代复合薄膜，达到同样的保鲜抗菌效果。不但在包装材料上节约了生产成本，在运输、贮存环节也能保证产品的安全。

三、抗菌塑料的发展

抗菌塑料的研究工作开始于20世纪80年代，近年来发展很快，日本、美国和西欧等发达国家抗菌塑料都有很大的发展。特别是日本，抗菌塑料应用面很广，涉及到家电、食品包装、文化用品、厨房用品、汽车配件和电线电缆等许多方面。现在又将抗菌塑料应用于建筑材料和室内装饰材料中，同时开拓国外市场，已有抗菌产品出口东南亚国家和欧洲等发达国家。而我国抗菌塑料是近几年才发展起来的，起初是由海尔集团推出的抗菌冰箱，随后各家电冰箱厂家纷纷效仿，如新飞、长岭、雪花等都推出了抗菌产品，形成了强大的“抗菌家电"冲击波，极大地促进了抗菌塑料的应用。但是就抗菌剂现状而言，国内抗菌剂的抗菌性能与国外抗菌剂的抗菌性能相比，还有一定的差距，所以一批高等院校、科研院所正在进行这方面的研究工作，及时跟踪国外的先进技术，并通过“产、学、研"的形式，与企业合作开发新型抗菌塑料产品，如河北双灵、上海维安等公司都是采取类似的做法，而且已有少量抗菌产品投向市场，并显示了良好的经济效益。同时国内也在开始积极寻求新的方法开发抗菌产品，如石家庄神威包装有限公司利用分子组装抗菌技术，在不加入任何抗菌剂的前提下，通过在基体树脂的分子链上，组装上优选的抗菌功能团，这样就避免了重金属污染、耐热性差、药效持续时间短等弊端，具有高效广谱、安全无毒、效果持久、成本低等缺点，可以更好地保护环境，因而可以预见分子组装抗菌技术将是未来的主要研究方向。

四、抗菌塑料的评价

抗菌塑料首先是作为材料来用的，故必须保证塑料使用时对其作为材料性能的要求，同时也要具备抗菌功能的要求。这样就要求抗菌塑料不仅要有良好的稳定性、力学性能和加工性能等，并具有良好的抗菌功能。所用的抗菌剂应达到国家规定的卫生标准和安全性标准，最终使抗菌塑料制品达到无毒、无异味、抗菌功效好和使用性能良好的要求，因此抗菌塑料的评价可以从三方面来考虑：常规性能、加工性能、抗菌性能。

⑴常规性能常规性能测定包括熔体流动速率、拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、硬度、色度、表面光洁度等，这些均应按国家有关塑料测试标准来要求。

⑵加工性能加工性能的评价随用途、加工工艺、加工方面的特性不同，评价方法也不一样，故很难有统一的标准来限定。通常来说，加工性能主要取决于所用塑料基料的性质，这可以通过测定熔体流变性进行评价，也可进行实际加工，从而得到更加可靠的加工性能方面评价标准。

⑶抗菌性能抗菌性能应根据抗菌塑料亲疏水性，抗菌剂的溶出性和形态结构的不同，运用不同的测试方法。检测方法主要是根据微生物对药物敏感性程度来进行检测。对抗菌塑料性能评价常用的指标是抗菌率和抑菌圈。抗菌率=（空白试样上的菌数—抗菌试样菌数）Π空白样菌数[26]×100%。抗菌率是定量测定，而抑菌圈是定性的。抑菌圈的大小代表被测物质抗菌力的强弱，可反映抗菌效果的好坏，在抗生素等药物筛选中常用此法，它具有快速简便的特点，但对于不同抗菌物质，数字可比性较差，故存在一定局限性。另外还有贴膜接触抗菌法、表面动态测试法、浸渍培养法、包埋法等都可用于抗菌性能的测定。

五、抗菌塑料行业亟待解决的问题

抗菌塑料及制品为提高全民生活质量创造了良好生活条件，但正如其它新材料发展一样，需要经历一个逐步规范的过程。目前抗菌产品尚无明确标准，致使市场存在着良莠不齐、鱼目混珠等现象。所以有必要对国外抗菌塑料发展和应用的经验进行分析总结，以便在我国发展和应用这种新材料时得以借鉴。

抗菌性是衡量抗菌塑料性能的重要指标，因此科学的测试评价方法是客观反映抗菌性测试结果的关键。应根据抗菌材料的亲（疏）水性、所用抗菌剂的渗出性以及抗菌材料的外在形态等研究和使用相应的测试方法。此外，抗菌塑料的抗菌长效性也是抗菌塑料区别于其他材料的一大特征，由于抗菌塑料的使用期一般较长，并且抗菌长效性与使用环境的有密切关系。因此，个系统全面的研究体系和产品标准的制定十分重要。由于没有统一的抗菌标准，抗菌产品在推广过程中存在误导消费者的嫌疑，使许多消费者认为抗菌冰箱就是消毒柜，东西放进去就不会坏。山东省食品卫生监督检验所一位研究员这样解释：抗菌塑料有抑制细菌的作用，但并无杀菌功效。抗菌和无菌是两个概念，厂家、商家对抗菌冰箱、洗衣机等产品的宣传严重误导了消费者。为此，中国抗菌材料及制品行业协会参照国际标准，推出了国家抗菌认定标准。但标准的贯彻实施还需市场的进一步规范。

据了解，目前抗菌产品抗菌的主要原理是接触性抗菌，细菌没有接触的地方，抗菌产品是无法体现抗菌作用的。如冰箱空间内漂浮的和一些无法与抗菌塑料部件接触的食品上的细菌就无法得到抑制，也就不能完全达到抗菌效果。抗菌塑料只是较好地实现了塑料容器保持长期表面自洁，如抗菌塑料制成的饮水杯只能保证杯子是干净的，如果装人变质的饮料，同样是有害健康的。因此，抗菌塑料的检测标准制订需要有科学合理性。比如冰箱，仅仅在塑料把手中添加了抗菌剂就称为抗菌冰箱显然是谬谈。

对于抗菌塑料制品，抗菌率要保持适中，即达到90％一99.9％，如果低于90％，在抗菌方面是无效的；如果高于99?9％又会产生刺激性，导致安全性问题。因此，对于抗菌产品标准的制定要符合以下4个特性：具有无毒性、产品无刺激性、抗菌具有长效性、保证适中的抗菌率现在市场上的抗菌冰箱抗菌洗衣机、抗菌空调等家电产品不断涌现，国内众多的家电企业凭借其雄厚的实力，以广告开路，很快就在市场上掀起了一股热潮。但我认为，消费者在使用时还应当树立正确地消费观念：抗菌塑料不是万能的，不能彻底的杜绝细菌的滋生。目前的抗菌塑料只有细菌与抗菌塑料表面长时间接触后，才会发生显著的抗菌效果，但这种方式存在明显的局限性，如在冰箱中，容易携带有害细菌的一般为食品，但食品与抗菌塑料部件的接触是很有限的，因此抗菌效果发挥不充分，不能有效阻碍食品表面上细菌的繁衍及对食品中营养成分的破坏。同时，传统家电的抗菌剂，当细菌被杀死后，细菌的尸体可释放出有害的组分。所以，消费者使用还是要注意双重防御，不要盲目认为使用抗菌塑料就万事大吉。

六、结束语

抗菌塑料的开发应用，在国内外都有良好的发展前景，国外现在的抗菌产品应用范围不断扩大，需求量急速增长，而国内抗菌产品行业则刚刚起步，但随着国人生活水平的提高、科研技术的不断提高及卫生保健意识的增强，加之我国人口众多、流动量大，还有对公共卫生设施要求的不断提高，抗菌类产品会越来越受到人们的关注，抗菌类产品的需求量将会不断增加，所有这些都显示出抗菌塑料巨大的市场潜力和好的发展前景。

参考文献：

[1]李毕忠.抗菌塑料的最新发展.[J].《塑料》。

[2]李毕忠.抗菌塑料的发展和应用.[J].化工新型材料。

[3]黄玉玲.抗菌塑料抗菌效果检测方法的探讨.[J].中华预防医学杂志。

[4]GB21551.1-2008家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能通则。

[5]GBT31402-2015塑料塑料表面抗菌性能试验方法。