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抗菌塑料的特性及應用研究進展

日期:2014-11-27 13:51:42 人氣:
人們每天都接觸各類帶菌的物體,如電話、洗衣機、電腦、電器開關等,它們都會成為細菌的污染源和疾病傳播源。為此,研究者們開展了各種抗菌材料及其抗菌制品的研究工作。在各種抗菌制品中,抗菌塑料由于與人們生活密切相關,近年來被廣泛關注。

抗菌劑性能的評價

1.抗菌能力

主要通過最低抗菌質量濃度(MIC)、最小殺菌質量濃度(MBC)和殺菌率三個指標來評價。MIC是令細菌終止發育或分裂的最低抗菌劑質量濃度,此質量濃度越低,即認為抗菌能力越強。MBC指致使細菌死亡的抗菌劑的最小質量濃度,此質量濃度越小,說明殺菌效果越好。殺菌率是通過給定時間內,一定濃度(或體積、質量等)的抗菌劑在一定濃度、體積的菌液中的殺菌量來評價抗菌能力。

2.安全性

應對皮膚無刺激性,急性毒性應符合相關標準,如導致半數實驗動物死亡的劑量LD50應大于2 000mg/kg,變異原性和皮膚感作性應呈陰性。此外,用作水處理劑的抗菌材料,應符合有關水質標準,如我國飲用水標準規定銀離子質量濃度不超過0.05mg/ L。

3.細菌的耐藥性

要求能夠反復多次地殺滅同種細菌,即該細菌不產生抗藥性。通常選用易獲得耐藥性的綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌等菌種為試驗菌種,反復測定MIC 10次,若該值無明顯提高,則表明抗菌劑不易令細菌產生耐藥性。

4.耐光性

銀離子在光照條件下,容易被還原成銀,進而被氧化成氧化銀而減弱抗菌效果,同時,棕色的氧化銀會影響制品的外觀。因此要求抗菌劑具有一定的耐光性。

5.耐熱性

抗菌劑往往被作為功能性填料制備出相關產品,故要求其符合制品的加工要求。如塑料的加工溫度在100~300℃之間,因此,添加到塑料中的抗菌劑,其揮發或降解溫度就應不低于300℃。

6.緩釋性能

抗菌離子能夠在較長的時間內均勻釋放,從而保持長久的抗菌能力。這主要通過不同時間里,單位質量(或表面積)的抗菌劑在水溶液中釋放出抗菌離子量來表示。要求抗菌離子的析出速度在不同的時間內比較穩定。

抗菌塑料性能的評價

抗菌塑料作為材料使用必須保證對其性能的要求,同時應具備良好的抗菌功能。所用的抗菌劑應達到國家規定的衛生和安全標準,因此抗菌塑料的評價可以從三個方面來考慮:常規性能、加工性能、抗菌性能。

1.常規性能

常規性能包括熔體流動速率、拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、硬度、色度、表面光潔度等,均應按國家有關塑料測試標準來要求。

2.加工性能

加工性能隨用途、加工工藝及加工特性不同,評價方法也不一樣,故很難有統一的標準來限定。通常來說,加工性能主要取決于所用塑料基體的性質,這可以通過測定熔體流變性來進行評價,也可進行實際加工,從而得到更加可靠的加工性能評價標準。

3.抗菌性能

抗菌性能應根據抗菌塑料親(疏)水性、抗菌劑的溶出性和形態結構的不同,運用不同的測試方法。對抗菌塑料性能評價常用的指標是抗菌率、抑菌圈和抗菌長效性。 抗菌率=(空白試樣菌數-抗菌試樣菌數)/空白試樣菌數。抗菌率為定量測定,而抑菌圈是定性的。抑菌圈的大小代表被測物質抗菌力的強弱,可反映抗菌效果的好壞。另外還有貼膜接觸抗菌法、表面動態測試法、浸漬培養法、包埋法等都可用于抗菌性能的測定。 抗菌塑料的發展時間較短,相關檢測標準的研究滯后,國際ISO尚無此類抗菌標準。目前應用較多的抗菌性能測試方法是貼膜接觸抗菌法,即將樣品貼于培養基上,在樣品及培養基表面均勻地噴灑一定量含菌液,測定一定時間后菌體的生長情況,以評價其抗菌性。 抗菌塑料的使用周期一般較長,故其抗菌長效性的評價尤其重要。一般采用加速實驗的方法來評價長效性,以與實際使用時間相對應。如日本目前采用模擬強化析出實驗,由抗菌金屬離子在水中的析出量外推估算抗菌效果的有效期,也可用人工加速老化的方法來測算抗菌長效性。

存在的問題

抗菌性是衡量抗菌塑料性能的重要指標,因此科學的評價方法是客觀反映抗菌性測試結果的關鍵。由于沒有統一的抗菌標準,抗菌產品在推廣過程中存在誤導消費者的嫌疑。山東省食品衛生監督檢驗所一位研究員這樣解釋:抗菌塑料有抑制細菌的作用,但并無殺菌功效。中國抗菌材料及制品行業協會參照國際標準,推出了國家抗菌認定標準。但標準的貫徹實施還需市場的進一步規范。 對于抗菌塑料制品,抗菌率要保持適中,即達到90%~99.9%,如果低于90%,在抗菌方面是無效的,如果高于99.9%又會產生刺激性,導致安全性問題。目前的抗菌塑料只有細菌與抗菌塑料表面長時間接觸后,才會產生顯著的抗菌效果,但這種方式存在明顯的局限性,因此抗菌效果發揮不充分,不能有效阻止食品表面上細菌的繁衍及對食品中營養成分的破壞。同時,傳統家電的抗菌劑,當細菌被殺死后,可釋放出有害成分。所以,消費者使用還是要注意雙重防御,不要盲目認為使用抗菌塑料就是萬能的。

抗菌塑料的發展前景

抗菌塑料制品的應用,可減少或杜絕人與人、人與物、物與物之間的細菌交叉傳染,可將醫療保健的模式,從事后的治療轉變為事前的預防,為人們創建一個健康安全的生活環境,大大減少了細菌感染的幾率。 21世紀抗菌塑料的發展趨勢是把高科技與經濟、文化發展緊密結合,進一步溶入百姓生活。隨著我國人民生活水平及環境意識的提高,抗菌制品的需求也將構成潛在的巨大市場,抗菌制品的生產將成為重要的新興產業領域。抗菌制品對創造潔凈、健康環境具有重要作用,而且會產生良好的經濟效益和社會效益,市場前景十分可觀。 抗菌塑料是一種新型環保材料,其研制、開發和應用是政府產業政策鼓勵發展的。抗菌塑料的開發和應用為保護人類健康樹起了一道綠色屏障,對于改善人類生存環境,減少疾病,保護全民健康,具有十分重要的意義。

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