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塑料未来的市场,抗菌塑料的核心助剂——抗菌剂

抗菌剂:是指能够在一定时间内,使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。

一、抗菌剂的作用机理

抗菌剂的抗菌作用一般分为杀菌和抑菌作用。抗菌剂的浓度和作用时间对抗菌作用有很大的影响。银、铜、汞等金属离子、强氧化剂主要起杀菌作用,有机抗菌剂则主要表现为抑菌作用。同一抗菌剂,低浓度常表现抑菌,高浓度则为杀菌。

1.金属离子接触反应

图片

银离子抗菌机理

这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,与带负电荷的细胞膜发生库伦吸引,使两者牢固结合,金属离子穿透细胞膜进入细菌内与细菌体内蛋白质上的疏基、氨基等发生反应。细胞合成酶的活性中心与金属离子结合后,该蛋白质活性中心的结构被破坏,造成微生物死亡或丧失分裂增殖能力。例如:银离子与蛋白质疏基的结合破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

2.催化激化机理

有些微量的金属元素,能起到催化活性中心的作用,如银、钛、锌。该活性中心能吸收环境的能量,如紫外线,激活空气和水中的氧,产生羟自由基(·OH)和活性阳离子(O2-).它们能氧化或使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸等发生反应,破坏其正常结构,从而使其死亡或丧失繁殖的能力。

3.阳离子固定机理

细菌在中性条件下带负电荷,带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子所吸引,束缚细菌的自由活动,抑制其呼吸机能,即发生“接触死亡”。

4.细胞内容物、酶、蛋白质、核酸损坏机理。

许多抗菌剂属于这个抗菌机理,如对细胞器的作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用,对酶体系的作用、对呼吸作用的影响、对有丝分裂的影响。

二、塑料用抗菌剂的种类

抗菌剂主要分为有机抗菌剂与无机抗菌剂,用于塑料的抗菌剂还有少量天然抗菌剂和高分子性抗菌剂。

图片
抗菌剂

抗菌剂类别

主要品种

优点

缺点

无机抗菌剂

银沸石、银活性炭、银硅胶、银玻璃珠、磷酸钛盐、银陶瓷等

耐热性好、抗菌谱广、有效抗菌期长、毒性低、不产生耐药性

银系抗菌剂易变色、制造困难、在塑料中使用工艺复杂

有机抗菌剂

季铵盐、酚醚类、苯酚类、有机金属类、砒啶类等

杀菌速度快、部分抗菌剂无毒、加工方便、颜色稳定

耐热性差、易在溶剂环境中析出、易生产耐药性、分解产物有毒

天然抗菌剂

壳聚糖、三梨酸等

抗菌效率高、安全无毒

加工困难、耐热性差

高分子抗菌剂

聚苯乙烯内酰胺、聚吡啶等

长效、广谱、安全无毒、颜色稳定好

运用范围不广

无机抗菌剂

无机抗菌剂是无机物负载了具有抗菌性的金属及其离子的一类抗菌剂,其中金属离子又以银、铜、锌为主。含银的抗菌剂具有良好的抗菌性,但价格高,有变色现象。

种类

载体

       载体与有效成分结合方式

含抗菌性性金属(银、铜、锌等)的无机物

硅酸盐类载体

沸石

黏土矿物

硅胶

离子交换

吸附

离子交换

起光催化剂反应的氧化物

磷酸盐类载体

磷酸锆

磷酸钙

离子交换

吸附


其他

可溶性玻璃

活性炭

金属(合金

有机(金属

玻璃成分

吸附

合金

化合

有机抗菌剂

有机抗菌剂的杀菌作用强,防霉效果优于无机抗菌剂,用量少就能达到明显效果,但其耐热性差,时效较短,长期使用会使微生物产生抗体。

抗菌剂种类

使用目的

性能特点

抗菌机理

季铵盐类、醇类、含氯类酸盐

杀菌,除菌

杀菌速度快,抗菌谱广

损失细胞膜功能、使蛋白质凝固、变性

有机卤化物、释放甲醛的化合物、有机金属化合物、酚类

防腐

抗菌谱广、长效、相容性好,化学稳定性好

阻碍与疏基有关的代谢过程,氧化和破坏疏基

吡啶类、咪唑类、卤代烷基类、碘化物

防霉、防藻

抗菌谱广、长效、化学稳定性好

阻碍与疏基有关的代谢过程,阻碍DNA合成

三、抗菌剂的应用

日常生活中和工业中大量使用塑料,如厨具、卫生设施、家电、壁纸、食品包装等。使用抗菌塑料可提高产品的卫生性,可减少致病菌的污染。

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冰箱

应用领域

食品相关用品:食品(饮料、果蔬、粮食、饲料等)、厨房用品:如餐居、盆、勺、筷、刀菜板、保温瓶壳、水龙头、过滤网等

日用生活:美容化妆品容器、牙刷、牙刷盒、拖鞋、衣箱、服装、内饰、妇女用品等

家电制品:冰箱、洗衣机、电饭煲、电视机、照相机、通风机、衣服干燥机、加湿器等

纤维制品:帽子、假发、运动服、白大褂、手术服、睡衣裤、口罩等

建材居室:装饰板、壁纸、家具、地灯、电源开关及面板、门窗用薄膜、管道等

办公用品:记事本、卫生纸、铅笔、圆珠笔、橡皮、圆规、订书机等

玩具:塑料、木质玩具、棋子等

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砧板、果盘

医药卫生:注射器、助听器、一次性手套、医护人员和病人服装等

其他:喷雾器、婴儿奶瓶制品、香烟过滤器等

四、抗菌产品应用实例

日本等发达国家的抗菌家电产品普及率非常高,抗菌冰箱、抗菌洗衣机等,在日本抗菌家电占据其市场份额超过50%,并且其塑料抗菌剂涵盖所有抗菌塑料品种,随着人们安全意识的不断提高,全球抗菌塑料市场的规模不断扩大,中国的抗菌塑料市场前景非常可观,下面便介绍一些抗菌应用。

1.部分家用电器

冰箱:抗菌化重点,用抗菌PE材料制成果蔬盒盖、制冰器的主水管;用抗菌聚苯乙烯制成冰器盒、食品托盘,用抗菌ABS树脂 制成内胆等

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抗菌冰箱门封条测试对比

洗衣机、马桶:在塑料PP部件用使用抗菌材料

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马桶

餐具干燥机等涉水用品:主要用抗菌PP材料

电饭煲的外壳:PE制件中使用抗菌剂

2.饮水塑料管

塑料管道,一般采用专用抗菌母粒,复合在PP管中,长效性好,安全无污染,提高饮水质量。

3.包装薄膜

食品包装塑料袋,可以防止微生物对果蔬的侵害,获得较好的保鲜效果,综合提高食品的安全性

五、抗菌塑料制件的合成途径

图片总结:随着人们对产品安全性与卫生意识的增强,越来越多的人开始购买抗菌类的塑料制品,从国人疯狂性地到日本等国家购买家电产品,而,2014年日本的抗菌家电市场已经超过家电市场的50%,并且还在进一步地往整个塑料行业扩张。所以,未来抗菌市场规模必然不断扩大,中国的抗菌市场必然也将进一步打开,抗菌制品在未来会向日本、欧美的国家一样,成为塑料制品的主流。

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