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抗菌塑料的特性及应用研究进展

日期:2014-11-27 13:51:42 人气:
人们每天都接触各类带菌的物体,如电话、洗衣机、电脑、电器开关等,它们都会成为细菌的污染源和疾病传播源。为此,研究者们开展了各种抗菌材料及其抗菌制品的研究工作。在各种抗菌制品中,抗菌塑料由于与人们生活密切相关,近年来被广泛关注。

抗菌剂性能的评价

1.抗菌能力

主要通过最低抗菌质量浓度(MIC)、最小杀菌质量浓度(MBC)和杀菌率三个指标来评价。MIC是令细菌终止发育或分裂的最低抗菌剂质量浓度,此质量浓度越低,即认为抗菌能力越强。MBC指致使细菌死亡的抗菌剂的最小质量浓度,此质量浓度越小,说明杀菌效果越好。杀菌率是通过给定时间内,一定浓度(或体积、质量等)的抗菌剂在一定浓度、体积的菌液中的杀菌量来评价抗菌能力。

2.安全性

应对皮肤无刺激性,急性毒性应符合相关标准,如导致半数实验动物死亡的剂量LD50应大于2 000mg/kg,变异原性和皮肤感作性应呈阴性。此外,用作水处理剂的抗菌材料,应符合有关水质标准,如我国饮用水标准规定银离子质量浓度不超过0.05mg/ L。

3.细菌的耐药性

要求能够反复多次地杀灭同种细菌,即该细菌不产生抗药性。通常选用易获得耐药性的绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌等菌种为试验菌种,反复测定MIC 10次,若该值无明显提高,则表明抗菌剂不易令细菌产生耐药性。

4.耐光性

银离子在光照条件下,容易被还原成银,进而被氧化成氧化银而减弱抗菌效果,同时,棕色的氧化银会影响制品的外观。因此要求抗菌剂具有一定的耐光性。

5.耐热性

抗菌剂往往被作为功能性填料制备出相关产品,故要求其符合制品的加工要求。如塑料的加工温度在100~300℃之间,因此,添加到塑料中的抗菌剂,其挥发或降解温度就应不低于300℃。

6.缓释性能

抗菌离子能够在较长的时间内均匀释放,从而保持长久的抗菌能力。这主要通过不同时间里,单位质量(或表面积)的抗菌剂在水溶液中释放出抗菌离子量来表示。要求抗菌离子的析出速度在不同的时间内比较稳定。

抗菌塑料性能的评价

抗菌塑料作为材料使用必须保证对其性能的要求,同时应具备良好的抗菌功能。所用的抗菌剂应达到国家规定的卫生和安全标准,因此抗菌塑料的评价可以从三个方面来考虑:常规性能、加工性能、抗菌性能。

1.常规性能

常规性能包括熔体流动速率、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,均应按国家有关塑料测试标准来要求。

2.加工性能

加工性能随用途、加工工艺及加工特性不同,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体的性质,这可以通过测定熔体流变性来进行评价,也可进行实际加工,从而得到更加可靠的加工性能评价标准。

3.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。对抗菌塑料性能评价常用的指标是抗菌率、抑菌圈和抗菌长效性。 抗菌率=(空白试样菌数-抗菌试样菌数)/空白试样菌数。抗菌率为定量测定,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。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。 抗菌塑料的发展时间较短,相关检测标准的研究滞后,国际ISO尚无此类抗菌标准。目前应用较多的抗菌性能测试方法是贴膜接触抗菌法,即将样品贴于培养基上,在样品及培养基表面均匀地喷洒一定量含菌液,测定一定时间后菌体的生长情况,以评价其抗菌性。 抗菌塑料的使用周期一般较长,故其抗菌长效性的评价尤其重要。一般采用加速实验的方法来评价长效性,以与实际使用时间相对应。如日本目前采用模拟强化析出实验,由抗菌金属离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来测算抗菌长效性。

存在的问题

抗菌性是衡量抗菌塑料性能的重要指标,因此科学的评价方法是客观反映抗菌性测试结果的关键。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。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。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。 对于抗菌塑料制品,抗菌率要保持适中,即达到90%~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。目前的抗菌塑料只有细菌与抗菌塑料表面长时间接触后,才会产生显著的抗菌效果,但这种方式存在明显的局限性,因此抗菌效果发挥不充分,不能有效阻止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,可释放出有害成分。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是万能的。

抗菌塑料的发展前景

抗菌塑料制品的应用,可减少或杜绝人与人、人与物、物与物之间的细菌交叉传染,可将医疗保健的模式,从事后的治疗转变为事前的预防,为人们创建一个健康安全的生活环境,大大减少了细菌感染的几率。 21世纪抗菌塑料的发展趋势是把高科技与经济、文化发展紧密结合,进一步溶入百姓生活。随着我国人民生活水平及环境意识的提高,抗菌制品的需求也将构成潜在的巨大市场,抗菌制品的生产将成为重要的新兴产业领域。抗菌制品对创造洁净、健康环境具有重要作用,而且会产生良好的经济效益和社会效益,市场前景十分可观。 抗菌塑料是一种新型环保材料,其研制、开发和应用是政府产业政策鼓励发展的。抗菌塑料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色屏障,对于改善人类生存环境,减少疾病,保护全民健康,具有十分重要的意义。

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