新型塑料抗菌剂的研究及其在“后非典时期”的应用展望.pdf

季君晖严庆新型塑料抗菌剂的研究及其在“后非典时期”的应用展望 新型塑料抗菌剂的研究 及其在“后非典时期的应用展望 季君晖 严庆 (中国科学院理化技术研究所) 几年前抗菌塑料刚刚在中国兴起的时候，有人举出日本O．157恶性大肠杆菌大范围致病的例子， 想以此向公众说明社会生活环境中使用抗菌材料的必要性，多数人当时可能都觉得过于危言耸听了。 事实不幸而言中，去冬今春的“非典型性肺炎”来势汹猛，比O．157有过之而无不及。一时间平常很 少有人问津的抗菌和消毒剂风靡市场，鱼龙混杂。时至今日，那曾经给人们带来过多少心理安慰的过 氧乙酸的气味似乎还萦绕在各个角落。痛定思痛，与其到了非常时期靠那些强刺激性的化学药品临时 抱佛脚，莫如在日常生活中营造一个健康环境。 从另一个角度来看，“非典”事件也极大地促进了材料抗菌领域的技术发展，在塑料应用方面揭开 了对抗菌剂大规模研究和开发的序幕。当今进入了所谓的“后非典时期”，对于抗菌材料作为一个新兴 行业的发展做一个展望，相信有其特殊的意义。 一、塑料抗菌剂的选择 抗菌剂通常指一些微生物高度敏感、少量添加到材料中即可明显抑制微生物在材料表面或本体生 长的化学物质。对于塑料应用而言，评价和选择抗菌剂时应充分考虑的因素主要有以下几个方面： 1．最小抑菌浓度和最小杀菌浓度 抗菌效果可以通过抗菌剂抑制微生物发育和繁殖的最小浓度(MIC)和杀灭微生物的最小浓度 (MBC)体现，是抗菌剂最特征的参数之一。MIC是对抗菌剂抑制微生物，即所谓“抑菌作用”的一 般性评价；而能使受试微生物菌株总量减少99．9％或以上所需的最低抗菌剂溶液或浊液的浓度称为 MBC。显然MIC或MBC越小，抗菌剂的抗菌效果越好。 2．抗菌谱 Spectrum)。能对许多种微生物同时表现抗菌活性的抗菌剂称为广谱抗菌剂，而只对一种或少量几种微 生物表现抗菌活性的抗菌剂则称为特异性抗菌剂。 3．稳定性(Stability) 抗菌剂的稳定性指抗菌剂本身物理化学性能随时间和环境变化保持稳定的能力，包括外观颜色和 抗菌效果。 4．持久性(Durability) 抗菌剂在使用过程中可能要经历洗涤溶出等作用，或逐渐散发到环境中，也会引起抗菌材料抗菌 性能的变化。 5．加工适应性(Processibility) 78 中国塑协工程塑料专业委员会 2003年塑料高新科技成果交流会论文集 一般抗菌剂都需要结合材料才能制备成相应制品使用，所以选择的抗菌剂要能够适应基材的加工 要求。 6．反应惰性 抗菌剂在使用过程中尽可能不要和基材中的物质发生物理和化学作用，特别是不要影响高分子抗 菌材料和制品的耐候性。对于特殊的反应性抗菌剂，使用时一定要充分考虑其这方面的影响。 此外，安全性和经济性也是不得不考虑的另外两个重要特性。 二、影响塑料抗菌性能的主要因素 1．抗菌剂的分散状态 抗菌剂本身的结构和状态是决定和影响抗菌性能的最主要因素。目前使用的抗菌剂种类很多，包 括有机抗菌剂、无机抗菌剂、天然抗菌剂、以及光触媒型的抗菌剂等，每个抗菌剂的品种对微生物的 作用机理都不尽相同。 但抗菌剂在基材中的分散状态也是直接影响抗菌材料抗菌性能的主要因素之一。抗菌剂本身可以是固 体的颗粒、粉末，也可以是液体、溶液、乳液或悬浊液，甚至可以是气态的。在抗菌材料中抗菌剂聚 集的状态、大小、分布均匀性等都会直接影响材料的抗菌性能。比如一般说来，抗菌剂的浓度越大， 抗菌性能越好，可实际应用中真正起作用的往往仅是材料表面层的抗菌剂，以整体添加量来计算的抗 菌剂浓度并不能很准确地反映材料表面的抗菌性能。 2．作用对象 微生物种类极其繁多，各种微生物的生理结构又都有所差异，如根据微生物细胞结构，可明确地 分成真核细胞和原核细胞两个基本类型；但除此之外，尚有一类微生物连细胞的基本形态和结构都不 具备，被称之为非细胞型生物，如导致“非典”的元凶——病毒就属于这一类。 抗菌剂和微生物的作用机理是通过特定结构相互作用进行的，所以作用对象结构的差异必然会引 起抗菌剂对不同微生物有着不同的MIC和MBC，甚至部分抗菌剂对一种微生物具有优异的抑制和杀 灭性能，而对另一种微生物则可能完全没有作用。 微生物生长过程可分为迟缓期(1agphase)、对数生长期(109arithmic