抗菌塑料及抗菌剂关键技术
塑料抗菌剂的应用及发展趋势
塑料抗菌剂的应用及发展趋势抗菌剂是具有抑制和杀菌性能的新型助剂，通常在聚合物材料中添加一种或者几种特定的抗菌剂成份可以制得功能性新材料，如抗菌塑料、抗菌纤维等，其中塑料是抗菌剂应用最广的领域，因此抗菌剂成为倍受关注的新型塑料助剂品种之一。
抗菌剂通常分为无机、有机、天然和高分子四大类。
在国外日本抗菌剂开发与应用居国际领先地位，2003年日本抗菌塑料几乎覆盖通用和工程塑料所有品种，抗菌塑料制品产量超过10万吨/年，其中主要采用无机抗菌剂，主要生产公司有石冢硝子、品川燃料、东亚合成、松下电子等公司；日本已将今后发展的目光投向欧美国际抗菌产品市场,预计海外市场将是国内市场的10倍,他们也极大关注中国抗菌塑料近年来的迅猛发展,纷纷抢滩中国市场。
主要品种及应用研究抗菌剂主要分为无机、有机、天然和高分子四大类，目前我国开发主要是无机抗菌剂，在其他领域也有所研究。
1.无机抗菌剂无机抗菌剂是采用含有抗菌性金属负载在一定载体，通过离子交换、吸附、合金化或者化合而成。
钛系抗菌剂，主要以TiO2这类能被光催化激活的材料为主。
日本在TiO2光催化抗菌材料研究与应用起步较早，目前日本东陶等多家公司开发的含有银离子、铜离子及TiO2光催化抗菌瓷砖和卫生洁具已经大量投放市场。
中国建材研究院采用将纳米TiO2用包覆剂进行处理，有效提高了材料的光催化活性，不仅在紫外线照射时具有较强的杀菌效果，在微光下也具有较强杀菌作用，目前纳米TiO2作为高效抗菌剂，可应用于卫生洁具、水处理、抗菌建材和涂料等方面。
银系抗菌剂，该系列抗菌剂是目前国内使用最多的品种，尤其是解决了银系抗菌剂的颜色稳定方面取得显著成果，根据制备工艺和载体不同，银系抗菌剂包括以下几大主要品种：沸石类抗菌剂，制备该类抗菌剂时，交换工艺控制比较严格，如果金属水溶液浓度过大，会在表面积银颗粒而堵塞沸石孔道，从而影响沸石的抗菌性能和表观性能。
国内海尔科化公司开发了KHFS-ZS系列复合无机抗菌剂和抗菌母粒就属于沸石类银系抗菌剂，应用于家电等材料上，达到良好的抗菌效果。
抗菌塑料的研究与应用
和 国 内 外 的发 展 状 况 。
关 键 词 ： 茵 塑 料 ； 用机 理 ； 究 与 应 用 抗 作 研
中图分类号 ： Ｑ ２ Ｔ ３４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ３— ９ ８ ２０ ）４— ０ ４— １７ ２２ （ ０６ ０ ０ １ ０ ４
０ 引 言
活 性霉 中心进 行 强有 力 的结 合 ， 而 破坏 菌 类 的 繁 从 殖 与生 长 。这 其 中 ， 离 子 的抗 菌 能 力 最 好 ， 且 银 而 其 杀 菌作 用 与它 的价 态 有 关 ， 般 来 说正 三 价 的 银 一 离 子抗 菌能 力最 强 ， 正一 价 离 子 最弱 Ｊ 。银 的化 学 结 构决 定 了它具 有很 好 的抗 菌能 力 ， 一定 波 长 光 在 的照 射下 ， 能 起 到 催 化 活 性 中心 的作 用 ， 以使 银 可 周 围空 间产 生 原 子 氧 ， 原 子 氧 可 杀 菌 ； 离 子 可 而 银 强烈 地 吸引细 菌肌 体 中 的巯 基 ， 破坏 细胞 合成 霉 的 活性 ， 菌就 会 被 杀 死 ， 且 银 离 子 能 从 死 菌 体 中 细 并
细菌有机体 ， 致使细菌细胞体 内的有机物分解 ， 从
而达 到杀 菌 的 目的 。
无机抗 菌 剂 中 的抗 菌 离 子 一 般 都 是 依 附 在 某
一
种载体上 ， 一般载体要求具有多孔 、 比表面积大 、
吸 附性 能好 、 毒 、 无 化学 稳 定 性 和热 稳 定 性 好 ， 时 同 又 不破坏 抗 菌 成 份 ， 有 持 久 的 缓 释 性 能 ， 塑 料 具 对
进入 ２ ｌ世 纪 以来 ， 料 制 品 已成 为 人 们 的 日 塑
常生活中必不可少的一部分 ， 其广泛应用于我们生
车用聚丙烯抗菌材料研制
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聚丙烯 (PP) 具有来源广、密度低、力学性能优 异、耐疲劳屈服、价格便宜等优点，被广泛应用于汽 车内饰零部件上，如仪表板、门板、立柱等 。 [1–6] 随 着汽车行业的发展，汽车内部环境的健康与否越来 越受到消费者的重视，特别是共享出行的发展，越来 越多的人会通过汽车内饰间接接触到其他人。结合 2020 年～2021 年新冠病毒疫情的影响，越来越多的 主机厂提出了车用 PP 抗菌材料的开发和应用需求。 学术界和产业界对 PP 的抗菌性应用进行了相关的 应用研究 [7–9]。在塑料中添加抗菌剂是提高塑料抗 菌性能的有效措施，进而扩大 PP 材料的应用领域。 抗菌 PP 是一种非常重要的抗菌塑料。抗菌家电外 壳、抗菌马桶盖、抗菌洗衣机内桶、抗菌日用品等都 是抗菌 PP 材料制成的。
摘要：以聚丙烯 (PP)、聚烯烃弹性体 (POE)、滑石粉、银离子抗菌剂为原料，制备了抗菌 PP 材料。考察了材料组 分 POE、滑石粉、抗菌剂含量对 PP 材料力学性能和抗菌性能的影响。结果表明，随着抗菌剂含量的增加，PP 的力学 性能变化不大，抗菌性能逐渐提高。与不加抗菌剂相比，添加 0.4 份抗菌剂的 PP 材料的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌 的抗菌性能值分别从 5.7 和 5.5 提高到 6.8 和 6.6。随着 POE 含量的增加，PP 材料的拉伸和弯曲强度降低，缺口冲击 强度提高，抗菌性能逐渐提高。与不加 POE 的材料相比，当 POE 含量为 20 份时，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌 性能值分别从 6.1 和 6.0 提高到 6.8 和 6.6。随着滑石粉含量的增加，PP 材料的弯曲弹性模量提高，缺口冲击强度和 抗菌性能降低。与不加滑石粉的材料相比，当滑石粉含量为 20 份时，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能值分别 从 7.3 和 7.2 下降到 6.8 和 6.6。这说明提高抗菌剂和 POE 含量、降低滑石粉含量有利于提高抗菌效果。PP 抗菌材 料 150℃热氧老化 400 h 后仍具有优异的抗菌性能，可应用在汽车门板、手套箱、门槛饰板等汽车内饰零件。
QBT25912003抗菌塑料的抗菌性能试验方法
QB/T2591-2003抗菌塑料的抗菌性能试验方法本标准规定了抗菌塑料的抗菌性能试验方法和对抗菌效果的评价。
本标准的抗菌性能要求和试验方法对应于日本国家工业标准JIS Z 2801—2000《抗菌加工制品——抗菌性试验方法和抗菌效果》（英文版），及美国材料与试验协会标准ASTM G 21—1996《合成高分子材料耐真菌性的测定》（英文版）。
本标准与JIS Z 2801—2000和ASTM G21—1996的一致性程度为非等效。
本标准的附录A和附录B为规范性附录。
本标准由中国轻工业联合会提出。
本标准由全国塑料制品标准化技术委员会归口。
本标准主要起草人：董晓旭、季君晖、李毕忠、颜乃泓、王友斌、陶志清、陈仪本。
本标准为首次发布。
引言抗菌塑料是一种新型的功能塑料，随着人们对生活质量要求的提高，其应用日益广泛。
为保证国内抗菌塑料制品的质量，为抗菌塑料的评价提供统一的技术依据，特制定本行业标准。
本标准主要提供抗菌塑料的试验方法和抗菌效果评价。
对于抗菌塑料的其它重要性能，如产品的理化性能和安全性可参考其他相关标准，在本标准中不作明确规定。
而抗菌效果的长效性问题比较复杂，需要进一步研究，本标准暂不涉及。
抗菌塑料——抗菌性能试验方法和抗菌效果1 范围本标准界定了抑菌、杀菌、抗菌和抗菌塑料的术语。
本标准规定了抗菌塑料抗菌性能的术语和定义、产品分类、抗菌性能要求和试验方法。
本标准适用于具有抑制/杀死细菌和（或）抑制/杀死霉菌作用的抗菌塑料，不适用于软质抗菌泡沫塑料和添加光触媒类抗菌剂的抗菌塑料。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 4789.2 食品卫生微生物学检验菌落总数测定3 术语和定义本标准采用以下术语和定义。
2022年抗菌塑料急需解决的技术问题分析
抗菌塑料急需解决的技术问题分析家电行业是抗菌材料应用范围最广、最成熟的领域。
由于塑料具有质轻、不锈蚀、绝缘性好等优点，所以在家电生产的许多环节要用到塑料。
有电视节目称，洗衣机、电冰箱是最简单藏污纳垢的电器，危害人的健康。
使用抗菌塑料替代一般塑料成为家电行业进展的趋势。
抗菌塑料需批量化生产抗菌家电的国家标准为抗菌材料生产商供应了机遇，也带来了挑战。
目前，国内还没有抗菌塑料专用料，家电企业只能通过在聚丙烯原料中加入抗菌母粒的方法制备抗菌产品。
加工过程易产生团聚、变色、热分解等问题，而且二次造粒法会产生多次热历史，导致生产过程能耗大、成本高、质量不稳定，下游厂家很难批量生产抗菌塑料制品。
此外，抗菌母粒厂家多、规模小，很难达到国家抗菌标准，家电企业难以选择。
作为国内第一大塑料供应商，中国石化每年有几十万吨聚丙烯用在洗衣机和冰箱上。
“要实现抗菌塑料的批量生产，就要在装置造粒过程中直接生产抗菌聚丙烯。
这样既可保证产品质量的稳定，又能满意市场对抗菌聚丙烯的大量需求。
”负责抗菌聚丙烯新产品开发项目的北京化工讨论院有关负责人表示。
出售已添加抗菌剂的聚丙烯，会不会导致抗菌剂含量不统一，客户使用不便？“有了统一的国家标准，这个问题不难解决。
”张师军介绍说。
在聚合装置生产抗菌聚丙烯的过程中，企业会严格根据国家标准来执行，使产品达到国家抗菌防霉标准，用户能直接使用。
张师军指出，抗菌聚丙烯的研发存在三大技术难点。
一是抗菌聚丙烯的抗菌剂添加量难以把握。
目前，在生产抗菌塑料制品时，需加入大量抗菌剂。
而在抗菌聚丙烯聚合装置在线生产中，为避开影响塑料性能，还需加入抗氧剂等助剂，而无法加入大量抗菌剂。
二是保证抗菌塑料的寿命与性能。
抗菌剂在塑料制品表面时，才能起到杀菌作用。
抗菌剂是损耗型的，要靠塑料制品内部的抗菌剂迁移出来，并到达塑料制品表面释放出来，连续形成“爱护膜”。
迁移速度太快，会影响抗菌塑料的使用寿命；速度太慢，抗菌剂迁移不到表面，又不能保证塑料制品的抗菌性能。
包装材料的抗菌性能及其应用研究
包装材料的抗菌性能及其应用研究随着近年来食品安全问题引起的广泛关注，包装材料的抗菌性能显得越来越重要。
包装材料在食品保鲜、延长货架期和避免细菌污染等方面发挥着重要作用。
而包装材料的抗菌性能具有极大的优势，可以有效地减少食品的滋生、繁殖和传播，延长其保鲜期，保障食品的品质和安全。
一、包装材料的抗菌性能目前，常见的抗菌包装材料主要包括：抗菌膜、抗菌纸、抗菌塑料、抗菌涂层、抗菌纳米复合材料等。
1. 抗菌膜抗菌膜是将具有抗菌作用的复合材料涂覆在膜上而制成的。
该材料在膜的表面形成抗菌层，可以对许多常见的细菌、真菌和霉菌有很强的杀菌作用。
同时，抗菌膜也具有保鲜性能，可以延长食品的货架期，提高食品的安全性和品质。
2. 抗菌纸抗菌纸是将具有抗菌功能的复合材料涂覆在纸张上，也可以通过纳米技术制备而成。
相较于传统纸张，抗菌纸可以有效地抑制细菌的繁殖，保障食品的质量和卫生。
3. 抗菌塑料抗菌塑料可以通过在塑料制品制造时，将抗菌剂加入到塑料中而制成。
抗菌塑料可以有效地抵抗细菌的滋生和传播，保障食品安全，防止细菌污染和交叉感染。
4. 抗菌涂层抗菌涂层是将具有杀菌作用的物质喷涂在包装材料的表面上，形成具有抗菌作用的涂层。
抗菌涂层可以对许多常见的细菌、真菌和霉菌有很强的杀菌作用，同时还具有防潮、保鲜等功能。
5. 抗菌纳米复合材料抗菌纳米复合材料是利用纳米技术制备而成的抗菌材料。
纳米材料可以形成具有高效抗菌性能的表面，并且可以轻易地控制抗菌层的厚度和稳定性，并且可以根据需要调整其抗菌性能。
二、包装材料的应用研究1. 普通食品包装普通食品包装主要使用抗菌膜和抗菌塑料。
在传统包装基础上加入抗菌材料，可以有效地减少细菌污染，延长包装食品的货架期，提高食品的保鲜性和品质。
2. 医用包装医用包装需要具有极高的抗菌性能，以保障医疗用品的卫生和品质。
目前，特别制造的医疗包装材料已经广泛应用于医院和诊所中，如德国银纳米材料制造的医用塑料制品、日本的抗菌纳米复合材料等。
抗菌塑料的种类、应用与检测方法总结
抗菌塑料的种类、应用与检测方法总结抗菌塑料的评估塑料抗菌评估方式：在其表面培养金黄色葡萄球菌和大肠杆菌来测试。
抗菌和防霉有相同的地方，也有不同，抗菌塑料一般具有一定的防霉效果，所以通常未作明确区分。
ISO22196塑料制品表面抗菌性能评价方法 金黄色葡萄球菌大肠杆菌 相关方商定 JISZ2801GB/T31402抗菌塑料抗菌性能检测方法及抗菌 塑料表面抗菌性能检测方法 同上 同上 抗菌活性值R>2 相关方向定 JC/T939 建筑用抗菌塑料管抗细菌性能 同上 >99%>90%国内外常见的抗菌测试标准中，通常以抗菌活性值或者抗菌率来表征抗菌性能，抗菌活性值R=2时，相当于抗菌率为99%,R=3时，相当于99.9%,一般认为抗菌率达到99%时具有较强的抗菌效果。
而防霉测试一般是让霉菌在28°C,RH(90+5)%条件下，培养28天,检测其生长面积来评估。
ISO846望物作用03W毛壳毒、宛氏拟青毒等 JISZ2911抗毒性试验方法 黑曲霉、绳状青毒、绿粘帚毒、球 毛壳毒、宛氏拟青毒 ASTMG21GB21551.2合成聚合物材料防毒性能 家用电88抗菌材料的特殊要求 塑料防毒性能试验方法 黑曲毒、绳状青瑾、绿粘帚琴、球毛壳零、出芽短梗霉 黑曲毒、绳状青毒、绿粘帚毒、球毛壳毒、宛氏拟青霉、土曲霉 黑曲毒、绳状青毒、绿粘帚毒、球0级或1级GB24128 毛充毒、出芽短梗写5脂显微镜下观察未见生长内眼可见，但生长面积(10%轻度生长，生长面积在10-30% 只有防霉要求达到。
级或I 级，才表示该塑料具有一定的防霉效果。
抗菌塑料是具备抗菌功能的塑料，需要同时达到作为塑料使用时的性能要求和抗。
级 1级 2级菌要求。
目前国内外抗菌塑料的检测标准主要有ASTME2149(2010)>ISO22196(2007)>JISZ2801(2006)›QB/T2591(2003)›JC/T939(2根据抗菌塑料的亲疏水性、形态结构和抗菌剂的类004)和GB21551.1(2008)o型，可运用不同的测试方法。
塑料抗菌实验报告
一、实验目的本实验旨在研究塑料抗菌剂的添加对塑料制品抗菌性能的影响，探讨不同类型抗菌剂在塑料中的应用效果，为塑料制品的抗菌性能提升提供实验依据。
二、实验材料1. 塑料材料：ABS、PVC、PET、PE、PP等2. 抗菌剂：无机银、锌和有机复合抗菌剂，石墨烯抗菌剂，抗菌母料3. 实验仪器：塑料改性设备、注塑机、吹塑机、细菌培养箱、细菌计数器、电子天平等三、实验方法1. 抗菌剂添加量确定：根据不同塑料材料和抗菌剂种类，确定添加量范围，如ABS、PVC、PET、PE、PP等塑料材料添加0.4%-0.8%，石墨烯抗菌剂添加0.5%-1.0%，抗菌母料添加1.0%-2.0%。
2. 抗菌剂混匀：将抗菌剂与塑料材料按比例混合，搅拌均匀。
3. 塑料制品制备：通过注塑、吹塑等工艺制备抗菌塑料制品。
4. 抗菌性能测试：将制备好的抗菌塑料制品放置于细菌培养箱中，模拟实际使用环境，观察细菌生长情况，并使用细菌计数器对细菌数量进行统计。
四、实验结果与分析1. 无机银、锌和有机复合抗菌剂对塑料抗菌性能的影响实验结果显示，添加无机银、锌和有机复合抗菌剂的塑料制品具有较好的抗菌性能。
当抗菌剂添加量为0.5%-0.8%时，抗菌率可达99.9%。
与未添加抗菌剂的塑料制品相比，添加抗菌剂的塑料制品在细菌培养箱中细菌生长缓慢，数量明显减少。
2. 石墨烯抗菌剂对塑料抗菌性能的影响实验结果显示，添加石墨烯抗菌剂的塑料制品也具有较好的抗菌性能。
当抗菌剂添加量为0.5%-1.0%时，抗菌率可达99.9%。
石墨烯抗菌剂在塑料中的应用效果优于无机银、锌和有机复合抗菌剂，这是因为石墨烯具有独特的二维结构，能够有效抑制细菌生长。
3. 抗菌母料对塑料抗菌性能的影响实验结果显示，添加抗菌母料的塑料制品具有较好的抗菌性能。
当抗菌母料添加量为1.0%-2.0%时，抗菌率可达90%以上。
抗菌母料在塑料中的应用效果较好，且成本较低，具有良好的市场前景。
4. 不同抗菌剂对塑料抗菌性能的影响比较通过对无机银、锌和有机复合抗菌剂、石墨烯抗菌剂、抗菌母料三种抗菌剂在塑料中的应用效果进行比较，发现石墨烯抗菌剂具有最佳的应用效果。
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新冠肺炎疫情让人们再次充分认识到病毒微生物对人类的健康和生活影响有多大。
微生物无处不在，看似干净整洁的居住环境就可能有大量有害微生物存在，并时刻威胁着居住者的健康。
良好的卫生习惯、消毒剂使用等能减少环境中微生物数量。
随着科技的进步，材料研究者们也不断推出各种抗菌材料及抗菌制品，通过往物品中增加抗菌功能，从而对落在物品表面的有害微生物起抑制其生长繁殖或直接杀灭的作用，以减少环境中有害微生物的量。
从国内外抗菌材料的发展情况来看，抗菌塑料是发展最快、应用最广的抗菌材料。
本文概述了抗菌塑料及塑料用抗菌剂选择方法、抗菌塑料制备的技术手段、抗菌塑料的市场应用及前景，旨在为塑料行业读者带来一些思考。
抗菌塑料的抗菌效果与其采用的抗菌剂有直接关系。
抗菌剂是对一些细菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化学成分，在塑料中的添加量一般很少，在不改变塑料的常规性能和加工性能前提下，起到抗菌功效。
抗菌剂根据化学成分分类可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和复合抗菌剂三大类。
1. 无机抗菌剂
无机抗菌剂主要是利用银、铜、锌、钛、汞、铅等金属及其离子的杀菌或抑菌能力制得的抗菌剂，其中应用最广泛的是光催化类（如TiO₂、ZrO₂等）、含金属离子类（如磷酸盐载体、硅酸盐载体等）和金属氧化物类（如Ag₂O、CuO、ZnO 等）三种。
与其他抗菌剂相比，无机抗菌剂的优点是耐热性好、抗菌广谱、抗菌力强、抗菌持久性好、安全性较高、毒性低、不产生耐药性；缺点是制造困难、工艺复杂，且不同的金属在应用中也有限制性，如铜系抗菌剂颜色较深，银系抗菌剂易氧化变色且价格昂贵，锌及其他金属抗菌效果相对较差。
2. 有机抗菌剂
有机抗菌剂可进一步细分为天然抗菌剂、有机低分子抗菌剂和有机高分子抗菌剂。
天然抗菌剂来源于动植物提取或萃取物，如薄荷、柠檬叶等的提取物、蟹和虾中提炼的壳聚糖等。
其优点是使用安全性高，对人体无毒、无刺激；缺点是产量受企业的生产规模和工艺条件限制，加工性能差，高温下容易分解失效，且应用范围窄，药效普遍较短。
常用的有机低分子抗菌剂有季铵盐、酚醚类、哌啶类、咪唑类、双胍类、有机金属类等。
其优点是杀菌速度快、杀菌力强、广谱抗菌，且来源丰富，使用和开发时间长，技术成熟，加工方便，颜色稳定性好，价格低廉等；缺点是毒性大、易分解、易溶出、耐热性差，且抗菌性能难以持久等。
有机高分子抗菌剂是指有机高分子聚合物的侧链或主链上含有抗菌基团。
目前有机高分子抗菌剂研究较多的有壳聚糖衍生物、聚季铵盐类、聚季磷。