塑料抗菌劑的種類及作用機理
    塑料用抗菌劑按化學成分差異，大致可分為無機類、有機類、天然類和無機-有機復合抗菌劑等4大類。
  1 無機抗菌劑
    無機抗菌劑主要包括元素、氧化物和多種化合物，現(xiàn)有的無機抗菌劑主要以銀、銅、鋅等離子和一些納米材料為主(如納米二氧化鈦等)的抗菌劑，對于銀、銅、鋅金屬而言，它主要是以離子狀態(tài)存在的，通過離子交換或其他形式與載體結合，由于這些金屬離子有著與細菌或霉菌的活性霉中心強有力的結合能力而具有抗菌的能力。在這些金屬離子當中，銀的抗菌能力最好，而且銀的殺菌作用與它的價態(tài)有關，一般來說正三價的銀離子抗菌能力最強，正一價銀離子抗菌能力最弱。銀的化學結構決定了它具有很好的抗菌能力，在一定波長光的照射下，銀能起到催化活性中心的作用，可以使周圍空間產(chǎn)生原子氧，而原子氧可殺菌，銀離子可強烈地吸引細菌肌體中的巰基，破壞細胞合成酶的活性，細菌就會被殺死，并且銀離子能從死菌體中游離出來，繼續(xù)與其他細菌接觸，進行殺菌，重復進行上述過程，循環(huán)利用，所以它具有持久性。納米二氧化鈦的作用機理是利用光催化作用，納米粒子在吸收光能后生成離子-空穴對，離子-空穴對與表面吸附的水、空氣反應，生成化學活性很強的氫氧自由基和超氧化物陰離子自由基，攻擊細菌有機體，致使細菌細胞體內(nèi)的有機物分解，從而達到殺菌的目的。但無機抗菌劑也存在一定的缺點，如銀是國家控制使用的自然資源，致使銀系抗菌劑的市場售價居高不下，同時在使用過程中易變色；而納米類抗菌劑難以分散等。無機抗菌劑中的抗菌離子一般都是依附在某一種載體上，一般載體要求具有多孔、比表面積大、吸附性能好、無毒、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，同時又不破壞抗菌成份，具有持久的緩釋性能，對塑料制品的性能沒有不良影響等?，F(xiàn)在較常用的載體主要有天然沸石磷酸復鹽、黏土、可溶性玻璃、硅膠、陶瓷、活性炭、二氧化鈦和聚合氧化鋁等。
 2 有機抗菌劑
    有機抗菌劑主要包括：酚系如3-甲基-4-異丙基苯酚、甲酚，有機酸系如丙酸、山梨酸鉀，酯系如對羥基苯甲酸酯，醚系如2，4，4-三氯-2'-羥基二苯醚，環(huán)氧化物系如環(huán)氧乙烷，鹵素系如N-(氟二氯甲基硫)鈦酰亞胺，咪唑系如2-(4-噻唑基)苯并咪唑，噻唑系如2-正辛基-4-異噻唑啉-3酮噻唑，腈系如亞甲基氰酸脂，吡啶系如2-吡啶酚-1-氧化鈉，三嗪系如N，N'，N"一三羥基六氫三嗪，季銨鹽系如芐基二甲基十二烷基氯化銨，有機金屬系如8-羥基喹啉銅，雙胍類如1，l-六亞甲基雙[5-(4-氯苯基)雙胍]二葡萄糖酸酯等。有機系抗菌劑具有初始殺菌力強、殺菌即效和抗菌廣譜性較好，無論是粉狀或液態(tài)，大多能比較容易地在樹脂中分散．技術較成熟。但有機抗菌劑也有毒性安全性較差、會產(chǎn)生微生物耐藥性；耐熱性不佳；遇熱、光等較易揮發(fā)，或氧化、分解，導致抗菌壽命短；在塑料高溫、高壓、高剪切加工條件下不穩(wěn)定，效果降低乃至失效，甚至產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物等不足之處。
    有機抗菌劑品種繁多，滅菌原理也不盡相同。對于有機合成抗菌劑，有的是阻礙微生物細胞的能量代謝，有的是阻礙微生物細胞的蛋白質(zhì)合成(DNA合成)，有的是阻礙微生物細胞壁的合成等。對于透明抗菌塑料制品中常用的抗菌劑三氯新，其抗菌作用主要在細胞膜上，可直接破壞細胞膜，當三氯新以高濃度存在時，可造成細胞中的蛋白質(zhì)及核酸的不可逆轉變，導致低分子量的細胞內(nèi)容物滲出，致細胞死亡。
  3 天然抗菌劑
    天然抗菌劑主要來自天然物質(zhì)的提取物，主要包括綠芥末精油、芥末提取液、日扁柏素、脫乙酰殼多糖、香辣料、酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)、蓖麻油、椿樹油、油脂等。天然抗菌劑不屬化學制品，完全是從天然食物或植物中提取，或可直接使用。在生產(chǎn)和使用過程中，對人畜或環(huán)境一般不產(chǎn)生污染，生物相容性好，因而受到青睞。但其抗菌功能有限,做不到長效；且耐熱性較差，往往在150 -180℃就開始碳化分解。使用這種抗菌劑后，常常會使食品、用品產(chǎn)生異味或變色．應用范圍受到極大限制。
    不同成分的天然抗菌劑，抗菌機理也存在差異。酸、堿性物質(zhì)是通過其破壞微生物的細胞壁、細胞膜，進而使細胞蛋白質(zhì)凝固，實現(xiàn)抗菌效果的；各種醇類是使細胞蛋白質(zhì)變性，干擾細胞代謝，實現(xiàn)抗菌效果；對于脫乙酰殼多糖類，本身含有氨基酸，屬陽離子，而微生物細胞壁是由酸和磷脂陰離子等組成的，兩者結合后，將阻礙微生物的發(fā)育和繁殖。
    4 無機-有機復合抗菌劑
    迄今為止，載銀無機抗菌劑的價格仍居高不下。因此，開發(fā)對熱和紫外線穩(wěn)定、具有廣譜抗菌性且價格低廉的抗菌劑仍是目前抗菌劑研究的一個方向。而無機-有機復合體系不僅兼具了有機系的即效性、持續(xù)性與無機系的安全性、耐熱性，而且可在很大程度上改進載銀沸石抗菌劑的變色問題，降低抗菌劑的價格，同時保證其抗菌廣譜性。因此無機-有機復合體系是當前研究的一個熱點，也是未來幾年的發(fā)展方向。日本現(xiàn)在大多將有機聚硅氧烷、可水解硅烷、含三唑基的化合物及沸石混合，所的產(chǎn)品不僅抗菌效果不受紫外線的干擾，而且與聚合物有很好的相容性。還可利用層間插入技術（Intercalation）將有機抗菌劑引入到用銀離子交換過的層狀粘土的層間隙中，以提高其耐熱溫度和對紫外線的穩(wěn)定性。國內(nèi)也有相應的研究，但這樣的研究才剛剛起步，例如國內(nèi)某單位發(fā)明的有機硅-季銨鹽和銀的復合物制成的抗菌劑應用于紡織品上，具有良好的廣譜抗菌性，對數(shù)種細菌都有抑菌性，不足之處是其抑菌性稍差。
    無機抗菌劑是通過載體的緩慢釋放抗菌離子來完成抗菌目的，其載體及金屬離子都具有很低的毒性，它最突出的特點是耐久性及安全性好；可有些金屬離子(如銀離子)易生成氧化物或經(jīng)光催化被還原成金屬單質(zhì)，故常有顏色易遷移的缺點；有機類、天然類有機抗菌劑具有速效、防霉效果優(yōu)良等特性，但它同時具有毒性較大，耐熱性較差，藥效持續(xù)時間短等優(yōu)點；而復合抗菌劑結合了各自的優(yōu)點，使復合抗菌劑既具有無機抗菌劑的耐久性、安全性，又具有有機抗菌劑的速效性，因而是抗菌劑主要的發(fā)展方向。

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