塑料抗菌劑的種類及作用機(jī)理
    塑料用抗菌劑按化學(xué)成分差異，大致可分為無機(jī)類、有機(jī)類、天然類和無機(jī)-有機(jī)復(fù)合抗菌劑等4大類。
  1 無機(jī)抗菌劑
    無機(jī)抗菌劑主要包括元素、氧化物和多種化合物，現(xiàn)有的無機(jī)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(duì)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(jié)合，由于這些金屬離子有著與細(xì)菌或霉菌的活性霉中心強(qiáng)有力的結(jié)合能力而具有抗菌的能力。在這些金屬離子當(dāng)中，銀的抗菌能力最好，而且銀的殺菌作用與它的價(jià)態(tài)有關(guān)，一般來說正三價(jià)的銀離子抗菌能力最強(qiáng)，正一價(jià)銀離子抗菌能力最弱。銀的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它具有很好的抗菌能力，在一定波長(zhǎng)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(qiáng)烈地吸引細(xì)菌肌體中的巰基，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)菌就會(huì)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(xì)菌接觸，進(jìn)行殺菌，重復(fù)進(jìn)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(jī)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(duì)，離子-空穴對(duì)與表面吸附的水、空氣反應(yīng)，生成化學(xué)活性很強(qiáng)的氫氧自由基和超氧化物陰離子自由基，攻擊細(xì)菌有機(jī)體，致使細(xì)菌細(xì)胞體內(nèi)的有機(jī)物分解，從而達(dá)到殺菌的目的。但無機(jī)抗菌劑也存在一定的缺點(diǎn)，如銀是國(guó)家控制使用的自然資源，致使銀系抗菌劑的市場(chǎng)售價(jià)居高不下，同時(shí)在使用過程中易變色；而納米類抗菌劑難以分散等。無機(jī)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(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，同時(shí)又不破壞抗菌成份，具有持久的緩釋性能，對(duì)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(fù)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(jī)抗菌劑
    有機(jī)抗菌劑主要包括：酚系如3-甲基-4-異丙基苯酚、甲酚，有機(jī)酸系如丙酸、山梨酸鉀，酯系如對(duì)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(jī)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(jī)系抗菌劑具有初始?xì)⒕?qiáng)、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(shù)較成熟。但有機(jī)抗菌劑也有毒性安全性較差、會(huì)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(dǎo)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(jī)抗菌劑品種繁多，滅菌原理也不盡相同。對(duì)于有機(jī)合成抗菌劑，有的是阻礙微生物細(xì)胞的能量代謝，有的是阻礙微生物細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成(DNA合成)，有的是阻礙微生物細(xì)胞壁的合成等。對(duì)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(xì)胞膜上，可直接破壞細(xì)胞膜，當(dāng)三氯新以高濃度存在時(shí)，可造成細(xì)胞中的蛋白質(zhì)及核酸的不可逆轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致低分子量的細(xì)胞內(nèi)容物滲出，致細(xì)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(xué)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(duì)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(zhǎng)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(huì)使食品、用品產(chǎn)生異味或變色．應(yīng)用范圍受到極大限制。
    不同成分的天然抗菌劑，抗菌機(jī)理也存在差異。酸、堿性物質(zhì)是通過其破壞微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，進(jìn)而使細(xì)胞蛋白質(zhì)凝固，實(shí)現(xiàn)抗菌效果的；各種醇類是使細(xì)胞蛋白質(zhì)變性，干擾細(xì)胞代謝，實(shí)現(xiàn)抗菌效果；對(duì)于脫乙酰殼多糖類，本身含有氨基酸，屬陽(yáng)離子，而微生物細(xì)胞壁是由酸和磷脂陰離子等組成的，兩者結(jié)合后，將阻礙微生物的發(fā)育和繁殖。
    4 無機(jī)-有機(jī)復(fù)合抗菌劑
    迄今為止，載銀無機(jī)抗菌劑的價(jià)格仍居高不下。因此，開發(fā)對(duì)熱和紫外線穩(wěn)定、具有廣譜抗菌性且價(jià)格低廉的抗菌劑仍是目前抗菌劑研究的一個(gè)方向。而無機(jī)-有機(jī)復(fù)合體系不僅兼具了有機(jī)系的即效性、持續(xù)性與無機(jī)系的安全性、耐熱性，而且可在很大程度上改進(jìn)載銀沸石抗菌劑的變色問題，降低抗菌劑的價(jià)格，同時(shí)保證其抗菌廣譜性。因此無機(jī)-有機(jī)復(fù)合體系是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，也是未來幾年的發(fā)展方向。日本現(xiàn)在大多將有機(jī)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(shù)（Intercalation）將有機(jī)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(duì)紫外線的穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)也有相應(yīng)的研究，但這樣的研究才剛剛起步，例如國(guó)內(nèi)某單位發(fā)明的有機(jī)硅-季銨鹽和銀的復(fù)合物制成的抗菌劑應(yīng)用于紡織品上，具有良好的廣譜抗菌性，對(duì)數(shù)種細(xì)菌都有抑菌性，不足之處是其抑菌性稍差。
    無機(jī)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(diǎn)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(diǎn)；有機(jī)類、天然類有機(jī)抗菌劑具有速效、防霉效果優(yōu)良等特性，但它同時(shí)具有毒性較大，耐熱性較差，藥效持續(xù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)；而復(fù)合抗菌劑結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)，使復(fù)合抗菌劑既具有無機(jī)抗菌劑的耐久性、安全性，又具有有機(jī)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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