抗菌塑料的发展和应用_李毕忠

抗菌塑料的发展和应用李毕忠(中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心海尔科化工厂塑料国家工程研究中心有限公司,北京100080)摘要本文对无机抗菌剂及其抗菌塑料发展和应用的技术和市场作了综述。回顾了20多年来国内外该领域的进展,在借鉴国外经验的基础上,对如何促使我国抗菌材料行业的健康发展提出了建议。关键词抗菌剂,抗菌塑料,发展PROGRESSOFANTIMICROBIALPLASTICSANDITSAPPLICATIONLIBizhong(NationalEngineeringResearchCenterofEngineeringPlastics,TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)AbstractIthasreviewedthetechnicaldevelopmentofinorganicantimicrobialagents,itsapplica-tionfieldswithplasticsandtheirmarketinginthelasttwodecades.Theachievements,prospectsandsomeproblemswhichencounteredinChinaareanalyzedinrespecttothoseinthedevelopedcountries.Keywordsantimicrobialagents,antimicrobialplastics,development随着科学技术的发展,人们对环境微生物的研究和认识水平不断提高,在利用有益微生物(如发酵等生物技术)的同时,也十分警惕致病性微生物的危害。据英国苏格兰电话公司调查,感冒、咽炎、流行性脑膜炎、肝炎、红眼病、皮肤病、肺结核等十几种传染病可经使用电话这一途径而传播开。1996年,日本致病性大肠杆菌引起的全国范围内的食物中毒事件,曾一度引起全世界的恐慌。又如,近来人们发现一种因食用冰箱中受细菌污染而产生的肠胃炎、咽喉疼痛、恶心、头晕的“冰箱综合症”。更为触目惊心的是,据美国《WHO》杂志1996年的统计,全世界1995年死亡5200万人,其中因细菌传染引起的死亡为1700万,约占1/3。这些传染病包括霍乱、肺炎、疟疾、结核和肝炎等。由此可见,细菌等致病性微生物是人类健康的主要杀手之一。抗菌塑料是一类具备抑菌和杀菌性能的新型材料,通常在塑料中添加一种或几种特定的抗菌剂而制得。正因为材料本身被赋予了抗菌性,用抗菌塑料制成的各种制品具有卫生自洁功能,与普通塑料制品相比,抗菌塑料制品可免去许多清洗保洁等繁杂劳动。在医院等特殊场合,可减少环境消毒(如化学药剂消毒、或紫光线等物理消毒)。而且,抗菌塑料的抗菌长效性可与制品使用寿命同步,可谓“一劳永逸”,既方便又经济。由于塑料及其制品在日常生活中的应用面宽、用量大(1997年世界塑料产量1.35亿t,且每年递增5%),所以,抗菌塑料的开发和应用为保护人类健康树起了一道绿色的屏障,对于改善人类生活环境,减少疾病、保护全民健康,具有十分重要的意义。·8·化工新型材料第28卷1国内外抗菌塑料技术发展抗菌塑料中用的抗菌剂可归纳为有机类、无机类和天然类等。有机类抗菌剂包括多种传统抗菌杀菌剂。有机抗菌剂虽然杀菌力强、即效好,但存在毒性安全性较差、会产生微生物耐药性、化学稳定性较差、在塑料中易迁移(导致抗菌寿命缩短)等不足。另外,有机抗菌剂的耐热性较差这一致命弱点,使它在许多塑料高温高压高剪切加工条件下易分解失效,其分解产物甚至有毒。因此,目前有机抗菌剂一般用于加工温度低(～200℃)的软质聚氯乙烯(SPVC)、聚乙烯(PE)等塑料中。同样,天然类抗菌剂在150～180℃就开始炭化分解,应用范围窄。无机抗菌剂具有长效、不产生耐药性等优点,特别是其突出的耐热性(>600℃)倍受重视,在塑料用抗菌剂的发展中占有很大优势。无机抗菌剂利用金属离子的抗菌杀菌作用来抑制细菌的生长繁殖。经过多年研究后发现,在无机抗菌剂中实际使用的金属离子几乎仅限于对人体安全的银、铜、锌等几种。抗菌离子通常由某些无机物载带着,如沸石、磷酸盐、羟基磷灰石、可溶性玻璃等,通过缓释作用以提高抗菌长效性。银离子的抗菌力最强,但其化学性质活泼,易转变为棕色的氧化银或经紫外光催化还原成黑色的单质银。无机抗菌剂变色后不仅降低了抗菌性,而且还将使白色和浅色塑料制品无法应用。另外,大量使用银的成本高,制约了在更大范围的应用。所以,解决无机抗菌剂的变色问题和降低成本是两个世界性难题。国际上,日本经过20多年的研究,在改善银抗菌剂变色问题上取得了长足进步,初步解决了无机抗菌剂的变色问题,但价格仍居高不下。欧美地区以应用有机