应对“二阳”，进军“大健康”，抗菌母粒法制备抗菌塑料大有可为！
发布时间：2023-05-26
您最近“二阳”了吗？
5 月 18 日，复旦大学附属华山医院感染科主任张文宏在接受采访时表示，新冠疫情进入常态化波动流行的状态。
5 月 22 日上午，在 2023 大湾区科学论坛生物医药与健康分论坛上，中国工程院院士钟南山表示，预测 2023 年新冠第二波疫情高峰发生在 6 月底，约 6500 万每周。
正值春夏之交，气温多变，且人员流动大、活动密集，新冠、流感等呼吸道疾病传播的风险叠加。在后疫情时代，电梯以及办公场所等环境都存在较大的传播风险，因此提高这类环境中抗菌材料的抗菌性能在后疫情时代大背景中极为重要。
根据需求，要提升公共场所塑料制品的抗菌性能，并加大投入生产，必须选取高效率、方式简便的抗菌添加剂。抗菌母粒就可以完成这个使命。
一、抗菌剂简介
抗菌材料区别于其他杀菌消毒技术的特征就在于它能保证在使用条件下具有持续抑菌杀菌等能力，它是生产抗菌制品的基础，也是抗菌制品性能的保证，近年来在我国发展很快，在短短数年内形成了一个新的产业群体。
一般的抗菌材料根据材料来源可以将材料分为合成材料和天然材料。
合成材料，可以在合成的适当试剂或材料的再加工时添加抗菌组分制成抗菌材料。
天然材料，必须经过后处理过程才能得到抗菌功能。
几种抗菌剂的分类：
1、无机抗菌材料：
其主要原料为银铜锌等金属或其离子，采用物理吸附离子交换方法，负载与多孔材料，利用金属离子的抗菌能力，通过缓释作用达到长效抑菌的目的。
在众多金属离子中，汞、银、镉、铜、锌等均具有较强的抗菌能力，但使用时安全无毒的仅限于银、锌和铜离子，且银离子的抗菌能力远强于锌、铜等其他金属离子。因此，无机银系抗菌剂居于无机抗菌剂的主导地位。
无机抗菌剂的主要优点是耐热性好（＞ 600 ℃），抗菌谱广，有效抗菌期长，毒性低，不产生耐药性，安全性高。
但也存在一定的缺点：
银系抗菌剂游离出的银离子在阳光照射下或加热至一定温度后，很容易被还原你成单质银而呈灰色或褐色，影响制品颜色；
由于无机载体的作用，载银抗菌剂会严重影响制品尤其是薄膜类塑料制品透光度；
由于银原料贵重稀少，致使银系抗菌剂成本一直居高不下；
抗真菌和霉菌效果差。
2、有机抗菌材料：
有机抗菌剂主要指合成有机抗菌剂，其突出特点是种类多、针对性强等，常见有机抗菌剂种类有季铵盐类、双肌类、醇类、酚类、有机金属类、毗陡类、咪唑类、唾吩类等。
有机抗菌剂在抗菌塑料加工工业中使用量较少，因其耐热性差，只能在 300 ℃ 以下使用，在塑料加工差恒星过程中易分解，丧失抗菌效果。
在众多合成化学品种都具有抗微生物活性的功能，在这些产品中也均可以用于塑料加工，但是其杀菌功效具有针对性，且存在毒性安全性，同时也会产生微生物耐药性，在生产有机抗菌剂的过程也具有一定的污染，因而不能算是理想的抗菌剂。
3、天然抗菌材料：
天然抗菌剂主要来源于动植物，如薄荷、柠檬叶提取物，节肢动物提取物甲壳素脱乙酰化制得的壳聚糖，其中壳聚糖是目前研究的热点，它具有良好的生物相容性和可降解性，对人体无害。但其缺点是抗菌作用有限，耐热性较差，杀菌率低，不能广谱长效使用且数量很少。
很多植物依靠自身生成抗菌物质来抵御微生物攻击，因而植物萃取类型抗菌材料可完全从植物中萃取而出，其优点是具有可持续性。
各种来源与材料组合成五花八门的抗菌材料，应用目的也差别很大，因此从开发抗菌材料及其制品的角度而言，最需要关心的问题就是，采用何种添加剂（抗菌剂）或方法，如何与材料结合或赋予材料这种抗菌功能组分，从而可获得既不损害材料的既有性能，又能赋予其抗菌功能的新材料。
以生产抗菌塑料制品为例，目前国际上较多采用的塑料主流加工方式是采用添加抗菌母粒的方式生产抗菌塑料制品。
抗菌母粒是塑料与用于载体和分散抗菌剂的载体树脂混配制成的颗粒状浓缩物，其中抗菌剂含量较高（质量分数为： 10—50 %）。成型加工抗菌制品时，只需要在塑料中加入少量（1—3 %）的抗菌母粒即可。
通过抗菌母粒技术，不仅使抗菌剂分散效果得到大幅度提高，还可以免去大量共混造粒工作，操作简单，成型周期稳定，提高生产效率，不对环境造成影响，与此同时，产品品质得以保障，因此在抗菌塑料制品市场上是最有发展潜力的。
二、抗菌塑料的制备方法
抗菌塑料尤其是纳米抗菌塑料作为国家重点支持的新材料产业，近几年得到了快速发展，目前仅抗菌聚丙烯年消耗量就已超过 5 万吨，随着人们环境和健康意识的增强，抗菌塑料的需求量只会越来越大。
在过去的三十年里，抗菌剂的研究取得了一定的成果，但研发高效广谱、安全无毒、效果持久的抗菌剂仍是一个重要课题，是推动抗菌塑料产品开发的必要条件。
实际上，大部分聚合物材料在不加助剂的纯态情况下是不受微生物侵蚀的。但是，当添加了各种助剂之后，就有可能使微生物滋生、繁殖、扩展，加之表面附着细菌的生长和繁殖，将影响塑料制品的外观及性能，特别是使应用的安全性大大降低，污染所接触的各种物品，威胁人类健康，因此塑料抗菌功能的开发及其重要和必要。
抗菌塑料加工的关键在与提高抗菌剂在塑料中的分散性、相容性以及在制备过程中的稳定性。抗菌塑料生产工艺复杂，不仅需要满足塑料本身应该具备的机械性能、耐老化性能、化学性能等，同时需要具备抗菌功能，常用抗菌塑料的制备方法主要是直接添加法、抗菌母粒法、表面粘合法、层压法和后加工处理法等。
直接加工法是将普通抗菌剂直接加入基体塑料中，通过物理手段将抗菌剂与其他材料充分混合，进而进行成型加工，制备出相应的抗菌塑料制品。直接添加法操作简单，能够准确控制抗菌剂的添加量，且抗菌剂在抗菌产品中的整体分布均匀。但其存在明显缺点，即抗菌剂在塑料基材中的分散性受材料、抗菌剂的相容性及加工工艺的限制，抗菌剂以一定的团聚体分布在塑料基材中，分散性能较差，因此抗菌性能往往较差。
表面黏合法、层压法和后加工处理法主要应用于抗菌产品成型过程中，根据最终抗菌产品的加工过程选择不同的方法，如表面黏合法是通过在成型磨具表面喷洒抗菌剂使产品表面黏附抗菌剂，后加工处理法是对塑料制品进行表面处理，目前可采用的方法主要有喷镀法和真空溅射表面喷镀法，但是设备成本较高，不利于工厂大批量生产。
而对于大部分家用电器例如冰箱来说，抗菌剂的添加不得影响产品制件的外观，比如颜色、透明度等，同时抗菌剂的添加对制件单品的性能不能有太大的影响，因此在家电产品的生产方式上，优先采用抗菌母粒法。
抗菌母粒法是制备抗菌塑料的其中一种方法，此种方法的好处有几点：
第一，母粒法制备抗菌塑料过程简单，只需将抗菌剂加入基体树脂中，在通过挤出成型等方式造粒，在将造出的抗菌母粒加入载体树脂中，就可以制成抗菌塑料制品。
第二，抗菌母粒提高了抗菌剂在基体中的分散性和相容性，因此也提高了材料整体的抗菌能力。
这是由于在准备母粒的过程中，抗菌剂和载体树脂经过双向剪切和混炼，在成型过程中分散，母粒化抗菌剂在抗菌产品中的分散性就比直接添加法好的多，且抗菌母粒一般呈颗粒状，成型操作中粉尘不飞扬，减少了生成过程污染，使用过程无需对抗菌剂进行表面处理，因此，将抗菌剂母粒化后制备抗菌产品已成为目前抗菌产品的主要生产方法。
三、抗菌母粒的优点
抗菌母粒根据加入抗菌剂的不同，其分类也不同，根据抗菌剂的分类，抗菌母粒也分为有机抗菌母粒、无机抗菌母粒、天然抗菌母粒。
抗菌母粒的加入对塑料最终性能的影响十分关键。经研究发现，加入抗菌母粒之后，对塑料的力学性能、物理性能几乎没有影响，这主要是因为抗菌母粒的基体通常要与塑料的基体相同或具有高相容性，因此抗菌母粒的加入可以很好的适应塑料基体，不会造成塑料变质。
抗菌母粒产品的主要优点：
广谱抗菌性，长期持效抗菌效果；
热稳定性好，耐高温，不变色；
良好的相容性和分散性；
不改变制品原有加工工艺；
各种塑料原料均有相应的木料，减少对制品的性能影响；
符合食品和卫生材料的生产和使用要求，生产和使用时对环境物任何影响。
转自——链塑网公众号