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塑料使用抗菌剂的原理及分类

塑料使用抗菌剂的原理及分类

塑料抗菌剂是指能够在一定时间内,使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。

从目前的技术发展情况来看,塑料用抗菌剂主要可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂及复合抗菌剂四种类型。不同抗菌剂对同种病原菌的抗菌作用机理和有效性的不同,同种抗菌剂对于不同的病原菌的抗菌作用机制和抑制范围也不同。

无机抗菌剂

无机抗菌剂主要包括成分、氧化物和多种化合物,目前已开发应用的无机抗菌剂主要以银、铜、锌等离子和一些纳米材料为主(如纳米二氧化钛等)。对于银、铜、锌金属而言,它们主要是以离子状态存在的,通过离子交换或其他形式与载体结合,由于这些金属离子有着与细菌或霉菌的活性酶中心强有力的结合能力,因而具有抗菌能力。在这些金属离子当中,银的抗菌能力最好,而且银的杀菌作用与它的价态有关,—般来说正三价的银离子抗菌能力最强,正一价银离子抗菌能力最弱。银的化学结构决定了它具有很好的抗菌能力, 在一定波长光的照射下,银能起到催化活性中心的作用,可以使周围空间产生原子氧,而原子氧可杀菌,银离子可强烈地吸引细菌组织中的巯基,破坏细胞合成酶的活性,细菌就会被杀死,并且银离子能从死菌体中游离出来,继续与其他细菌接触,进行杀菌,重复进行上述过程,循环利用,所以它具有持久性。

天然抗菌剂

天然抗菌剂主要来自天然植物的提取,如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等,使用简便,但抗菌作用有限,耐热性较差,杀菌率低,不能广谱长效使用且数量很少。

添加到塑料中的塑料抗菌剂不仅需要满足低成本的要求,而且要有极好的相容性,并能在加工过程中保持高热稳定性。此外,抗菌剂还必须能够迁移到塑料表面,阻止微生物生长。其中,有机抗菌剂应用十分广泛。

有机抗菌剂

有机抗菌剂种类多达500多种,但常用的只有几十种。有机抗菌剂主要包括: 有机金属类,如五氯酚锌;有机卤代物,如五氯酚钠;醇、酚、醚类,如乙醇、对硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等;醛、酮、醌类,如戊二醛、邻羟基环戊烯二酮、四氯对醌;酸及盐类,如山梨酸;酯类,如富马酸二甲酯;腈类,如百菌清;胍类,如氯已啶;有机硝基化合物类,如呋喃西林;有机磷及有机砷类,如月桂胂。此外,还有呋喃类、吡咯类、咪唑类、噻唑啉类、苯并呋喃类、苯并噻唑类等杂环类抗菌剂。这些抗菌剂根据其用途,又可分为杀菌剂、防腐剂和防霉防藻剂。杀菌剂是指可效地杀死微生物的抗菌剂,主要有季铵盐、乙醇、双胍类化合物等,防塑料长霉生藻变质的抗菌剂,主要有吡啶、咪唑、卤代烷及碘化物等。有机抗菌剂用于塑料主要有如下不足:毒性安全性较差,会产生微生物耐药性;耐热性不佳,遇热、光等较易挥发,或氧化、分解,导致抗菌寿命短;在塑料高温、高压、高剪切加工条件下不稳定,效果降低乃至失效,甚至产生有毒副产物等。

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