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我国PP抗菌剂的发展技术与进程

我国PP抗菌剂的发展技术与进程

PP抗菌剂材料中的核心成分是抗菌剂。根据化学组成,抗菌剂大致可分为无机、有机和天然三大类。天然系抗菌剂,受到原料和加工条件的制约,目前尚不能实现大规模市场化。有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广等优点,但也存在耐热性差、易渗出、溶出物毒性问题、不耐洗涤、使用寿命短等问题,因此其使用有很大的局限性。无机系抗菌剂以银系抗菌剂为主,其特点是安全性、耐热性、耐久性较好,是目前纤维、塑料、建材等中使用较多的抗菌剂,不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性,不能像有机系抗菌剂那样能迅速杀死细菌,而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果;同时,由于银的化学性质活泼,易氧化而成为棕色的氧化银,从而降低抗菌效力及影响制品外观;另外,无机抗菌粉体与高分子材料相容性差,在基体树脂中易于团聚,会给材料的纺丝、拉膜等加工带来很大困难。

中国在长期研究的基础上,发展了一种分子组装抗菌化新技术,即通过精选具有高效广谱抗菌活性、对人体安全无毒、耐热性好的抗菌功能团,将其通过嵌段、接枝官能团反应等化学方法组装到基体树脂的分子链上,从而得到抗菌母粒。浅色的细长线条代表基体树脂的大分子链,而深色的粗短线条代表组装上去的抗菌功能团。

现代PP抗菌剂材料的实用化始于防微生物纤维制品,60年代以后,抗菌纤维开始出现;抗菌塑料的应用起始于80年代初,90年代进入一个大发展时期,化工、纤维、食品、电机、水泥等行业均开发出抗菌产品,几乎覆盖涤纶、丙纶、腈纶、PP、abs、PE、pvc等所有主要纤维和塑料品种。

抗菌塑料的抗菌性应当具有高效、广谱、持续性等特点,且无毒、无异味,对环境无影响。抗菌剂还应当与各种塑料配合性好,不与塑料中各种助剂发生化学反应,不受光和热的变色作用。抗菌塑料的加工方法一般是将抗菌粉体或抗菌母料与树脂混炼,在加工成型条件下制成各种制品。

国外在抗菌塑料的开发应用方面比较活跃,美国、日本、英国等国已大量使用抗菌性PP、PE、PVC、ABS、PS等生产冰箱、洗衣机、饮水机、洗碗机、卫生洁具、水管、玩具、电脑键盘、各类遥控器、食品器皿和医用卫生材料等,日本洗衣机洗涤桶用抗菌性PP制造的占70%~80%。国内1998年海尔集团试制成功并上市带有抗菌功能的空调、波轮洗衣机、冷柜、冰箱、电话等,采用的抗菌剂是复合型无机抗菌剂。

聚丙烯管材目前得到了广泛应用,但存在一个致命的缺陷,即管材易滋生真菌,由于聚丙烯是一种有机高分子材料,容易被微生物侵蚀,因此在使用一段时间后表面就会产生一层滑腻物;实际上是生长了真菌,且管道一旦安装便难以清理。华东理工大学的郑安呐等采用分子组装抗菌化新技术,将经过优选的有机抗菌功能团组装到聚丙烯基体树脂的分子链上得到抗菌母粒;由于抗菌功能团是以化学键接到树脂上的,因此克服了普通有机抗菌剂不耐热、与PP基体相容性差、不耐浸泡洗涤的缺点。研究发现抗菌母粒在体系中可起到成核剂的作用,提高了结晶温度,加快了材料的结晶速率,在一定程度上改善了材料的力学性能;当抗菌官能团组装量在015%以上时,材料即具有优良的抗菌作用,对革兰氏阴性、阳性菌以及真菌、霉菌均有很强的抑制效果,且耐久性优良,其抗菌性能优于进口无机银系抗菌母粒,具有极为优秀的使用安全性。

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