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1、新型高效无机抗菌剂Z 3 0 的应用研究 海尔科化工程塑料国家工程研究中心股份有限公司，中科院理化所 甄志超胡燕李朝顺李文东季君晖 摘要：中科院理化所和海尔科化公司合作开发出了以硅藻土为载体的锌系抗茵 剂Z 3 0 ，经过在不同材料中的应用发现和银系抗茵剂具有同等的抗茵效果，而且 不存在银系抗茵剂易变色的问题，此无机抗茵荆Z 3 0 价格不到银系抗茵剂价格 的四分乏- - - ，是解决银系抗茵剂价格高和易变色问题而开发的一代新产品。 关徒词：元机抗茵剂、锌离子、硅藻土、变色、锌系抗茵剂 1 无机抗菌剂国内外研究现状 随着人民生活水平的提高，人们日益追求生活环境的舒适化，并且日益重视 卫生管理，
2、对卫生用品、日用陶瓷品、水处理装置、食品包装、服装等耐用消费 品的抗菌性能有了较高的要求，因此各种抗菌制品便应运而生，并获得迅速发展。 抗菌材料可分炎有机和无机两大类，有机抗菌材料存在耐热性和稳定性较 差，自身分解产物和挥发物对人体有害，易产生耐药性，不适于高温加工等缺点， 从而限制了其广泛使用，无机抗菌剂稳定性、持久性、安全性相对较好，因此， 以银、铜和锌等为抗菌离子，以无机非金属材料为载体的无机抗菌材料在某些领 域得到了大量的应用研究。 在国外主要以日本生产的无机银系抗菌剂为主，日本生产的以玻璃为载体的 银系抗菌剂被广泛应用于不同领域，此银系抗菌剂以玻璃为载体，因此具有对材 料外观影响小的
3、优点，而且不易吸潮。 侯文生、魏丽乔等【l 】以制得的纳米二氧化硅粉体为载体，硫酸锌和硝酸银溶 液为交换液，采用吸附法制得载银锌纳米二氧化硅抗菌剂。苗志国等【2 】对载锌蒙 脱石的抗菌效果进行了研究，认为以蒙脱石和硫酸锌为原料制得的载锌蒙脱石中， 锌主要以水合阳离子的形式，且以离子交换的方式进入层状蒙脱石硅酸盐的晶 格层间。此外还有少量的锌以化学吸附的形式进入S i O 四面体和越，O 八面 体的微孔中，通过离子交换和静电吸附于层问的锌，可以降低蒙脱石所带的负电 荷，从而增加对大肠杆菌的吸收功能，为蒙脱石表面高浓度的锌离子杀灭细菌创 造了有利的条件。A y b e nT o p ，S e m
4、r al k u 【3 】研究了银离子、锌离子、铜离子和沸 石的交换性能，认为银离子和沸石的阳离子交换性能最好。李吉东、李玉宝等 4 1 对载铜锌纳米羟基磷灰石的抗菌性能及机理进行了研究，他们在常压下合成了纳 米基磷灰石浆料，并在水介质中制备了载铜、载锌和载铜锌双离子抗菌材料，运 用原子吸收光谱、转靶X 射线衍射、透射电镜等手段对材料的理化性能进行了 表征，并对材料的抗菌性能进行了检测，他们的研究结果发现载铜材料的抗菌性 能很好，而载锌材料的抗菌性能不是太好。高向华、许并社等网，研究了银型沸 石抗菌剂的制备与性能，他们认为A 型沸石对银离子具有较高的交换选择性，其 交换度可以达到7 0 以上，
5、作为抗菌剂载体具有明显的优势。 1 6 9 2 新型高效无机抗菌剂7 _ , 3 0 简介 由海尔科化公司和中科院理化所合作开发的新型高效无机抗菌剂Z 3 0 是针 对银系抗菌剂的缺点改进提高的一类产品，银系抗菌剂的主要缺点是价格高，易 变色，Z 3 0 很好的解决了这两个大问题，无机抗菌剂Z 3 0 以锌离子为抗菌离子， 以硅藻土为载体制备而成，在同一种基材中添加同样量的Z 3 0 和银系抗菌剂，可 以达到同样的抗菌性能，而且添加Z 3 0 的产品不存在易变色的问题，可以应用于 陶瓷材料，在8 0 0 度加工也不存在变色和影响抗菌性能的问题。无机抗菌剂z 3 0 价格便宜，每公斤价格在8 0
6、 元左右，而银系抗菌剂的价格在3 0 0 元左右每公斤。 3 新型高效无机抗菌剂Z 3 0 与传统银系抗菌剂对比 Z 3 0银系抗菌剂 价格8 0 元公斤3 5 0 元l 公斥 添加量 O 3 O 3 抗菌性能抗菌率达到9 9 抗菌率达到9 9 变色问题无变色问题存在一定的变色问题 白色或稍发灰的类白色粉 外观白色粉末 末 P P 、P E 、P v C 、P s 、P C 、 P P 、P E 、P v C 、P s 、P C 、A B S 、 A B S 、E V A 等各种塑料材 适用材料E V A 等各种塑料材料，以及P U 发 料，以及P U 发泡材料，油 泡材料，油漆涂料等 漆涂料
7、等 对材料外观 几乎无影响几乎无影响 影响 对材料力学 性能方面的几乎无影响几乎无影响 影响 4 新型高效无机抗菌剂在洗衣机中的应用 洗衣机是目前使用塑料件最多的家用电器之一，主要包括内桶、底座、波轮 等。一台双缸洗衣机的使用的塑料件一般为7 - - 1 2 k g ，全自动洗衣机甚至可达 2 0 k g 以上，占洗衣机总重量的1 3 以上。据研究表明衣物等织物上经常可以见到 的细菌有肺炎克雷伯氏菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、绿脓假单胞菌、金黄 色葡萄球菌、铜绿极毛杆菌等，常可分离出的真菌有绿色木霉、土曲霉、黄曲霉、 黑曲霉、烟曲霉、球毛壳、绳状青霉、赫色青霉、宛氏拟青霉、白色念珠菌( 酵
8、母菌) 等等。各类洗衣机在洗完衣服后一般都很难把水完全排干，因此洗衣机中 尤其是波轮底下和下水通道经常是长期保持潮湿，为细菌的繁衍提供了适宜的条 件，而带菌的衣服在洗衣过程后难免会有少数微生物还停留在洗衣机中，并逐渐 繁殖，造成下次洗衣过程中相互感染，导致清洗完毕的衣物带菌，危害人体健康。 洗衣机抗菌化制备相对较为简单，因为需要制备成抗菌塑料件的主要部件为 内桶、波轮、搅拌棒、喷淋管、排水管等，除了排水管，这些部件基本都是由 P P 注塑制备而成，排水管则是由P V C 挤出制造。P P 注塑件一般使用无机抗菌 剂或相应抗菌母粒直接注塑得到，而抗菌P V C 可以通过在P V C 造粒过程和各
9、种 1 7 0 添加剂一起加入，也可以提高相应抗菌母粒在下水管挤出过程中加入。值得注意 的是内桶、波轮等塑料件属于典型的大型薄壁制品，需要使用高流动性的P P 材 料以便方便成型，并要求制品具有较高的抗冲击强度以承受各种载荷。所以在选 择抗菌剂直接添加或选择抗菌母粒时要充分考虑抗菌剂或抗菌母粒对材料流动 性和冲击性能的影响，保证产品质量。 5 新型高效无机抗菌剂在冰箱中的应用 在目前日常生活中，冰箱已经成为了家庭必备的冷藏和冷冻食品的家用电 器，给人们的生活带来了极大的方便，提高了人们的生活质量和品位。但是有关 专家研究表明冰箱内积有多种病菌，冰箱是使用塑料量较多的家电之一，其使用 的塑料件的
10、重量约占冰箱总重量的3 5 5 0 ，冰箱中使用的主要塑料件有门衬、 内胆、门筐、顶筐、饰条、门封条、聚氨酯泡沫隔热材料等，这些材料的化学成 分和化学结构非常适宜霉菌的生长。冰箱使用过程中经常长期存放生冷食品或菜 蔬，而食品大多是不经过消毒的，这就难免将部分微生物带入冰箱内，这些微生 物在冰箱内部的塑料部件上快速繁殖。据有关部门报道，在其抽查的部分冰箱果 蔬盒内每平方厘米面积霉菌孢子高达1 0 0 0 多个，箱体内壁上每平方厘米面积也 有3 0 0 多个霉菌孢子，在冰箱内发现的微生物种类竟多达十多种。所以有时人们 食用了储存在冰箱中的被微生物污染的食物后会出现肠胃发炎、咽喉疼痛等症 状，即所谓
11、的“冰箱综合症”。 随着生活水平的提高，人们对健康卫生要求越来越高，因此避免“冰箱综合 症 成了新阶段对冰箱制造的一个新要求。在开始，入们曾设想使用紫外线、臭 氧等消毒，但由于紫外消毒和臭氧消毒的局限性未能广泛推广。经长期研究和实 践，研究人员开始采用将无机抗菌剂添加到塑料部件中，使之既具有杀灭与塑料 件接触的微生物，又具有长期的抗菌或抑菌性能。 6 新型高效无机抗菌剂在空调中的应用 随着人们收入水平的提高，空调越来越多地走进了寻常百姓家，人们在重视产 品使用价值的同时也开始关注其环保价值。由于普通空调过滤网在室温条件下容 易积灰并滋生各种细菌，通过空气循环流通不断把细菌带入空气中，造成多次污
12、 染。在这种环境下使人产生头晕、乏力等症状，对人体造成危害。将Z 3 0 抗菌剂 或由此抗菌剂加工而成的抗菌母料添加到空调过滤网申，制备出具有抗菌功能的 空调过滤网，能有效地杀灭细菌，净化空气，使人体免受细菌的侵蚀。 7 新型高效无机抗菌剂在其它领域中的应用 由海尔科化公司生产的高效无机抗菌剂Z 3 0 还被广泛应用于油漆、涂料、墙 体腻子、木塑材料、管材、鞋材、键盘等领域，得到了用户的一致好评。 将抗菌剂Z 3 0 添加到涂料中，利用抗菌剂在涂料中的缓释作用，从而使 涂膜具有卓越的抗菌、净化空气及预防疾病传播的功能。可广泛地杀灭各种致 病菌和真菌，并能有效的抑制细菌繁殖，为广大用户创造洁净、
13、健康的生活空 间。 管材在使用过程中由于一直和水接触，因此水中的微生物沉积到管材表面而 滋生细菌，对水体造成污染，而且细菌在管材表面的大量生长严重阻碍管材的正 常使用，在管材中加入抗菌剂或抗菌母料制备的抗菌管材能够及时杀灭沉积在表 面的细菌，保证了管材表面不受细菌侵蚀，避免了水体的污染。 1 7 1 8 总结 无机抗菌剂以其性能稳定、对人体安全、易于加工等优点正在逐步替代部分 有机抗菌剂而得到广泛应用，而银系抗菌剂的价格高和易变色问题严重制约了其 广泛应用，中科院理化所和海尔科化公司研制的无机抗菌剂Z 3 0 利用价格便宜的 锌离子和硅藻土为原料，达到了和银系抗菌剂同样的抗菌性能，因此在应用方
14、面 有不可替代的优势。 参考文献 【1 】侯文生、魏丽乔等，载银锌纳米二氧化硅抗菌剂的制备及应用，合成纤维工业，2 0 0 4 、6 ，2 7 ( 3 ) 。 4 6 【2 】苗志国，李国旺，郭丽萍，载锌蒙脱石对大肠杆菌K 8 8 抗菌效果的影响，吉林农业科学2 0 0 7 ，3 2 ( 4 ) ： 5 6 - 5 8 【3 】A y b e nT o p ，S e m r aI J HU m ，S i l v e r , z i n c ，a n dc o p p e re x c h a n g ei naN a - c l i n o p t i l o H t ea n dr e s
15、u l t i n g e f f e c t O na n t i b a c t e r i a la c f v i t y , A p p l i e dC l a yS c i e n c e2 7 ( 2 0 0 4 ) 1 3 - 1 9 【4 】李吉东、李玉宝等，载铜锌纳米羟基磷灰石的抗菌性能及机理研究，无机材料学报，2 0 0 6 、l ，2 1 ( 1 ) ：1 6 3 1 6 8 昀高向华、许并社、魏丽乔、侯文生，王淑花、贾虎生，银型沸石抗菌荆的制备与性能研究，太原理 工大学学报，2 0 0 8 、9 ，3 9 ( 5 ) ：4 5 5 4 5 8 作者简介：甄志超，男，博士研究生 通讯地址：季君晖，中科院理化所，E I n a a ：j h j i 2 6 3 n e t 1 7 2
