抗菌玻璃材料的简述及应用.doc

抗菌玻璃材料的简述及应用摘要：科技水平的发展，使得人们的生活观念逐渐发生变化，对绿色健康的生活的要求越来越高。抗菌玻璃材料就孕运而生了。抗菌玻璃是一种新型的功能型玻璃。它既保持原有的使用功能和装饰效果，又增加了消毒抑菌功能。抗菌玻璃可分为缓释型和光催化型两种，都能在医疗、建筑、食品包装的领域发挥着举足轻重的作用。关键词：抗菌 玻璃材料 应用 功能 制备随着科技的发展，时代的进步，健康、绿色的生活开始引起了人们的注意。在生活和生产过程中，如何保持一个健康无菌的条件，日益成为人们关注的一个热点。细菌是许多疾病的病原体，能引起人体生病的细菌很多，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。据who报道，1995年全球死亡的5 200万人中仅细菌传染而造成死亡的人数就有1700万。特别是日本在1996年发生了全国性的病原性大肠肝菌0-157事件，因而引起了世界各国对抗菌材料研究的高度重视。1 1. 抗菌玻璃材料的简介抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。在自然界中有许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物的功能，如部分带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物部分矿物质和天然物质。但目前抗菌材料更多的是指通过添加一定的抗菌物质 (称为抗菌剂)， 从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷、抗菌金属材料等。本文就抗菌玻璃进行详细的综述。抗菌玻璃是一种新型的功能型玻璃。它既保持原有的使用功能和装饰效果，又增加了消毒抑菌功能。2 抗菌玻璃材料的制备所选用的材料均为无机抗菌剂，因此具有安全性(对人体与环境无污染)、稳定(耐热)性和杀菌作用的持久性等特点。1 抗菌玻璃材料一般以磷酸盐系或硼酸盐系玻璃作为抗菌物质的载体，3将抗菌物质混合到配料中，经高温熔融、冷却和研磨制得水溶性抗菌玻璃粉末。它既可用于制备抗菌防霉除藻涂料,也可用于航海船只抗海藻剂的制备。42. 发展抗菌玻璃材料的意义抗菌玻璃亦称绿色玻璃，是一种新型生态功能材料，对于改善生态环境、保持人类健康、指导相关功能玻璃材料的研发具有重要意义。利用添加新型无机抗菌剂抑制和杀死细菌，从而使传统玻璃产品增添高新技术含量。抗菌玻璃既保持了玻璃材料自身具有的透明、洁净、机械强度高、化学稳定性好等特点，又增加了杀灭和抑制病菌的新功能，是新材料科学与微生物学相结合的产物。抗菌玻璃这种新型的功能材料，它的出现适逢细菌、霉菌、病毒这些疾病传播杀手肆虐，大型流行性疾病在世界范围内频繁出现，变化莫测的时期，细菌给人类健康带来的危害、甚至危及生命的严重后果，使世人更进一步认识到抗菌材料在日常生活中的重要性。53. 抗菌玻璃材料3.1 抗菌玻璃材料的功能 抗菌玻璃材料的最大用处在于防污抗菌，减少菌类在材料表面的附着，减少人体进一步接触细菌的可能，在根本上营造一个无菌的环境。6与有机抗菌材料相比，无机玻璃和无机抗菌剂等无机抗菌材料具有耐高温(加热后抗菌效果不变)、安全(对人或动物毒性低)、不挥发(不易被吸人肺中而导致头痛或不适症状)、持续时间长(效果长期保持，不易变质)、广谱高效(对各类微生物有效)等优点,但即效性不如有机抗菌系列产品。7抗菌玻璃中所使用的抗菌剂多为接触型银系无机金属离子，这类抗菌剂具有广谱超强的抗菌能力。例如银和汞离子对大肠杆菌的最小抑制发育浓度(mic)约为210moll，铜、金、锌、锡、铝、铬、钴、镍等金属离子对微生物也都有不同程度的杀抑作用。53.2 抗菌玻璃材料的分类根据抗菌机理的不同，可以分为缓释型和光催化型抗菌玻璃材料。3.2.1 缓释型抗菌玻璃材料缓释型抗菌玻璃材料，也就是化学持久性较弱的玻璃与具有抗菌和防霉性能的离子化金属，如银、铜、锌等相结合的材料。8缓释型抗菌玻璃材料是通过玻璃的整体性溶解，使玻璃网络中的银、锌等离子释放出来，从而达到抗菌目的。仅从表面看，玻璃材料的缓释性与化学稳定性之间似乎是互相矛盾的。实际上高氧化态银的还原势极高，少量的ag+足以使其周围空间产生原子氧，原子氧是可以杀菌。9抗菌玻璃材料会在有水存在时会缓慢释放ag+等杀菌离子，它们可强烈吸引细菌机体中的酶蛋白的巯基，并迅速地结合在一起，并使以此为必要基的生物酶丧失活性，使细菌死亡。其中，缓释型抗菌玻璃材料有着十分明显的优势：(1)玻璃的载银、锌等离子的量能够精确控制。(2)缓释型玻璃材料释放抗菌离子的速度能比较方便的调节。(3)能长期有效地保持抗茵离子的缓释性能。缓释型玻璃材料由于发生的是玻璃的整体性溶解，不会发生象那些常见的抗菌材料在使用过程中容易受到吸附物质的干扰而导致抗菌离子缓释性能下降的现象，以有效地保持抗菌离子的缓释性能。3.2.2 光催化型抗菌玻璃材料光催化是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光催化是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。其中最具代表性的就是镀tio2膜的抗菌玻璃。10tio2是一种光催化半导体抗菌剂，作为一种n型半导体，其禁带宽度相当于波长387nm光的能量，在波长小于387nm的光照下能吸收能量高于其禁带宽度的光辐射，产生电子跃迁，价电子被激发到导带，形成空穴一电子对。并将能量传递给周围的介质，诱发光化学反应，具有光催化能力。11在tio2膜受到大于其带隙能的光照条件下通过一系列反应可以生成活性羟基、超氧离子、过羟基和双氧水等，而这些都可以与生物大分子如脂类蛋白质酶类以及核酸大分子反应，直接破坏和通过一系列氧化链式反应而对生物细胞结构引起广泛的损伤性破坏。此类抗菌玻璃材料一改传统的无机类抗菌剂，使用银、铜、锌等金属离子，而以tio2为杀菌材料。tio2光催化抗菌材料作用效果持久，利用太阳荧光中含有的紫外光作为激发源就可以有抗菌效果。12tio2抗菌具有以下主要特征：13(1)只要有微弱的紫外光照射，如荧光灯、阴天的阳光、灭菌灯等都可激发反应。(2)tio2仅起催化作用，自身不消耗，理论上可永久使用，对环境无二次污染。(3)羟基自由基具有402.7kj/mol反应能，过氧基自由基具有431.08kj/mol反应能，高于有机化合物中各类化学键能，如c-c(347)、c-n(305.1)、c-o(360)、n-h(389)。因此，可将各种有机物分解为无害的二氧化碳和水。它既能杀灭微生物，也可分解微生物赖以生存繁衍的有机营养物，达到抗菌目的。(4)tio2对人体安全无害。3.3 抗菌玻璃材料的应用抗菌玻璃既具有优良的抗菌性能，又兼有红外辐射性能，作为绿色健康型抗菌保健玻璃材料，可广泛应用于建筑、器皿、包装等领域。3.3.1 抗菌玻璃材料在医疗环境的应用 抗菌玻璃材料最直接的运用就是医疗领域，创建洁净的医疗卫生环境是保证医务人员和其他在该环境中活动人员免受细菌侵袭的前提条件，也是保证患者免受交叉性感染的基本措施。医院的整体洁净是建立在每个科室、每个环节的基础上的。反过来如果大环境相对洁净了，局部的更高层次的洁净也就好保持了。所以，挂号室的隔断玻璃、门诊的医生办公桌上、候诊室窗玻璃或宣传橱窗上、诊查室内病人可能触摸到的台面上、药房的隔断玻璃、各种橱柜的台面上、甚至建筑物的窗子，如果都更换上抗菌玻璃，肯定会减少医院内交叉感染和疾病传播的机会，有益于医护人员的身体健康。143.3.2 抗菌玻璃材料的建筑领域的应用 利用抗菌玻璃材料可以制成抗菌建筑玻璃和陶瓷。tio2本身激发的光催化反应使玻璃和陶瓷更具抗菌效果。将这种建筑材料应用于墙体，可杀死附着于墙面的细菌。用于浴室可减少由于地面和墙面上积聚的肥皂因细菌作用而引起的粘稠状质，起到防滑、防污的作用。用于卫生间可明显降低其中的氨气浓度，使人不会有不适的感觉。在居室内使用抗菌玻璃和陶瓷，不但可以杀灭有害细菌，还可在一定程度上除去有害气体，净化室内空气。城市建筑物外墙使用光催化玻璃和陶瓷外墙砖，在一定程度上有可能减轻城市大气污染。153.3.3 抗菌玻璃材料的食品包装的应用 随着人们对环境污染关注程度的日益加强和对生活质量要求的不断提高，抗菌包装得到了人们的高度重视和广泛研究。抗菌玻璃材料不仅用于生产抗菌玻璃、陶瓷制品。还可以制成粉末。喷涂在普通玻璃、陶瓷容器内壁，经高温固化形成抗菌薄膜。使容器具有新颖的抗菌性能，因而广泛应用于食品及化妆品的包装和医疗器材的包装。这对提高包装产品的质量和卫生性能，提高包装产品的档次，改善人们的生活质量有重大的社会效益和经济效益。164. 抗菌玻璃材料的制备目前制造抗菌玻璃材料的方法有三大类：17(1)在玻璃制品表面覆盖一层无机抗菌薄膜，再加热焙烧而成。这层薄膜可以是具有光催化(光触媒)系的tio2，也可以是可缓释型无机抗菌玻璃材料。(2)将含银、铜、锌离子的无机抗菌剂直接加入到玻璃生产配合料中，一次性熔制成形而得到抗菌玻璃材料。这种玻璃载体可以是磷酸盐或硼酸盐为主体。(3) 将银或含银化合物微粒的分散液或溶液涂覆在玻璃制品的表面，通过热处理使银离子和玻璃中的离子进行离子交换。5.抗菌玻璃材料的发展前景抗菌玻璃材料是无机抗菌剂应用开发的产物，在日本和美国等工业发达国家仍然处在研究与开发阶段，而在我国则处于刚刚起步阶段。随着人们对生活质量和环境意识的重视，其应用领域和产销市场也将日益扩大。如何制备出性价比更高的抗菌玻璃材料势必为关键所在。参考文献:1 刘小明,程金树.抗菌玻璃材料的研究与发展j.玻璃,2003,30(4): 6-8.2 程金树,刘小明,汤李缨.磷酸盐抗菌玻璃材料的制备及性能研究j.武汉理工大学学报,2005,27(1)：1-3 3 张文钲.载银抗菌抗霉涂料的应用j.化工新型材料,1997.(9):29-30.4 鞍高惠.玻璃抗海藻剂j.玻璃与搪瓷.1990,18(3):68-69.5 上官文峰,陈铭夏.无机抗菌材料的研究进展.第二届中国抗菌材料产业发展大会论文集c.北京：20026 肖玉鸿,陈吉华.抗菌高分子材料的研究及其在口腔医学的应用j.牙体牙髓牙周病学杂志,2008,18(2):112-1157 王德宪.抗菌玻璃的研究现状(连载二)j.玻璃,2007,34(1): 230-234.8 japan patent 1986-166397.9 刘小明,谢俊. b203-si02-na20抗菌玻璃材料的制备j.化工新型材料,2004,32(3):26-2810 胡英,张旭,王为黎等.光触媒材料抗菌效果及其影响因素观察j.中国消毒学杂志,2008,25(1):7-9.11 王永贵,董素芳.环保抗菌玻璃、陶瓷生产中tio2的应用研究j.山东陶瓷.2006,29(3) :30-32.12 刘金彩.无机抗菌玻璃材料的研制及应用前景j.上海建材,2009, (4) :25-26.13 张法庆.有机化学d.北京,化学工