温大抗菌抑菌材料课件第10章 抗菌材料发展展望

第十章抗菌材料发展展望第一节复合高效抗菌剂研究进展一、银系抗菌剂颜色稳定化研究

1983年日本品川燃料株式会社首次推出银系抗菌剂是目前最常见的无机抗菌剂银系抗菌剂的优点：具有抗菌谱广、最低抑菌浓度低、抗菌作用持续时间久、安全、抗药性极低银系抗菌剂的缺点：Ag+在光照、热等作用下容易变色不能在浅色制品中使用,抗菌性能明显降低严重制约了其在更大范围的应用，成了抗菌剂领域的主要难题之一成为衡量一个企业或研究单位开发银系抗菌剂的技术水平的试金石解决银系抗菌剂变色问题途径：1.通过控制加工工艺调整银系抗菌剂的结构，延缓银系抗菌剂的变色

高温灼烧可以在一定程度上延缓变色原因：灼烧使载体中部分结晶水脱出，在一定温度下可使负载银后的载体的结晶更加充分和完全，负载后载体结晶越完全变色越小。但可能会造成部分抗菌剂的抗菌性能下降2.加入能在使用过程中抑制银系抗菌剂变色的变色抑制剂

保证银系抗菌剂的抗菌性能并降低变色性变色抑制剂主要有两类：结合纤维整理剂使用，抑制采用银系抗菌剂的抗菌纤维的变色：苯并三唑类用于塑料中抑制银系抗菌剂在塑料中的变色：水滑石类化合物二、不同功能抗菌剂复合化常用的抗菌剂有机抗菌剂无机抗菌剂天然抗菌剂高分子抗菌剂都有自己的优缺点

没有一种单独的抗菌剂能够具备各种全部优点，完全适应各种应用场合。

同时复合使用多种抗菌剂，满足各种使用场合的要求复合前应对参与复合的抗菌剂有清晰的了解：如抗菌谱、抗菌效果极限和范围。抗菌剂之间协同效果：(1)可以延长抗菌剂有效作用时间;(2)在总体低浓度时即可产生抗菌性能;(3)可以拓宽抗菌剂的抗菌谱，抑制较任何单一抗菌剂更多的微生物种类。例如：有机抗菌剂三嗪系抗菌防霉剂和吡啶系抗菌防霉剂进行复合：可以得到明显协同效果较三嗪类抗菌防霉剂提高3~4倍较吡啶类抗菌防霉剂的作用提高幅度更为明显海尔科化工程塑料国家工程研究中心：有机抗菌剂和无机抗菌剂复合的抗菌防霉剂——高效广谱，添加量少，使用方便适用面广，对塑料的力学性能影响小具有优良的颜色稳定性抗菌剂Ag+、Zn2+、Cu2+为活性组分的抗菌剂防霉剂8-羟基喹啉铜、苯并咪唑氨基甲酸甲酚(俗称多菌灵)三、抗菌剂结构化结构对抗菌性能(包括抗菌效率和长效性的发挥）、抗菌剂和基材材料的亲合性具有重要的作用通常的抗菌剂形态处于自然状态，一般没有特殊的结构设计。抗菌剂结构设计明显提高抗菌剂的使用效率，抗菌材料和抗菌制品的性能，形成不同使用领域抗菌剂的个性化，在很大程度拓展抗菌剂的应用领域。

抗菌剂的结构化包括抗菌剂本身的结构化和抗菌剂制备成具有一定结构功能的抗菌母粒抗菌剂结构化的研制:杜邦特殊粉末部门开发MicroFreeBandAMP抗菌剂独特的核-壳结构(Core-ShellStructure)核心粒子：TiO2、BaSO4、ZnO核心粒子外面包覆特殊抗菌成分来抑制微生物滋生具有结构化设计的抗菌母粒海尔科化工程塑料国家工程研究中心有限公司FSZN系列抗菌母粒使抗菌剂在注塑或挤出过程中形成独特的皮芯结构大大提高了抗菌剂的使用效率降低了抗菌剂使用成本和对基材树脂性能的影响第二节光催化型抗菌剂的研究进展光催化型抗菌剂一般采用锐钛型TiO2利用紫外光加入Fe3+、Co2+,Mg2+可使紫外吸收谱峰红移，且随着加入量的增加红移幅度增大北京建材院研究开发了稀土激活保健抗菌净化功能材料：TiO2为载体，以银、钙、锌等为辅助抗菌成分，用稀土元素激活TiO2产生活性氧自由基技术创新点：①首次发现稀土激活增加活性氧自由基规律，并成功地将此技术原理用于保健抗菌材料的开发;②提出可不加银的稀土激活保健抗菌剂的优化配方:③稀土激活环保保健材料在室内光条件下就能产生大量活性氧自由基，表现出强的抗菌及净化空气功能;④将稀土激活环保保健材料技术成功地应用于保健抗菌釉面砖、抗菌建筑涂料等产品的生产，实现建筑材料与绿色功能的一体化。稀土激活光催化型抗菌剂的制备(共沉淀法)：原料：TiCl4、Ti(SO4)2、TiOSO4步骤:10℃过量的H2O2滴入TiCl4稀溶液，pH=10（浓氨水）50℃搅拌并析出浅黄色沉淀沉淀过滤、洗涤、干燥、加热得到白色粉末400℃热处理2h，即可得到第三节聚合物接枝抗菌基团制备抗菌材料聚合物抗菌剂：进行分子设计，合成分子链上带有具有抗菌活性的基团的特种高分子材料化学结构稳定、不挥发、难以渗透人和动物的皮肤，抗菌效率高和操作安全华南理工大学沈家瑞

——吡啶型盐型聚合物抗菌材料采用固相化学接枝法和液相化学接枝法，抗菌活性的功能基团通过化学键结合在聚合物基体表面具有良好的抗菌安全性和持久性抗菌性能优良，成本低廉，机械力学性能和加工性能良好，易于工业化且具有广阔应用前景的高分子型抗菌材料。化学接枝法：PP无纺布作为基体克服了醋酸纤维素和硝酸纤维素等亲水性无纺布价格昂贵的缺点，降低了成本，提高了材料的力学性能华东理工大学郑安呐

——分子组装抗菌技术具有抗菌功能的基团通过化学反应组装到基体树脂分子链上特点：高效广谱、安全无毒、抗菌效果持久、优良的热稳定性、与树脂良好的相容性、优良的加工性、价格低廉无机抗菌剂：表面富集率，利用率低分子组装抗菌材料：抗菌功能团与基体树脂的分子链存在着强烈的极性差距，受到强烈地排斥作用功能团含量<0.5%，抗菌基团平均分布功能团含量>0.5%，抗菌基团向表面富集抗菌母粒：有良好的热稳定性与树脂基体相容性好富集保证材料具有优异的可加工性和抗菌特性起到成核剂的作用提高了结晶温度加快材料的结晶速率改善材料的力学性能第四节“纳米”抗菌剂的研究新进展纳米材料：材料中有一维的尺寸进入0.5~100nm的纳米量级四大特殊效应：小尺寸效应表面效应：粒子化学活性明显提高量子尺寸效应：能隙变宽隧道效应：贯穿势垒纳米抗菌剂的制备的分类：(1)纳米光催化型抗菌材料原料TiCl4、Ti(SO4)2、TiO2TiOSO4过氧络合物热分解工艺热处理工艺灼烧TiO2沉淀球状白色锐钛型纳米TiO2光催化型抗菌剂(2)纳米粉体附载抗菌性金属离子制备的纳米抗菌剂方法一：规模生产的纳米粉体，做载体吸附具有抗菌功能的金属离子方法二：水热法制备纳米载体线附载抗菌性金属离子，干燥例如，银沸石纳米抗菌剂纳米沸石：水热反应超声波的作用

提高成核生成速率控制产品粒径粒度细小的颗粒优异的抑菌、力学、耐老化性第五节抗菌材料应