抗菌塑料的核心助劑——抗菌劑
2016-12-26 11:58:40
天緯化學(xué)
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抗菌劑:是指能夠在一定時(shí)間內(nèi)，使某些微生物（細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長(zhǎng)或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)。
一、抗菌劑的作用機(jī)理
抗菌劑的抗菌作用一般分為殺菌和抑菌作用。抗菌劑的濃度和作用時(shí)間對(duì)抗菌作用有很大的影響。銀、銅、汞等金屬離子、強(qiáng)氧化劑主要起殺菌作用，有機(jī)抗菌劑則主要表現(xiàn)為抑菌作用。同一抗菌劑，低濃度常表現(xiàn)抑菌，高濃度則為殺菌。
1.金屬離子接觸反應(yīng)
銀離子抗菌機(jī)理
這是無(wú)機(jī)抗菌劑最普遍的抗菌作用機(jī)理。金屬離子帶有正電荷，當(dāng)微量金屬離子接觸到微生物的細(xì)胞膜時(shí)，與帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜發(fā)生庫(kù)倫吸引，使兩者牢固結(jié)合，金屬離子穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)與細(xì)菌體內(nèi)蛋白質(zhì)上的疏基、氨基等發(fā)生反應(yīng)。細(xì)胞合成酶的活性中心與金屬離子結(jié)合后，該蛋白質(zhì)活性中心的結(jié)構(gòu)被破壞，造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。例如：銀離子與蛋白質(zhì)疏基的結(jié)合破壞了微生物的電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。
2.催化激化機(jī)理
有些微量的金屬元素，能起到催化活性中心的作用，如銀、鈦、鋅。該活性中心能吸收環(huán)境的能量，如紫外線，激活空氣和水中的氧，產(chǎn)生羥自由基（·OH）和活性陽(yáng)離子(O2-).它們能氧化或使細(xì)菌細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸等發(fā)生反應(yīng)，破壞其正常結(jié)構(gòu)，從而使其死亡或喪失繁殖的能力。
3.陽(yáng)離子固定機(jī)理
細(xì)菌在中性條件下帶負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的細(xì)菌會(huì)被抗菌材料上的陽(yáng)離子所吸引，束縛細(xì)菌的自由活動(dòng)，抑制其呼吸機(jī)能，即發(fā)生“接觸死亡”。
4.細(xì)胞內(nèi)容物、酶、蛋白質(zhì)、核酸損壞機(jī)理
許多抗菌劑屬于這個(gè)抗菌機(jī)理，如對(duì)細(xì)胞器的作用、對(duì)蛋白質(zhì)和核酸等結(jié)構(gòu)物質(zhì)的作用，對(duì)酶體系的作用、對(duì)呼吸作用的影響、對(duì)有絲分裂的影響。
二、塑料用抗菌劑的種類
抗菌劑主要分為有機(jī)抗菌劑與無(wú)機(jī)抗菌劑，用于塑料的抗菌劑還有少量天然抗菌劑和高分子性抗菌劑。
抗菌劑
抗菌劑類別 | 主要品種 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
無(wú)機(jī)抗菌劑 | 銀沸石、銀活性炭、銀硅膠、銀玻璃珠、磷酸鈦鹽、銀陶瓷等 | 耐熱性好、抗菌譜廣、有效抗菌期長(zhǎng)、毒性低、不產(chǎn)生耐藥性 | 銀系抗菌劑易變色、制造困難、在塑料中使用工藝復(fù)雜 |
有機(jī)抗菌劑 | 季銨鹽、酚醚類、苯酚類、有機(jī)金屬類、砒啶類等 | 殺菌速度快、部分抗菌劑無(wú)毒、加工方便、顏色穩(wěn)定 | 耐熱性差、易在溶劑環(huán)境中析出、易生產(chǎn)耐藥性、分解產(chǎn)物有毒 |
天然抗菌劑 | 殼聚糖、三梨酸等 | 抗菌效率高、安全無(wú)毒 | 加工困難、耐熱性差 |
高分子抗菌劑 | 聚苯乙烯內(nèi)酰胺、聚吡啶等 | 長(zhǎng)效、廣譜、安全無(wú)毒、顏色穩(wěn)定好 | 運(yùn)用范圍不廣 |
無(wú)機(jī)抗菌劑
無(wú)機(jī)抗菌劑是無(wú)機(jī)物負(fù)載了具有抗菌性的金屬及其離子的一類抗菌劑，其中金屬離子又以銀、銅、鋅為主。含銀的抗菌劑具有良好的抗菌性，但價(jià)格高，有變色現(xiàn)象。
種類 | 載體 | 載體與有效成分結(jié)合方式 |
含抗菌性性金屬（銀、銅、鋅等）的無(wú)機(jī)物 | 硅酸鹽類載體 | 沸石 黏土礦物 硅膠 | 離子交換 吸附 離子交換 |
起光催化劑反應(yīng)的氧化物 | 磷酸鹽類載體 | 磷酸鋯 磷酸鈣 | 離子交換 吸附 |
| 其他 | 可溶性玻璃 活性炭 金屬（合金 有機(jī)（金屬 | 玻璃成分 吸附 合金 化合 |
有機(jī)抗菌劑
有機(jī)抗菌劑的殺菌作用強(qiáng)，防霉效果優(yōu)于無(wú)機(jī)抗菌劑，用量少就能達(dá)到明顯效果，但其耐熱性差，時(shí)效較短，長(zhǎng)期使用會(huì)使微生物產(chǎn)生抗體。
抗菌劑種類 | 使用目的 | 性能特點(diǎn) | 抗菌機(jī)理 |
季銨鹽類、醇類、含氯類酸鹽 | 殺菌，除菌 | 殺菌速度快，抗菌譜廣 | 損失細(xì)胞膜功能、使蛋白質(zhì)凝固、變性 |
有機(jī)鹵化物、釋放甲醛的化合物、有機(jī)金屬化合物、酚類 | 防腐 | 抗菌譜廣、長(zhǎng)效、相容性好，化學(xué)穩(wěn)定性好 | 阻礙與疏基有關(guān)的代謝過(guò)程，氧化和破壞疏基 |
吡啶類、咪唑類、鹵代烷基類、碘化物 | 防霉、防藻 | 抗菌譜廣、長(zhǎng)效、化學(xué)穩(wěn)定性好 | 阻礙與疏基有關(guān)的代謝過(guò)程，阻礙DNA合成
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