抗菌塑料的核心助劑——抗菌劑
2016-12-26 11:58:40
天緯化學
抗菌劑:是指能夠在一定時間內，使某些微生物（細菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學物質。
一、抗菌劑的作用機理
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間對抗菌作用有很大的影響。銀、銅、汞等金屬離子、強氧化劑主要起殺菌作用，有機抗菌劑則主要表現(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
銀離子抗菌機理
這是無機抗菌劑最普遍的抗菌作用機理。金屬離子帶有正電荷，當微量金屬離子接觸到微生物的細胞膜時，與帶負電荷的細胞膜發(fā)生庫倫吸引，使兩者牢固結合，金屬離子穿透細胞膜進入細菌內與細菌體內蛋白質上的疏基、氨基等發(fā)生反應。細胞合成酶的活性中心與金屬離子結合后，該蛋白質活性中心的結構被破壞，造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。例如：銀離子與蛋白質疏基的結合破壞了微生物的電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質傳輸系統(tǒng)。
2.催化激化機理
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，產生羥自由基（·OH）和活性陽離子(O2-).它們能氧化或使細菌細胞中的蛋白質、不飽和脂肪酸等發(fā)生反應，破壞其正常結構，從而使其死亡或喪失繁殖的能力。
3.陽離子固定機理
細菌在中性條件下帶負電荷，帶負電荷的細菌會被抗菌材料上的陽離子所吸引，束縛細菌的自由活動，抑制其呼吸機能，即發(fā)生“接觸死亡”。
4.細胞內容物、酶、蛋白質、核酸損壞機理
許多抗菌劑屬于這個抗菌機理，如對細胞器的作用、對蛋白質和核酸等結構物質的作用，對酶體系的作用、對呼吸作用的影響、對有絲分裂的影響。
二、塑料用抗菌劑的種類
抗菌劑主要分為有機抗菌劑與無機抗菌劑，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 | 缺點 |
無機抗菌劑 | 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、毒性低、不產生耐藥性 | 銀系抗菌劑易變色、制造困難、在塑料中使用工藝復雜 |
有機抗菌劑 | 季銨鹽、酚醚類、苯酚類、有機金屬類、砒啶類等 | 殺菌速度快、部分抗菌劑無毒、加工方便、顏色穩(wěn)定 | 耐熱性差、易在溶劑環(huán)境中析出、易生產耐藥性、分解產物有毒 |
天然抗菌劑 | 殼聚糖、三梨酸等 | 抗菌效率高、安全無毒 | 加工困難、耐熱性差 |
高分子抗菌劑 | 聚苯乙烯內酰胺、聚吡啶等 | 長效、廣譜、安全無毒、顏色穩(wěn)定好 | 運用范圍不廣 |
無機抗菌劑
無機抗菌劑是無機物負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，但價格高，有變色現(xiàn)象。
種類 | 載體 | 載體與有效成分結合方式 |
含抗菌性性金屬（銀、銅、鋅等）的無機物 | 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（金屬 | 玻璃成分 吸附 合金 化合 |
有機抗菌劑
有機抗菌劑的殺菌作用強，防霉效果優(yōu)于無機抗菌劑，用量少就能達到明顯效果，但其耐熱性差，時效較短，長期使用會使微生物產生抗體。
抗菌劑種類 | 使用目的 | 性能特點 | 抗菌機理 |
季銨鹽類、醇類、含氯類酸鹽 | 殺菌，除菌 | 殺菌速度快，抗菌譜廣 | 損失細胞膜功能、使蛋白質凝固、變性 |
有機鹵化物、釋放甲醛的化合物、有機金屬化合物、酚類 | 防腐 | 抗菌譜廣、長效、相容性好，化學穩(wěn)定性好 | 阻礙與疏基有關的代謝過程，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、長效、化學穩(wěn)定性好 | 阻礙與疏基有關的代謝過程，阻礙DNA合成
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