摘要：抗菌塑料作為一種新型抗菌材料，其抗菌性能與抗菌劑的種類及制備方法有著密切關(guān)系。本文將著重分析抗菌塑料中抗菌劑選擇及加工工藝。

　　抗菌塑料是抗菌材料的一種，是將各種類型抗菌劑與塑料相結(jié)合生產(chǎn)出自帶抑菌或殺菌性能的塑料產(chǎn)品。其應(yīng)用范圍較廣，主要應(yīng)用在日常用品、廚房用具、通訊器材、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。近年來隨著人們健康環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)于抗菌塑料制品的需求不斷增長(zhǎng)，同時(shí)也對(duì)抗菌塑料的性能有了更高的要求，不但要具有高效的抗菌性還要具備塑料的耐老化性能、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性等。目前抗菌塑料中抗菌劑的類型主要有有機(jī)抗菌劑、無機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑，抗菌塑料的制備方法主要有直接添加法、抗菌母粒法、表面黏合法、層壓法和后加工處理法等。

　　無機(jī)抗菌劑耐高溫性較好應(yīng)用較為廣泛

　　抗菌劑對(duì)于抗菌塑料的性能具有重要意義，不同用途的塑料制品一般選取不同種類的抗菌劑，同時(shí)還要考慮塑料材料與抗菌劑的兼容性。目前抗菌塑料應(yīng)用的抗菌劑主要有有機(jī)抗菌劑、無機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑三類，在工業(yè)生產(chǎn)中無機(jī)抗菌劑因?yàn)槠淇咕阅軆?yōu)異及可加工性較強(qiáng)，應(yīng)用范圍較為廣泛。

　　無機(jī)抗菌劑種類較多，常用抗菌劑可以分為金屬元素抗菌劑和光催化型抗菌劑兩大類。金屬元素抗菌劑主要有銅、銀、鋅等金屬及其化合物，目前我國(guó)抗菌塑料生產(chǎn)企業(yè)以銀系抗菌劑為主。這些金屬抗菌劑一般以離子狀態(tài)存在，主要利用金屬離子與細(xì)菌、霉菌及各種微生物活性中心的強(qiáng)結(jié)合能力殺死這類病菌。光催化型抗菌劑是以銳鈦礦型的半導(dǎo)體氧化物為主如 TiO₂、SiO₂等。無機(jī)抗菌劑具有殺菌高效、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。無機(jī)抗菌劑生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，通過離子交換或物理吸附的方法將抗菌劑固定在多孔蜂窩形狀的載體上而形成。由于塑料在加工中需要較高的溫度，而無機(jī)抗菌劑的耐高溫性正好能夠滿足這一要求，從而成為抗菌塑料大規(guī)模生產(chǎn)的首選抗菌劑，目前PE、PVC、PP、HDPE等大部分抗菌塑料中主要采用的就是無機(jī)抗菌劑。

　　有機(jī)抗菌劑主要指具有抗菌性能的合成物質(zhì)，其種類繁多如季銨鹽類、醇類、酚類、有機(jī)金屬類、香醛、吡啶等物質(zhì)。這些物質(zhì)可以與細(xì)菌、霉菌的細(xì)胞膜表面陰離子結(jié)合，破壞蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的合成系統(tǒng)，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖而起到抗菌的作用。有機(jī)抗菌劑耐高溫性能較差，加工溫度上限只有300℃，在塑料加工成型過程中易分解。受于溫度的限制，有機(jī)抗菌劑在抗菌塑料中的使用較少，部分機(jī)抗菌劑抗菌塑料產(chǎn)品也是使用表面黏合法和抗菌后加工處理法等對(duì)于溫度要求較低的工藝。

　　天然抗菌劑主要是從動(dòng)植物中提煉的物質(zhì)，如薄荷、檸檬葉提取物，螃蟹或蝦類等節(jié)肢動(dòng)物中提取的殼聚糖。天然抗菌劑的抗菌效果較強(qiáng)，其對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌的有效殺菌濃度值為0.05%-0.1%。這類物質(zhì)具有良好的生物相容性，對(duì)人體無毒無害，但是其加工性能極差、高溫下極易分解。其在抗菌塑料中的使用主要采用后加工處理法，生產(chǎn)部分塑料材質(zhì)的食品、藥品塑料包裝和日用餐具。

　　抗菌塑料制備目前主要應(yīng)用抗菌母粒法

　　抗菌塑料生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不僅需要滿足塑料本身應(yīng)該具備的性能，同時(shí)需具備抗菌功能，常用抗菌塑料制備方法有直接添加法、抗菌母粒法、表面黏合法、層壓法和后加工處理法等。

　　直接添加法是將抗菌劑混合到塑料原料中，在混料階段可直接將抗菌劑加入高混機(jī)，通過物理手段使抗菌劑同其他材料充分混合，再進(jìn)行定型和加工，這種方法較為傳統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，且對(duì)于添加劑的用量容易控制，缺點(diǎn)是在塑料體系中的均勻性受抗菌劑與原材料及添加劑相容性的限制，抗菌劑通常以微小聚集體分布在塑料體系中，分散性差。由于在加工過程中處于高溫條件下，所選用的抗菌劑一般為無機(jī)抗菌劑，可以生產(chǎn)包括PE、PVC、PP、HDPE、GPPS等大部分塑料制品。

　　表面黏合法、層壓法和后加工處理法主要是對(duì)塑料制品表面進(jìn)行處理，加工工藝相對(duì)直接添加法較為復(fù)雜。層壓法前期需要把抗菌劑與塑料材料制成薄片，然后在層壓設(shè)備上將薄片覆蓋到塑料制品上，其優(yōu)點(diǎn)在于可選擇抗菌部位，提升抗菌有效面積;表面黏合法是將抗菌劑噴灑于塑料模具內(nèi)，在產(chǎn)品定型生產(chǎn)中抗菌劑會(huì)附著在產(chǎn)品表面，這種方法可以降低抗菌劑的使用量，但是應(yīng)用范圍較窄，只能在有模具的塑料產(chǎn)品中使用;后加工處理法則是采用噴鍍法或真空濺射表面噴鍍法將抗菌劑附著于塑料產(chǎn)品表面，加工設(shè)備成本較高，不利于規(guī)模化應(yīng)用。綜合來看這三種表面處理方法可以有效降低抗菌劑的使用量，提高抗菌效率，降低生產(chǎn)成本，但是抗菌劑僅存在于產(chǎn)品表面其抗菌穩(wěn)定性和持久性較差，但是生產(chǎn)過程中對(duì)溫度的要求較低，在加工過程中可以使用有機(jī)抗菌劑及天然抗菌劑。

　　抗菌母粒法是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的方法，這種方法借鑒于色粉母粒、玻纖母粒的加工方法，將抗菌劑和樹脂混合利用螺桿擠出造粒，制備成抗菌母粒，一般抗菌母粒中抗菌劑的濃度是普通抗菌塑料產(chǎn)品的25到50倍，其抗菌效果十分顯著。在產(chǎn)品加工過程中再將母粒與塑料原材料混合使用，使用時(shí)不需要對(duì)抗菌劑進(jìn)行表面處理，優(yōu)化了抗菌塑料制品的生產(chǎn)工藝，同時(shí)提高了抗菌劑的分散性和相容性。

　　結(jié)語

　　抗菌塑料的性能主要由抗菌劑及制備工藝所決定，受制于加工溫度的限制，工業(yè)化制備抗菌塑料主要選擇無機(jī)抗菌劑，有機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑應(yīng)用較少。抗菌塑料的加工工藝有多種，傳統(tǒng)方法為直接添加法，可以生產(chǎn)大部分塑料制品，表面黏合法、層壓法和后加工處理法則主要是對(duì)塑料制品表面進(jìn)行的處理，有一定的局限性，且設(shè)備成本較高，不利于大規(guī)模應(yīng)用，抗菌母粒法具有抗菌高效性和持久性，成為目前抗菌塑料生產(chǎn)的主流工藝。隨著人們健康環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)于抗菌塑料的要求不斷提高，未來抗菌塑料原料選擇和加工工藝都會(huì)取得進(jìn)一步的發(fā)展。