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抗菌材料配方的选择及在抗菌制品中的适用性

作者:抗菌剂、抗菌母粒、配方、制品  来源:抗菌材料配方的选择及在抗菌制品中的适用性  发布时间:2010/1/21 16:29:10
摘要:结合国内外技术发展趋势,以本公司研制开发百宜牌抗菌剂和抗菌母粒的过程和经验为例,介绍了抗菌剂和抗菌母粒开发应用须围绕其相关抗菌制品的材料、加工工艺、使用目的来进行的开发理念,为从事抗菌材料的开发和应用的同行、也为选择抗菌材料的抗菌制品生产企业提供参考。
关键词:抗菌剂、抗菌母粒、配方、制品
前言
抗菌制品作为预防疾病传播和提高健康生活水平的新兴产品已逐渐为国内外?肖费者广泛认同。我国抗菌行业从无到有,在短短的数年内形成了一个新的产业群体。从事该行业的企业和人员数量均有迅速的增长,大大地促进了抗菌行业的进一步发展。但是,由于抗菌产品在我国出现的时间较短,且不说一般消费群体对这类产品的了解不多,甚至有些误解,许多新加入本行业的从业人员也需要加强知识培训,否则,抗菌行业就可能偏离良性发展的轨道,使行业内企业和广大消费者遭受损失。本文以抗菌制品的应用需求为线索,介绍抗菌剂和抗菌母粒等抗菌材料的背景知识和开发技术,供大家参考。
一、常用材料的分类与抗菌功能化
抗菌材料是生产抗菌制品的基础,也是抗菌制品性能的保证。目前大多数抗菌材料是通过添加少量抗菌剂制成的,其核心成分是抗菌剂。也有少数抗菌材料是在材料的化学组成上天然具有的、或经过反应改性而使其具备抗菌性能。
抗菌材料区别于其它杀菌消毒技术的特征就在于抗菌材料制品能保证其使用条件下具有持久的抑杀细菌等微生物的能力。同时,正因为抗菌材料是应用在与人们生活环境有关,或是与人极为贴近的衣食住行用品中,所以抗菌材料在生产和使用必须具备高度的安全l生。无毒安全是抗菌材料应用的前提。
陶瓷、金属、塑料、化纤、涂料、水泥、木材、纸品、皮革、纺织品等品种繁多、数量庞大的结构材料和装饰材料在日常生活用品中已大量应用。在这些场合中抗菌自洁功能的抗菌制品是十分需要的。这类产品的生产就需要消耗大量抗菌陶瓷、抗菌金属、抗菌塑料、抗菌纤维等抗菌材料。
一般可根据来源将材料分类,如合成材料和天然材料。对合成材料而言,可以在合成时的适当时机或材料的再加工时添加抗菌组分制成抗菌材料。天然材料则必须经过后处理过程才能获得抗菌功能。另外,根据组成将材料分类,可分为金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、水泥)、有机高分子材料(如塑料、化纤)、各种复合材料(如金属基复合材料、聚合物基复合材料)。
各种来源和各种组成的材料五花八门、性质各异,应用目的也差别很大。但是,从开发抗菌材料及其制品的角度而言,我们最需要关心的问题是,采用何种添加剂(抗菌剂)或方法、如何与材料结合或赋予材料这种抗菌功能组分,从而可获得既不损害材料既有性能、又赋予其抗菌功能的新材料。
二抗菌制品的制造、用途与抗菌功能化要求
材料的抗菌功能化技术开发,必须注意材料的配方与材料加工、制品加工、制品使用等生产环节和应用环境相适应。例如,许多金属材料、无机非金属材料(如陶瓷)的生产要经过1200℃以上的高温加工,所以所使用的添加剂的耐高温性(即高温稳定能)是关键要素。另外,即使在有机高分子材料经历200℃以上、高剪切的加工过程中,抗菌添加剂也会发生抗菌活性降低的变化,导致其抗菌作用大幅度下降,因此有必要采用稳定剂来提高抗菌配方与基础树脂的配伍性,以确保材料和制品的抗菌性。还有.抗菌制成品的使用环境与抗菌持久性有着密切关系:日常生活中,有些物品经常与水接触(如洗衣机、洗碗机、饮水机的涉水部件、给水管),最容易受微生物污染,同时水的长期作用也会加快抗菌部件中抗菌成分的流失和抗菌性能的下降,所以所使用的抗菌材料必须具备耐水性?
三抗菌剂的品质选择与使用目的
近年来业已开发的抗菌剂品种和数量增加较快,为抗菌制品的应用提供了越来越多的选择余地。无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂以及某些特定的抗菌材料,其热稳定性有很大差异。这使它们的应用范围有很大不同。此外,抗菌剂的抗菌性(抗菌广谱性及其以最低抑菌浓度MIC值为代表的性能指标)、毒性(以毒理试验结果为代表)、与材料的相容性(以分散性为特征)、制成的抗菌材料的抗菌长效性等方面都是我们选择抗菌剂时需要认真考虑的内容。
除了抗菌剂的性能外,抗菌剂的类型(无机银系、锌系、铜系、光催化、负离子)、价格、用量、产品质量稳定性、使用便利性等因素也与抗菌剂和抗菌材料的应用目的(往往在产品品质和成本两个方面反映出来)是十分相关的。
四抗菌剂和抗菌材料的应用途径制造不同的抗菌产品,可用不同的方法添加抗菌剂。当然,添加后的综合效果也不同。
以生产塑料抗菌制品为例,可采用抗菌剂、抗菌母粒、抗菌塑料来生产。抗菌剂在使用形态上是初级抗菌材料,可以直接使用。在生产抗菌塑料制品时,抗菌剂粉体与塑料颗粒混合,然后熔融加工成型。但是,添加抗菌剂粉体的缺点是一般来说分散均匀性较差,塑料制成品的外观不佳。而且由于抗菌剂团聚,抗菌效率降低,要达到同等抗菌效果,抗菌剂的添加量较高。所以,实际上添加抗菌剂的做法较少。一般是先将抗菌剂与塑料共混造粒,再用这种制备好的抗菌塑料加工成型抗菌制品。通过抗菌塑料这一途径,全部材料需要造一遍粒子,增加了加工成本,增加一遍加工也在一定程度上降低材料力学性能:因此,我们又开发出了抗菌母粒添加方法。抗菌母粒是塑料与用于载带和分散抗菌剂目的的载体树脂混配,制成颗粒状的浓缩物,其中抗菌剂含量较高(为10—50%重量)。成型加工抗菌制品时,只需在塑料中加入1—10%重量的抗菌母粒即可方便地应用这一技术。通过抗菌母粒技术,不仅使抗菌剂分散效果得到大幅度提高,而且免去大量共混造粒工作。
针对抗菌制品的用途和生产抗菌制品的加工工艺条件,近年来北京崇高纳米科技有限公司研究开发出了一系列抗菌剂配方和使用方法,以使其综合性能和使用性能不断优化,形成了百宜TM牌抗菌剂和抗菌母粒系列产品。在制品生产企业使用本公司抗菌材料的过程中,我们充分提供技术服务、开展上下游的技术交流,满足抗菌产品开发的市场需求:下面是百宜TM抗菌系列产品的开发思路。
北京崇高纳米科技有限公司以自行开发银/锌复合抗菌剂、银系无机抗菌剂、有机/无机复合抗菌剂为基础,通过筛选分散剂和基料配方.针对高分子材料、其它材料及其制品的用途,开发生产百宜TM牌抗菌母粒系列牌号。
4.1安迪关一PC抗菌母粒(塑料通用型)
这一产品的开发目的是抗菌效果满足一般抗菌产品要求,适用面广,各种通用塑料和各种塑料加工工艺均可使用,而且价格适中。所以,百宜一PG可使用在PP、PE、HIPS、ABS、SPVC等大部分通用塑料,以及注塑、挤出、吹塑等常规成型工艺。为了提高该母粒与各种通用塑料的相容性,我们筛选出了分散剂和抗菌剂配方,使母粒基体与其它塑料具有广泛的良好的相容性。为了控制成本,我们研制和采用了抗菌性能好、价格较低、性能稳定的银/锌复合型无机抗菌剂及其复合配方,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC值)为150ppm。
4.2安迪关一PG1抗菌母粒(涉水塑料部件通用)
这一产品的开发目的是在保持百宜一PG 良好的性价比的同时,使其抗菌部件的耐水性和持久性得到进一步提高。耐水持久l生试验条件参照日本抗菌技术协议会的规范,为:样品在50±5℃的蒸馏水中浸泡16小时处理后,抗菌性保持良好。百宜-PG1广泛应用于洗衣机的波轮、内桶、外桶、饮水机涉水部件、大型塑料输水管等用途。
4.3专用抗菌母粒
在一些加工难度大场合,对母粒制备要求很高,如纺丝用抗菌母粒。在另外一些场合,对制品外观光洁度、透明度等有很高的要求,或者对抗菌剂的抗菌性、稳定性有特殊要求。为了满足客户的需要,我们还开发出了一系列特殊配方的抗菌母粒:例如:
a)百宜一PP:专用于BOPP多层膜的表面层。
b)百宜一PE:专用于PE流延薄膜(如保鲜膜、卫生巾用打孔膜)。
c)百宜一PP—T:透明PP注塑制品或压延片:
d)百宜一ABS:特殊ABS制品,如高性能冰箱板材、高性能ABS制件。
e)百宜一PS—T:透明PS制品。本产品采用无机抗菌剂,抗菌性能好且稳定,不变色,对PS透明件的雾度仅有微小影响。用于高光HIPS冰箱板材:
f)百宜一PC:透明和一般PC制品。
g)百宜一PGAG:银系通用抗菌母粒,可用于POM、PBT、PA、PET等工程塑料制品。
h)百宜一PP—P:PP—R给水管专用。
i)百宜一PE—P:给水PE管、铝塑管专用。
4.4熔纺纤维专用抗菌母粒
a)百宜一PP—F:丙纶、熔喷无纺布用抗菌母粒,采用无机抗菌剂。
b)百宜一PE—F:乙纶、ES纤维、无纺布等用途,采用无机抗菌剂。
c)百宜一PA—F:尼龙用,可用于牙刷毛,采用无机抗菌剂。
d)百宜一PET—F:聚酯纤维(长丝、短纤),服装、产业用,采用无机抗菌剂。
4.5溶液纺纤维纺制专用抗菌母液
a)百宜一AC—F:腈纶纤维用,采用无机/有机复合抗菌剂。
b)百宜一VlS—F:粘胶纤维用,采用无机/有机复合抗菌剂。
4.6抗菌剂
抗菌母粒是预分散性良好的浓缩抗菌组分,除了在塑料制品或抗菌纤维生产加工环节使用外,也可以在生产抗菌塑料时加入,共混造粒。一般说来,通过抗菌母粒制造的抗菌塑料,抗菌剂在塑料中的分散性程度大大好于用抗菌剂共混得到的抗菌塑料,从而可以提高抗菌剂的抗菌效率的发挥,产品质量更稳定,降低物料成本和售后服务成本。
不过,在许多场合也是可以直接使用抗菌剂,如塑料粉料(如PVC)与抗菌剂混合就比较充分:当然,良好的抗菌剂表面处理技术是有利于其分散的 而纺织品的抗菌后整理则需要使用抗菌剂,或抗菌剂的预分散浓缩液。
a)百宜一AM:一种银锌复合通用抗菌剂,有较好的透明性,适用于油漆、环氧树脂、不饱和树脂
b)百宜一AM1:一种银锌复合通用抗菌剂,一般用途,适用于环氧粉末涂料。
c)百宜一AM2:一种银锌复合通用抗菌剂,有较好的耐水性,适用于PVC给水管。
d)百宜一AMK:一种银系抗菌剂,适用于各种塑料一般用途,抗菌性、长效性兼优。
e)百宜一AMS:一种银系抗菌剂,较高性能,适用于透明塑料,抗菌性、长效性兼优。
f)百宜一TT(百宜一TT1,百宜一TT2):棉、毛等天然纤维织物的抗菌整理剂,有较好的耐洗性,无皮肤刺激性。TT1为普通级,TT2为医用级:
g)百宜一CC:陶瓷釉用抗菌剂,耐1300C高温,用于餐具、瓷砖、卫生陶瓷。
h)百宜一EC:用于PE、PVC薄膜的抗菌剂,如用于一次性医用手套:
i)百宜-TL1:水性乳胶漆、涂料用抗菌剂,主要用于内墙,无VOC、无刺激性,安全性高,抑杀革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌作用强,具有防霉作用:
j)百宜一TT—SP:鞋材处理剂.无皮肤刺激性,可用于喷雾处理。
k)百宜一SR一3:油性鞋胶用
I)百宜一SR一4:水性鞋胶用
4.7抗菌塑料
抗菌塑料可以直接通过抗菌剂与塑料共混造粒获得,也可以使用抗菌母粒和塑料共混造粒得到:配方中树脂以外的其它组分对塑料抗菌性能有影响:对不同的抗菌剂类型和不同的牌号抗菌剂而言,这种影响大小不同。因此,选用适当的分散剂和活化剂(起辅助保持抗菌剂的抗菌活性的作用),对抗菌塑料的开发是十分重要的。
从以上抗菌材料,特别是抗菌母粒和抗菌剂在塑料、化纤、陶瓷、纺织物、涂料等许多制品中的应用情况来分析,抗菌材料的配方与应用目的和抗菌材料加工使用过程有密切关系。随着应用范围的不断扩大,抗菌母粒和抗菌剂的配方调整是必要的。每一次配方调整和改进都应当对材料的抗菌性作测试评价,进行筛选。随着研发的深入,抗菌材料的配方会不断丰富,新的抗菌母粒和抗菌剂牌号不断增加,抗菌材料中的应用领域也将不断扩大。

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