抗菌剂应用范围及发展现状的可行性研究

第一节  抗菌剂的简介

抗菌剂，是指一类用来防治各类病源微生物引起植物病害的药剂。对病原微生物有杀死作用或抑制生长作用，但又不妨碍植物正常生长的药剂。杀菌剂可根据作用方式、原料来源及化学组成进行分类。国际上，通常是作为防治各类病原微生物的药剂的总称。随着杀菌剂的发展，又区分出杀细菌剂、杀病毒剂、杀藻剂等亚类。（可行性研究）

第二节  抗菌剂的种类

抗菌剂一般分为无机抗菌剂，有机抗菌剂和天然抗菌剂。

无机抗菌剂

利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属（或其离子）固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害；铜、镍、铅等离子带有颜色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000 。因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。

银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达1300℃以上。。银离子类抗菌剂的载体有玻璃、磷酸锆、沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。

此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。

有机抗菌剂

有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短。

天然抗菌剂

天然抗菌剂主要来自天然植物的提取，如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用简便，但抗菌作用有限，耐热性较差，杀菌率低，不能广谱长效使用且数量很少。

 第三节  抗菌剂的应用范围及发展现状

抗菌剂在纺织品上的应用

纺织品抗菌剂随着抗菌卫生整理技术而生, 主要用于纺织品材料及其制品。随着科技的进步和生活水平的提高, 人们对纺织品的舒适性、透气性、安全性等要求越来越高, 因此, 相应的纺织品抗菌剂也必须跟上时代潮流才能更好地满足人们的要求。这将使纺织品抗菌整理剂日臻完善, 抗菌卫生整理技术也将日趋成熟。抗菌卫生整理是用抗菌剂处理织物 (包括天然纤维、化学纤维及其混纺织物) , 以使其获得抗菌、防霉、防臭等功能;其目的不仅是为了防止织物被微生物沾污、损伤和穿着舒适, 更重要的是为了降低交叉感染, 防止传播疾病, 保证人体的安全健康。

进入21世纪, 抗菌防臭和抑菌整理成为织物的四大功能性整理之一。抗菌卫生整理织物的发展大致经历了三个阶段。第一阶段为1955~1965年, 这是抗菌织物发展的孕育时期, 当时, 很多人认识到织物抗菌的可行性和使用价值, 积极参与研究开发工作。1965~1975年为抗菌织物发展的第二阶段。这一阶段的前期主要是追求抗菌效果, 当时, 抗菌剂主要成分是有机汞、有机锡、有机铜、有机锌以及一些含硫化合物, 这些药物用量少, 效果显著。20世纪后半期, 即第二阶段后半期, 抗菌剂的安全性引起人们的关注。人们发现部分有机金属化合物对人体的细胞和组织有毒害作用, 会引起皮肤斑疹和炎症。美国环保局 (EAP) 和食品医药局 (FDA) 开始实施抗菌剂的安全性检验。日本于1973年制定了关于家庭用品中有害物质的规定, 并实施医药品安全性检验, 停止使用有机汞等有害物质。在这一阶段内, 主要发展方向是解决抗菌性和安全性的矛盾, 加紧开发安全型抗菌剂。1973年, 美国道康宁公司 (Dow Corning Company) 宣布成功开发高效安全型有机硅季铵盐型抗菌剂, 商品名为DC-5700。这种抗菌剂开发耗资1.9亿美元, 历时25年, 使抗菌与安全同时得到社会的认可。1975年, 该抗菌剂得到美国环境保护局和食品医药局的批准, 开始投放市场。从此, 抗菌整理走上稳定发展的道路。

90年代以来, 抗菌卫生整理进入第三阶段, 出现了抗菌阻燃、抗菌防污、抗静电、抗菌拒水拒油等多功能产品, 以及抗菌漂白一浴法、抗菌染色一浴法等新工艺。抗菌卫生整理产品在美国、日本等国分别实现了工业化生产, 大量产品投放市场。国外已开发出许多系列的纺织品抗菌防霉剂, 应用比较成熟的抗菌防臭整理剂主要有:无机化合物、与纤维配位的络合金属、季铵盐、胍类、酚类、脂肪酸及脂肪酸盐、有机铜化合物、脱乙酞基甲壳质和含氮杂环化合物等。

国内外织物抗菌卫生整理技术已开始进入成熟阶段, 抗菌整理棉织物的抗菌性、耐久性明显好于抗菌合成纤维。多功能产品和新工艺的相继出现表明抗菌整理纺织品的新时代即将来临。随着人们生活水平的不断提高, 对衣料及家用制品的卫生要求也越来越高, 抗菌纺织品要求的不断提高对提高我国卫生保健水平和降低公共环境交叉感染具有重要的实用价值。因此, 研究安全高效的抗菌剂势在必行。

抗菌剂在塑料上的应用

抗菌塑料的抗菌性应当具有高效、广谱、持续性等特点, 且无毒、无异味, 对环境无影响。抗菌剂还应当与各种塑料具有良好的配合性, 不与塑料中各种助剂发生化学反应, 不因光和热变色。抗菌塑料的加工方法一般是将抗菌粉体或抗菌母料与树脂混炼, 在加工成型的条件下制成各种制品。国外在抗菌塑料的开发应用方面比较活跃, 美国、日本、英国等国已大量使用抗菌性PP、PE、PVC、ABS、PS等生产冰箱、洗衣机、饮水机、洗碗机、卫生洁具、水管、玩具、电脑键盘、各类遥控器、食品器皿和医用卫生材料等, 日本洗衣机70%~80%的洗涤桶用抗菌性PP制造。1998年,国内试制并上市带有抗菌功能的空调、波轮洗衣机、冷柜、冰箱、电话等, 采用的抗菌剂是复合型无机抗菌剂。聚丙烯管材得到了广泛应用, 但存在一个致命的缺陷, 即管材易滋生真菌。由于聚丙烯是一种有机高分子材料, 容易被微生物侵蚀, 在使用一段间后表面就会产生一层滑腻物;实际上是滋生了真菌, 且管道一旦安装便难以清理。华东理工大学的郑安呐等采用分子组装抗菌化新技术, 将经过优选的有机抗菌功能团组装到聚丙烯基体树脂的分子链上, 得到抗菌母粒;由于抗菌功能团是以化学键接到树脂上的, 克服了普通有机抗菌剂不耐热、与PP基体相容性差、不耐浸泡洗涤的缺点。研究发现, 抗菌母粒在体系中可起到成核剂的作用, 提高了结晶温度, 加快了材料的结晶速率, 在一定程度上改善了材料的力学性能;当抗菌官能团组装量在0.5%以上时, 材料即具有优良的抗菌作用, 对革兰氏阴性、阳性菌以及真菌、霉菌均有很强的抑制效果, 且耐久性优良, 其抗菌性能优于进口无机银系抗菌母粒, 具有优秀的使用安全性。无机抗菌剂为粉末状, 粒径小到几微米。近年来, 随着纳米技术的广泛研究, 纳米级抗菌剂逐渐投入生产。纳米多功能塑料不仅具有抗菌功能, 而且有抗老化、增韧和增强作用。纳米级抗菌剂是在纳米级粉体的基础上包覆抗菌物质而制成的。

第四节  抗菌剂的抗菌机理

抗菌剂指能够在一定时间内，使某些微生物（细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等）的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。抗菌剂是具有抑菌和杀菌性能的物质或产品。

银离子及其化合物的抗菌机理：

接触反应抗菌机理：银离子接触反应，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍。当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，银离子穿透细胞壁进入胞内，并与SH基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。

 

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