抗菌材料

在自然界中有許多物質本身就具有良好的殺菌或抑制微生物的功能，如部分帶有特定基團的有機化合物､一些無機金屬材料及其化合物､部分礦物質和天然物質。但抗菌材料更多的是指通過添加一定的抗菌物質 (稱為抗菌劑)， 從而使材料具有抑制或殺滅表面細菌能力的一類新型功能材料，如抗菌塑料､抗菌纖維和織物､抗菌陶瓷､抗菌金屬材料等。

抗菌材料主要分為：

利用銀、銅、鋅等金屬的抗菌能力，通過物理吸附離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在氟石、硅膠等多孔材料的表面製成抗菌劑，然後將其加入到相應的製品中即獲得具有抗菌能力的材料。水銀、鎘、鉛等金屬也具有抗菌能力，但對人體有害；銅、鎳、鈷等離子帶有顏色，將影響產品的美觀，鋅有一定的抗菌性，但其抗菌強度僅為銀離子的 1/1000 。因此，銀離子抗菌劑在無機抗菌劑中佔有主導地位。

銀離子類抗菌劑是最常用的抗菌劑，呈白色細粉末狀，耐熱温度可達270℃以上。銀離子類抗菌劑的載體有沸石、陶瓷、活性炭等。有時為了提高協同作用，再添加一些銅離子、鋅離子。

此外還有氧化鋅、氧化銅、磷酸二氫銨、碳酸鋰等無機抗菌劑。

有機抗菌劑的主要品種有香草醛或乙基香草醛類化合物，常用於聚乙烯類食品包裝膜中，起抗菌作用。另外還有酰基苯胺類、咪唑類、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙呱類、酚類等。有機抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來説有機抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。

全材料抗菌由上海寶鋼集團和天津石泰集團開創，整體全部採用抗菌不鏽鋼原材料打造，全材料抗菌已在朗維抗菌餐具應用，具有持久、優良的抗菌性能，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等殺滅率均在99%以上，表面磨損後仍保持良好抗菌性能。

納米抗菌材料是將無機抗菌劑採用高科技的納米技術處理，使其具有更為廣泛、高效的抗菌殺菌功能，並且通過緩釋作用，提高了抗菌長效性。

一是接觸反應：即抗菌製品中的金屬離子與細菌接觸反應後，造成微生物固有成分破壞或產生功能障礙。當微量的金屬離子到達微生物細胞膜時，因後者 帶負電荷，依靠庫侖引力，使兩者牢固吸附，金屬離子穿透細胞壁進入細胞內，並與巰基（-SH）反應，使蛋白質凝固，破壞細胞合成酶的活性，細胞喪失分裂繁 殖能力而死亡。金屬離子還能破壞微生物電子傳輸系統、呼吸系統和物質傳輸系統。當菌體失去活性後，金屬離子又會從菌體中游離出來，重複進行殺菌活動，因此 其抗菌效果持久。

二是光催化反應：在光的作用下，金屬離子能起到催化活性中心的作用，激活水和空氣中的氧，產生羥基自由基和活性氧離子，活性氧離子具有很強的氧化能力，能在短時間內破壞細菌的繁殖能力而使細胞死亡，從而達到抗菌的目的。

抗菌材料指自身具有殺滅或抑制微生物功能的一類新型功能材料，在醫療領域、家庭用品、家用電器、食品包裝等領域有極其廣闊的應用前景。人們對環境的衞生要求日益提高，抗菌材料的應用也受到更加廣泛的關注。本書作者收集了國內外大量最新資料，兼顧理論與實際，全面介紹了抗菌材料的抗菌原理、研究方法、產品的性能、產品的加工和生產方法、抗菌性能的評價方法、市場前景、未來發展趨勢等。全書共10章。第一章介紹了抗菌材料的必要性、發展狀況等。第二章介紹了抗菌劑與抗菌原理。第三章到第六章分別介紹了抗菌塑料、抗菌纖維和織物、抗菌陶瓷、抗菌金屬材料的抗菌原理、性能、加工方法、應用領域和發展前景等。第七章、第八章分別介紹了抗菌材料在醫療領域、皮革領域、造紙行業、塗料行業、金屬加工業等領域的應用。第九章介紹了抗菌材料的評價方法。第十章介紹了抗菌材料的發展展望。

第一章概論1

第一節微生物的危害及抗菌材料的必要性1

一、微生物及其危害1

二、微生物在材料表面的生長3

三、微生物的生長條件及常見的抑制方法6

第二節抗菌材料的發展8

一、抗菌材料目前發展狀況8

二、國外抗菌材料研製、生產及應用狀況9

三、我國抗菌塑料生產應用及其市場發展狀況12

四、抗菌材料的研究開發和市場的未來發展趨勢14

第三節抗菌的概念15

一、廣義抗菌和狹義抗菌15

二、抗菌、防黴、滅菌、消毒、抑菌等15

參考文獻17

第二章抗菌劑18

第一節抗菌劑特徵18

一、最低抑菌濃度和最低殺菌濃度19

二、抗菌譜20

三、持久性20

四、加工適應性21

五、耐候性21

六、穩定性21

七、反應惰性22

八、安全性22

九、價格23

第二節抗菌劑抗菌動力學23

一、影響抗菌劑抗菌性能的主要因素24

二、正常增殖條件下微生物生長動力學27

三、抗菌劑的靜菌作用27

四、抗菌劑的殺菌作用28

第三節無機抗菌劑29

一、溶出型無機抗菌劑的品種30

二、無機抗菌劑抗菌機理45

三、無機抗菌劑生產狀況46

第四節有機抗菌劑49

一、有機抗菌劑的種類51

二、有機抗菌劑的抗菌機理66

第五節天然抗菌劑68

一、殼聚糖68

二、山梨酸71

三、黃姜根醇71

四、孟宗竹提取物72

五、日柏醇73

第六節高分子抗菌劑73

第七節光催化型無機抗菌劑74

一、光催化型抗菌劑的抗菌機理75

二、納米TiO2光催化型抗菌劑的製備方法78

三、光催化型抗菌劑的應用與發展80

參考文獻82

第三章抗菌塑料85

第一節概述85

第二節抗菌塑料發展歷程89

一、以維持塑料性能為目的的抗菌塑料發展階段89

二、以健康為目的的抗菌塑料發展階段92

第三節塑料用抗菌劑要求特點94

一、通用要求94

二、加工性能要求94

三、相容性和遷移性要求95

第四節抗菌塑料製備工藝98

一、抗菌塑料製備工藝98

二、最佳抗菌劑添加量的選擇103

第五節抗菌劑的加入對塑料性能的影響105

一、抗菌劑對塑料穩定性的影響105

二、抗菌劑及抗菌母粒對塑料力學性能的影響108

三、抗菌劑對塑料電性能的影響111

第六節抗菌塑料的應用112

一、抗菌塑料在家電行業的應用112

二、抗菌塑料在包裝行業的應用119

三、抗菌塑料在建築領域的應用124

四、抗菌塑料在其他行業的應用131

參考文獻133

第四章抗菌纖維和織物134

第一節前言134

第二節抗菌纖維的製備方法135

一、纖維用抗菌劑135

二、抗菌纖維製備方法138

第三節天然抗菌纖維154

一、甲殼素纖維和殼聚糖纖維154

二、含殼聚糖的共混纖維和織物156

三、大麻纖維159

四、其他天然抗菌纖維160

第四節抗菌纖維及織物的應用現狀162

參考文獻163

第五章抗菌陶瓷165

第一節陶瓷用無機抗菌劑165

一、抗菌陶瓷用無機抗菌劑選擇原則165

二、抗菌陶瓷用無機抗菌劑的種類及特徵166

第二節抗菌陶瓷的製備171

一、金屬離子溶出型抗菌陶瓷的製備171

二、光催化表面鍍膜型抗菌陶瓷186

第三節抗菌陶瓷的應用及發展前景192

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