近年來，由于微生物引起的惡性事件有上升的趨勢(shì)。據(jù)檢測(cè)，家庭里坐便器上有大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白葡萄球菌、枯草桿菌、四聯(lián)球菌等多種細(xì)菌，而家用電器的產(chǎn)品很多都容易滋生細(xì)菌，所以，如何改善這個(gè)問題，就離不開抗菌劑了。

在自然界中有許多物質(zhì)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(tuán)的有機(jī)化合物?一些無機(jī)金屬材料及其化合物?部分礦物質(zhì)和天然物質(zhì)。但目前抗菌材料更多的是指通過添加一定的抗菌物質(zhì) (稱為抗菌劑)， 從而使材料具有抑制或殺滅表面細(xì)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。

一、抑菌原理

a）金屬離子接觸反應(yīng)機(jī)理

接觸反應(yīng)，造成微生物共有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙，銀離子到達(dá)微生物細(xì)胞膜時(shí)，受負(fù)電荷庫侖力引力的吸引，銀囊進(jìn)入胞內(nèi)，與SH基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞合成酶的活性

b）催化激化機(jī)理

某些微量的金屬元素，能氧化或使細(xì)菌細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、糖苷等發(fā)生反應(yīng)，破壞其正常結(jié)構(gòu)，從而使其死亡或喪失增殖能力。

c）陽離子固定機(jī)理

帶負(fù)電荷的細(xì)菌會(huì)被抗菌材料上的陽離子所吸引，束縛細(xì)菌的自由活動(dòng)，抑制其呼吸技能，即發(fā)生“接觸死亡”。

d）細(xì)胞內(nèi)容物、酶、蛋白質(zhì)、核酸損壞機(jī)理

抗菌劑與核糖核酸及脫氧核糖核酸反應(yīng)阻止其裂變繁殖。

二、抗菌劑的種類

抗菌劑主要分為有機(jī)抗菌劑與無機(jī)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。

1.無機(jī)抗菌劑

a）銀沸石類抗菌劑

銀沸石是最早開發(fā)的塑料用抗菌劑，銀通過離子交換接合在多孔沸石上，沸石是堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽化合物。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，含銀2.5%的銀沸石抗菌劑對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最低一直濃度分別為62.5×10^-6和125X10^-6

b)磷酸鹽類抗菌劑

磷酸鹽類抗菌劑耐高溫性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐變色性優(yōu)，是一類重要的無機(jī)抗菌劑，包括磷酸鋯鹽抗菌劑、磷酸鈣鹽抗菌劑、磷酸鈦鹽抗菌劑等。

磷酸鋯鹽抗菌劑是通過將銀離子引入磷酸鋯晶體后在1200℃高溫處理，得到通式為AgHmZr（PO4）3D 抗菌劑。磷酸鋯鹽抗菌劑對(duì)革蘭陽性菌和格蘭陰性菌及霉菌都具有很好抑制作用，并具有持久的抗菌性能。

c）陶瓷基抗菌劑

陶瓷基抗菌劑是在研制抗菌陶瓷的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其基本原理是因?yàn)樘沾芍杏幸欢ǖ目障?，可吸附金屬離子并使其穩(wěn)定存在。

d）可溶性玻璃抗菌劑

采用硅砂、磷酸鹽、硼酸鹽、碳酸鈉和金屬鹽抗菌成分熔融制成含氧化銀和氧化銅的可溶性玻璃，將其制成粉末或玻璃微珠即得玻璃基抗菌劑。該抗菌劑可以緩慢地釋放Ag+而產(chǎn)生抗菌效果。

e）硅膠類抗菌劑

氧化硅凝膠具有很大的比表面積，因而也可作為抗菌劑的載體。將硅膠用堿、偏鋁酸鹽混合溶液處理后將會(huì)在硅膠表面形成薄層的沸石結(jié)構(gòu)或無定型硅鋁酸鹽結(jié)構(gòu)，具有和金屬離子進(jìn)行交換的能力，通過含Ag+溶液處理即可制得硅基抗菌劑。

2.有機(jī)系抗菌劑

有機(jī)抗菌劑品種很多，但使用于塑料加工的也只有一二十種，主要有鹵化物、有機(jī)錫、異噻唑、吡啶金屬鹽、噻苯咪唑、醛類化合物、季銨鹽等。

表1 常見有機(jī)抗菌劑及其性能機(jī)理

優(yōu)點(diǎn)：

初始?xì)⒕?qiáng)，殺菌即效和抗菌光譜性好，價(jià)格也相對(duì)便宜。

缺點(diǎn)：

化學(xué)穩(wěn)定性差，不耐熱，遇熱、光或水等容易揮發(fā)，壽命短：在高聚物的高溫、高壓、高剪切加工條件下易分解失效，溶出性產(chǎn)生有毒的分解物，特別是在塑料中使用時(shí)易遷移。

3.天然抗菌劑

天然提純物，如殼聚糖、檜醇、辣銀、江南竹油等，具有抗菌性。天然抗菌劑中殼聚糖是應(yīng)用比較廣的一種。其原理是殼聚糖分子鏈帶正電荷，當(dāng)和帶負(fù)電荷的細(xì)胞壁接觸時(shí)會(huì)通過庫侖作用吸附細(xì)菌，阻礙了細(xì)菌的活動(dòng)，從而影響細(xì)菌的繁殖能力。同時(shí)小分子量的殼聚糖分子進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，破壞細(xì)菌體內(nèi)從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細(xì)菌繁殖終止，起到抗菌作用。

圖：殼聚糖季銨鹽抗菌劑

4.高分子抗菌劑

根據(jù)天然高分子的抗菌機(jī)理模仿合成具有抗菌性能的高分子。