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能抗菌防霉的塑料?二氧化硅我看行!
2020年06月17日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:446
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旧洗衣机用久了,总感觉洗出的衣服有异味。这是因为洗涤液留在洗衣机内筒壁上的污物并没有完全随着污水一起排走,有一部分贴附在洗衣机内筒壁上。久而久之,洗衣机内筒壁上便积存了大量的微生物细菌。这些微生物细菌繁殖、再繁殖、日积月累,就产生难闻的异味。

充满细菌的洗衣机内筒 

可以闻到味道的洗衣机图片

应对这种状况,如果只是单纯地清洗一下洗衣机内壁,也只能治标不治本。最佳的处理方式就是从源头解决,让微生物无法在洗衣机上“立足”。换句话说,也就是要让微生物无法存活或繁衍,而抗菌塑料正是为此而生的。

抗菌塑料概述

抗菌塑料,顾名思义就是在塑料中加入一定量的抗菌剂,使其具有抗菌性能,同时又不损失其原有的常规性能和加工性能,可以在一定的时间内将粘在塑料上的细菌杀死或抑制其繁殖。由于塑料制品在日常生活中用量大、使用面广,所以开发抗菌塑料对改善人们的生活环境、减少疾病发生率、保护人们的身体健康等,都具有十分重要的现实意义。

抗菌塑料的核心成分是抗菌剂,一般都是对细菌、霉菌、真菌、酵母菌等微生物高度敏感的化学成分,虽然种类多到可分成无机、有机、天然和复合类等几大类。但是日常生活中应用最多的一般都是银系抗菌剂。

银的化学结构决定了它具有很好的抗菌能力在一定波长光的照射下银能起到催化活性中心的作用可以使周围空间产生原子氧而原子氧可杀菌银离子可强烈地吸引细菌肌体中的-SH),破坏细胞合成霉的活性细菌就会被杀死并且银离子能从死菌体中游离出来继续与其他细菌接触进行杀菌重复进行上述过程循环利用所以具有持久性。

银离子杀菌原理 

二氧化硅又起了什么作用呢?

传统银类抗菌剂的有效抗菌成分是粒度在微米级以上的金属银粉或银的一价化合物粉体,它们在环境作用下容易变色失效,即使添加量很大,也很难保证可高效及持续抗菌,还会对基体材料的性能造成较大影响,因此纳米化的银抗菌剂成为了银系无机抗菌剂的发展方向。

但是纳米银材料在不加保护剂的常规条件下,很容易发生颗粒聚集而失去纳米特性,被氧化为棕色的氧化银,影响它的抗菌效果。因此为了提高纳米银的抗菌能力及使用安全性,目前的主流选择是采用合适的载体,提高抗菌粒子在基材中的分散性,并控制其析出速度。

一般情况下,这些载体需要具有多孔、比表面积大、吸附性能好、无毒、化学稳定性和热稳定性好等特点,同时不能破坏抗菌成份,要具有持久的缓释性能,对塑料制品的性能没有不良影响。而在可用的载体中,介孔二氧化硅(MSN)正是最近国际上的一个研究热点。

作为一种具有规则孔道结构,孔径在2-50nm的一类新兴介孔材料,规则有序的孔道结构使得MSN不仅可以制备光学、电学、磁性能等方面优于常量宏观药物的纳米药物,而且还能弥补沸石、磷酸复盐等微孔材料在吸附和催化方面的不足,因此得到了越来越多的关注。两者结合后,纳米银材料得以在MSN的孔道内固定,不易发生聚集,而且利用载体对纳米银材料化学活性的保护,最终还能提升纳米银在实际应用时的稳定性。

载银二氧化硅电镜图 

载银二氧化硅电镜图

载银二氧化硅的应用

目前,已有相关企业利用介孔二氧化硅庞大的比表面积、超强的吸附能力以及奇异的理化特性,成功开发出高效、持久、耐高温、广谱抗菌的纳米银抗菌粉(粒径只有70纳米左右)。经检测,当纳米抗菌粉在水中的浓度仅为0.315%时,对革兰氏阳性代表菌种与革兰氏阴性代表菌种的抗菌能力就可以非常明显的表露出来,抑菌圈出现2~3mm,且随着纳米抗菌粉在水中浓度的增加,抑菌圈明显增大。

据悉,这种银复合材料还可进一步利用简单的制程应用于抗菌涂料及抗菌塑料等抗菌产品中,而且只需要很低的添加量就能具有很高效的抑菌能力。比如说将纳米抗菌粉混入有机材料中制成抗菌防霉母粒,只需要很少的添加量便可使洗衣机内壁、排水管等部件具备长效抗菌的能力;而将纳米抗菌粉添加在内墙涂料中,也能生产出具有长久抗菌防霉功能的内墙涂料;另外,它还能添加到内裤洗涤剂、羊绒洗涤剂、洗洁精、洗手液中,抗菌性能也十分显著。

纳米银抗菌塑料 

目前,人们对环境卫生的问题确实越来越重视,如果说在以前抗菌材料是一种优质潜力材料,那现在它已经快成为生活必需品了。在这样的趋势下,二氧化硅是否能凭借其优秀的性能在抗菌领域再下一城,就让我们拭目以待。

资料来源:

纳米银及其复合抗菌材料的研究,胡云睿。

载银介孔纳米二氧化硅的制备及其抗菌性能研究,李炳坤。

粉体圈 小榆

 

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