分子組裝抗菌技術在塑料包裝材料領域的應用
在日本以及歐美興隆國家,抗菌材料已寬泛應用于蔬菜、水果、乳制品、化裝品、醫藥等方面的包裝。目前,抗菌制品被世界各國公認為是跨世紀的環保和安康產品。日本以無機抗菌劑為主,歐美以有機抗菌劑為主。無機抗菌劑一般以金屬及其化合物為有效成分,常用的有銀、銅、鋅、鈦、汞等,此類抗菌劑的特點是抗菌才干長效、抗菌制品理化性能穩定,寬泛應用于皮革、塑料、木材、涂料等,但是由于這類抗菌劑對霉菌成效差,與樹脂基體相容性較差,團圓的粗大粒子對材料的加工和使用有不良影響,尤其在細旦化纖長絲的紡制和雙軸拉伸薄膜的消費方面,其應用受到極大限制,而且溶出的重金屬離子組裝量重大超越國家有關標準,因而不能用于輸水管材,其用于食品包裝材料的平安性也受到質疑。有機抗菌劑以合成類有機物為主,具有殺菌速度快、抗菌范圍廣、防霉成效優良等特性,但它同時具有溶出物平安性差、耐熱性較差、藥效持續工夫短等毛病。
筆者等在長期鉆研的根底上,開展了一種分子組裝抗菌化新技術,即將經過優選的有機抗菌功能團組裝到基體樹脂的分子鏈上得到抗菌母粒。由于抗菌功能團是以化學鍵接到樹脂上的,因而抑制了普通有機抗菌劑不耐熱、與基體相容性差、不耐浸泡洗滌、滲出物平安性差等毛病,在高效廣譜、平安無毒、抗菌成效長久、優良的熱穩定性、與樹脂良好的相容性、優良的加工性、價格劣勢等方面都是國內外目前抗菌功能材料所不能比較的。屬于最新一代抗菌功能化專用料。
分子組裝抗菌母粒對薄膜性能的影響見表5、6.與表3中結晶度的變遷一致,參與抗菌母粒后,結晶度有所增加,表如今薄膜性能上,其表4對材料力學性能影響抗菌功能團組裝置(%)缺口沖擊強度(kJ/m2)拉伸強度(hPa)斷裂伸長率()彎曲強度(MPa)彎曲模量(MPa)拉伸強度增加,伸長率下降,而球晶尺寸的減小,致使薄膜透光率增加。還可顯著進步材料的外表極性,改善其抗靜電性能,使外表電阻率下降5-6個數量級。總的結果,薄膜的性能有所改善。表5對薄膜性能的影響抗塘功能團組裝量拉伸強度(MPa)斷裂伸長率(%)摩擦系數霧度透光率公差橫向縱向橫向縱向動靜2.4分子組裝抗菌化技術的抗菌成效2.4.1抗菌的有效性和廣譜性表7展示了抗菌官能團不同組裝量的聚丙烯樣品對大腸桿菌(菌種號:8099)的抑制成效(華-18-東理工大學技物所測定)。其中5號代表經50X:水浸泡10天的樣品。從表中數據能夠看到,抗菌功能團組裝量在1.0以上時,樣品對大腸桿菌的抑制率簡直為100,而且有優良的持久性,長工夫表6對聚丙烯薄膜外表電阻率的影響抗菌功能團組裝量外表電阻率表7聚丙烯樣品的抗菌性能編號空白抗菌功能團組裝量(°。)菌濃度抑菌率 為檢測抗菌成效及其廣譜性,由上海市工業微生物鉆研所檢測中心取含有19.抗菌官能團的聚丙烯試板,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、宏大牙苞桿菌、熒光假單胞桿菌、枯草桿菌混合菌液停止均勻抗菌性能的測試,結果如表8所示。此外,為停止橫向比較,選擇昂貴的日本進口聚丙烯“納米”抗菌母粒作為對比,單方的抗菌有效成分均控制在1,而后均紡制成纖維,加彈后織成襪筒,洗滌后再由上海市工業微生物鉆研所檢測中心對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌2菌種停止檢測,結果也列于表8中。能夠看到,分子組裝抗菌化技術不只有高效、廣譜性,而且優于高檔進口樣品。 表8分子組裝技術抗菌成效的縱橫向對比試樣5菌種均勻2菌種均勻抗菌率(%)分于組裝抗菌化技術聚丙烯薄板(組裝量1)丙綸彈力絲分子組裝抗菌化技術(組裝量1°。)日本進口2.4.2分子組裝抗菌化技術的防霉成效通常的無機銀系抗菌劑對霉菌往往成效較差,然而采納分子組裝抗菌化技術制得的聚丙烯薄板(抗菌功能團組裝量為1.0),在溫度28°C,相對濕度RH>957.狀況下,處于黑曲霉菌、黃曲霉菌、變色霉菌、桔青霉、綠色木霉、球毛殼霉、宛氏擬青霉、蠟葉芽枝霉混合液中,歷時28天,樣板上無霉菌成長,長霉等級為級;同樣狀況下,作為對比的不含抗菌功能團的空白聚丙稀樣板,肉眼可明顯看到成長的霉菌,長霉等級為2級(上海工業微生物鉆研所測)。可見分子組裝抗菌母粒對多種常見霉菌均有優良的抑制成效。 2.4.3分子組裝抗菌化技術的使用平安性分子組裝抗菌化技術聚丙烯薄板的毒理平安性由上海市衛生防疫站檢測。其中急性經口毒性試驗為:以4乙酸112m1(比規定濃縮10倍)在6‘C中浸泡2h,所得浸提液直接對20只合格昆明種小鼠(雌、雄各10只,體重18―22g)按2ml/kg體重灌胃。結果在試驗期間各組動物流動正常,毛色光澤度好,未見任何中毒病癥和死亡。 取合格新西蘭家兔,普通級4只,體重2.5 3.0kg,試驗前24h將背部脊柱兩側去毛,去毛范圍各約3 x3cm、次日在左側完整去毛皮膚上劃出2.5x2.5cn試驗區,將浸提液0.2ml均勻涂在試驗區皮膚上。并用一層玻璃紙籠罩,再用無刺激膠布固定,使浸提液與皮膚直接接觸,右側毛皮膚作對照。待試驗完畢后除去籠罩物,并用溫水蕩滌除去殘留浸提液后。分別于除去殘留浸提液后1、24和48h察看試驗部位皮膚反饋,按皮膚刺激反饋強度的評分標準評分并對皮膚刺激反饋強度停止分級。 結論:受試物對家兔急性皮膚刺激(最高)總積分均值為,屬無刺激性物質。 微核試驗:是測驗樣品是否誘發小鼠骨髓染色體畸變的試驗。 餾水至20ml,充分混后作為受試物。以合格昆明種小鼠為對象(25-3g重),隨機分為5組,每組10只,雌雄各半,分別作為樣品3個劑量組及蒸餾水陰性對照組和環磷酰胺陽性對照組。用3h兩次灌胃法,動物稱重,將配制的不同濃度樣品按0.4ml/2g體重,分別對各組動物灌胃。 按微核試驗給樣量表制定各劑量。于第二次灌胃后冊。頸椎脫臼處死動物,取股骨骨髓加小牛血清混句,常規涂片、固定Giemsa染色制片。鏡檢察看,每鼠計數1000個嗜多染紅細胞的微核數,計算微核發作率,并停止統計剖析。測定結果是蒸餾水陰性對照組的微核率為1,環髹酰胺陽性對照組的微核率為25.6%,而被測定樣品的微核率只要0.8%.結論:樣品骨髓多染紅細胞微核試驗陰性。 通過鉆研,能夠得出以下結論:1、分子組裝抗菌化技術制得的抗菌母粒有良好的熱穩定性,而且與樹脂基體相容性好,抗菌組分以不超越200nm的尺寸均勻分散在基體中,保障了材料優良的可加工性和抗菌功能的高效發揮。 2、抗菌母粒在體系中可起到成核劑的作用,進步了結晶溫度,加快材料的結晶速率,在一定水平上改善了材料的力學性能。 3、抗菌母粒的參與,進步了材料的外表極性,顯著改善了材料的抗靜電性能,外表電阻率下降了5-6個數量級。 4、當抗菌官能團組裝量在0.5以上時,材料有優良的抗菌作用,對革蘭氏陰性、陽性菌以及霉菌均有很強的抑制成效,而且有優良的持久性。抗菌性能優于進口無機銀系抗菌母料。 5、分子組裝抗菌化技術制得的抗菌母粒有極為優秀的使用平安性,其浸提液的毒性、刺激性和促染色體畸變性都簡直與水等同,抵達食品包裝級的平安衛生要求。極為適合用于上水管材領域。