塑料使用抗菌劑的原理及分類

塑料抗菌劑是指能夠在一定時間內，使某些微生物（細菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學物質。

從目前的技術發展情況來看，塑料用抗菌劑主要可分為無機抗菌劑、有機抗菌劑、天然抗菌劑及復合抗菌劑四種類型。不同抗菌劑對同種病原菌的抗菌作用機理和有效性的不同，同種抗菌劑對于不同的病原菌的抗菌作用機制和抑制范圍也不同。

無機抗菌劑

無機抗菌劑主要包括成分、氧化物和多種化合物，目前已開發應用的無機抗菌劑主要以銀、銅、鋅等離子和一些納米材料為主（如納米二氧化鈦等)。對于銀、銅、鋅金屬而言，它們主要是以離子狀態存在的，通過離子交換或其他形式與載體結合，由于這些金屬離子有著與細菌或霉菌的活性酶中心強有力的結合能力，因而具有抗菌能力。在這些金屬離子當中，銀的抗菌能力最好，而且銀的殺菌作用與它的價態有關，—般來說正三價的銀離子抗菌能力最強，正一價銀離子抗菌能力最弱。銀的化學結構決定了它具有很好的抗菌能力， 在一定波長光的照射下，銀能起到催化活性中心的作用，可以使周圍空間產生原子氧，而原子氧可殺菌，銀離子可強烈地吸引細菌組織中的巰基，破壞細胞合成酶的活性，細菌就會被殺死，并且銀離子能從死菌體中游離出來，繼續與其他細菌接觸，進行殺菌，重復進行上述過程，循環利用，所以它具有持久性。

天然抗菌劑

天然抗菌劑主要來自天然植物的提取，如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用簡便，但抗菌作用有限，耐熱性較差，殺菌率低，不能廣譜長效使用且數量很少。

添加到塑料中的塑料抗菌劑不僅需要滿足低成本的要求，而且要有極好的相容性，并能在加工過程中保持高熱穩定性。此外，抗菌劑還必須能夠遷移到塑料表面，阻止微生物生長。其中，有機抗菌劑應用十分廣泛。

有機抗菌劑

有機抗菌劑種類多達500多種，但常用的只有幾十種。有機抗菌劑主要包括： 有機金屬類，如五氯酚鋅；有機鹵代物，如五氯酚鈉；醇、酚、醚類，如乙醇、對硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等；醛、酮、醌類，如戊二醛、鄰羥基環戊烯二酮、四氯對醌；酸及鹽類，如山梨酸；酯類，如富馬酸二甲酯；腈類，如百菌清；胍類，如氯已啶；有機硝基化合物類，如呋喃西林；有機磷及有機砷類，如月桂胂。此外，還有呋喃類、吡咯類、咪唑類、噻唑啉類、苯并呋喃類、苯并噻唑類等雜環類抗菌劑。這些抗菌劑根據其用途，又可分為殺菌劑、防腐劑和防霉防藻劑。殺菌劑是指可效地殺死微生物的抗菌劑，主要有季銨鹽、乙醇、雙胍類化合物等，防塑料長霉生藻變質的抗菌劑，主要有吡啶、咪唑、鹵代烷及碘化物等。有機抗菌劑用于塑料主要有如下不足：毒性安全性較差，會產生微生物耐藥性；耐熱性不佳，遇熱、光等較易揮發，或氧化、分解，導致抗菌壽命短；在塑料高溫、高壓、高剪切加工條件下不穩定，效果降低乃至失效，甚至產生有毒副產物等。