（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）伴隨著(zhù)人們對功能保健性和環(huán)境安全性要求的提高，開(kāi)發(fā)具有抗菌功能的涂料或油漆成為涂料工業(yè)重要發(fā)展方向之一。以前人們將其定義為防霉殺菌涂料，現在則常用抗菌涂料來(lái)稱(chēng)謂。
    抗菌涂料或油漆是指在油漆、涂料中加入抗菌劑，使涂料、油漆具有抗菌性能。使用抗菌涂料，用于家庭，可有效降低居室、家具表面、家用電器的細菌密度；用于公共場(chǎng)合，可降低公共場(chǎng)所如公共汽車(chē)的把手、候車(chē)室座椅的細菌濃度，降低交叉感染和接觸感染的可能性；用于食品加工廠(chǎng)、藥品生產(chǎn)車(chē)間，可減小食品或藥品受微生物污染的可能性，提高產(chǎn)品衛生質(zhì)量。 
    抗菌涂料的研究重點(diǎn)是新型抗菌劑的研制、抗菌劑與各種涂料的相容性、相應涂裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)等。其中抗菌劑的研究成果大多較為保密。本文對一般使用的抗菌劑(天然抗菌劑、有機抗菌劑、無(wú)機抗菌劑) 及其抗菌機理進(jìn)行分別介紹，希望能增進(jìn)人們對涂料用抗菌劑的了解，也期望抗菌涂料能得到更大更快發(fā)展，從而更好的滿(mǎn)足大眾生活需求。 
1 有機抗菌劑 
    有機抗菌劑的開(kāi)發(fā)已有30多年的歷史，在醫療領(lǐng)域及各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。目前歐美等國家主要使用的是有機抗菌劑，主要有異噻唑啉酮類(lèi)、苯并異噻唑啉酮類(lèi)、甲醛釋放劑、有機胺類(lèi)、哌三嗪類(lèi)等幾種。有機抗菌劑雖然具有抗變色能力強的特點(diǎn)，但往往存在耐熱性差、易分解和使用壽命短等缺點(diǎn)，更有甚者有的還有毒副作用，某些單體甚至有致癌作用。
    1935 年Domagk發(fā)現氯化芐叉毒芹具有很強的殺死微生物特性，由此開(kāi)辟了表面活性劑用作抗菌劑的新領(lǐng)域。目前廣泛研究和使用的有機表面活性抗菌劑是含氮陽(yáng)離子化合物，如季銨鹽、吡啶鹽、咪唑鹽、異奎啉鹽等含氮雜環(huán)的翁鹽。而新近的研究結果表明，季磷鹽較季銨鹽具有更佳的抗菌活性。由于小分子存在毒性，目前人們正通過(guò)將抗菌劑單體化合物聚合或將抗菌劑分子固定在高分子載體上制成聚合物抗菌劑，尤其是水不溶性聚合物抗菌劑。 
1.1含氮及其聚合物抗菌劑的抗菌性 
    在含氮陽(yáng)離子表面活性劑抗菌劑中， 季銨鹽型抗菌劑已被廣泛應用 ，目前國際上已開(kāi)發(fā)出4代典型季銨鹽型抗菌劑。近年來(lái)的研究重點(diǎn)是一方面用它與其它抗菌協(xié)同復配來(lái)提高其抗菌力，如與氧化型抗菌劑ClO₂、H₂O₂、次氯酸鹽復配或季銨鹽之間的復配；另一方面是利用已知的定量結構關(guān)系(QSAR)、溶血性研究及雙分子膜抗菌機制的指導作用，設計合成新的抗菌劑化合物。 
    由于小分子的毒性問(wèn)題，聚氮陽(yáng)離子型抗菌劑的開(kāi)發(fā)是當前研究熱點(diǎn)，其中不溶性聚氮陽(yáng)離子型抗菌劑已引起人們的普遍關(guān)注。不溶性聚氮陽(yáng)離子型抗菌劑抗菌性好，并具有緩釋、長(cháng)效、低毒安全等特點(diǎn)。從合成線(xiàn)路上看，一種采用聚合單體連接抗菌活性官能團后再聚合的方法，這種方法比較復雜，對合成原料的要求較高；另一種可以采用先單體聚合再掛上抗菌活性官能團的方法。
1.2含磷及其聚合物抗菌劑的抗菌性 
    1990年Gramham指出季磷鹽是抗菌劑研究的發(fā)展方向之一。這類(lèi)化合物與季銨鹽具有相似的結構，只是用磷陽(yáng)離子代替氮陽(yáng)離子。早期的季磷鹽主要是帶有三苯基磷結構，以顯示出良好的抗菌性，而近年來(lái)Akihiko等研究發(fā)現帶有長(cháng)烷基鏈的季磷鹽具有更佳的抗菌性能。同時(shí)Akihiko也進(jìn)行了聚磷陽(yáng)離子型抗菌劑的研究，并已合成出五種聚季磷鹽，證明了聚季磷鹽較聚季銨鹽有更佳的抗菌性。這類(lèi)聚合物緩釋、長(cháng)效性突出，但有一定水溶性，而且合成原料受限，故需進(jìn)行更多的研究和探討。 
    水溶性小分子和高分子抗菌劑往往存在毒性和余毒問(wèn)題，為了改善有機抗菌劑的性能，降低其對環(huán)境、人畜的刺激和毒害，研制具有緩釋、長(cháng)效、高效、低毒安全特性的抗菌劑是今后有機抗菌劑的研究和發(fā)展重點(diǎn)。 
2 無(wú)機抗菌劑 
2.1無(wú)機抗菌劑分類(lèi)
    無(wú)機抗菌劑可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)機化合物中含有抗菌性離子，如銀、銅、鋅等金屬離子。引入抗菌離子的方法有離子交換法、熔融法和吸附法等。另一類(lèi)是以TiO₂為代表的光催化類(lèi)抗菌劑，此類(lèi)抗菌劑耐熱性較一般無(wú)機抗菌劑高，但必須有紫外線(xiàn)照射、氧氣或水的存在才能起到殺菌作用。無(wú)機抗菌劑具有無(wú)機材料所固有的高穩定性、優(yōu)異的抗菌性，安全性高，已成為抗菌劑研究的主流。 
    由于一些具有抗菌能力的金屬離子具有毒性或成本過(guò)高，目前廣泛采用的抗菌離子僅限于銀、鋅兩種。以Zn²⁺、Cu²⁺、Ag⁺為例，其對人體毒性為：Zn²⁺>Cu²⁺>Ag^+；對病菌致死能為Ag⁺>Cu²⁺>Zn^2+；其制成沸石型抗菌劑對各種病菌的抑制能力如下表。

表  沸石載體抗菌劑最低抑菌濃度 (MIC) 比較

    由上表可看出，銀離子的抗菌能力最強，單從抗菌能力看其是無(wú)機抗菌劑的最佳選擇。 
2.2無(wú)機抗菌劑的抗菌機理 
    無(wú)機抗菌劑根據抗菌劑類(lèi)型的不同主要有兩種抗菌機理。其一是金屬離子溶出型，即在抗菌劑使用過(guò)程中，逐漸溶出的金屬離子與微生物體內蛋白質(zhì)、核酸中存在的巰基(-SH)、氨基(-NH₂)等含硫、氨的官能團發(fā)生反應，破壞了細胞膜或細胞原生質(zhì)中酶的活性，從而具有抗菌能力，另一種原理是氧化型，即抗菌劑在水或空氣中自行分解出自由電子(e-)和空穴(h+)，由空穴激活空氣中的氧產(chǎn)生活性氧和OH^-，其與微生物體內多種有機物發(fā)生氧化反應，破壞細菌結構，達到抗菌效果。 
2.3應用無(wú)機抗菌劑存在的問(wèn)題 
    與有機抗菌劑相比，無(wú)機抗菌劑在安全性、持久性、光譜抗菌型、耐熱性等方面都存在優(yōu)勢，故其應用和研究越來(lái)越受到人們的重視。1999年日本無(wú)機抗菌劑的產(chǎn)量為450噸，產(chǎn)值已達60億日元，無(wú)機抗菌劑的生產(chǎn)廠(chǎng)家已達100家以上。據報道，工程塑料國家工程研究中心研制的無(wú)機抗菌劑添加1% ~1.5%到涂料中去，可以使涂料對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等病菌的抑菌率達99%以上，同時(shí)并不影響涂料原有的性能。
    但應用無(wú)機抗菌劑也存在一些問(wèn)題：①抗菌穩定性問(wèn)題。因為無(wú)機抗菌劑多數含有銀離子，易轉變成棕色的氧化銀或經(jīng)紫外線(xiàn)催化還原成黑色單質(zhì)銀，變色不僅降低了其抗菌性，而且還有限制其應用到白色或淺色涂料中去。②大量使用銀成本高，制約了其在更大范圍的應用。
    為克服上述無(wú)機抗菌劑的缺點(diǎn)，各國研究人員正努力研究并已取得的一些成效。如Nittetse公司開(kāi)發(fā)出一種銀鋅二氧化鈦抗菌劑，經(jīng)紫外線(xiàn)照射或加熱前后該產(chǎn)品白度幾乎不變。日本海水化學(xué)研究所研制出一種以Ca(OH)₂MgOA1₂O₃為基體，負載鋅離子的抗菌劑，其成本較載銀抗菌劑低，盡管其抗菌性能稍遜于載銀抗菌劑，但其抗真菌效果優(yōu)于載銀抗菌劑，并幾乎不存在變色問(wèn)題。 
    目前根據不同抗菌劑的抗菌特點(diǎn)，將不同抗菌劑進(jìn)行復配，以達到抗菌譜更廣、作用時(shí)間更長(cháng)、效果更理想的目的。 
3 天然抗菌劑 
    天然抗菌劑主要是天然植物的一些提取物，因來(lái)源、提取水平、成本等條件的限制，其應用推廣有一定困難 ，同時(shí)天然抗菌劑存在穩定性差，有色度等問(wèn)題，其應用到涂料中有一定難度，如有色涂料的調配將很困難。目前國內外還沒(méi)有將天然抗菌劑應用到涂料中這方面的報道。 
4 展望 
    目前，人們通常采用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行消毒殺菌，這些方法雖然有其相應的優(yōu)勢，但也不同程度的存在如下缺點(diǎn)：難聞氣味、藥效短、操作復雜、一次投資大等。而使用抗菌涂料，實(shí)效長(cháng)、經(jīng)濟方便，可以達到一勞永逸的效果，故抗菌涂料的研制和發(fā)展是涂料發(fā)展方向之一。 


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