抗菌复合材料简介
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抗菌复合材料
材料学院
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2014年5月13日
0、目录
•1、微生物的危害
•2、人们对抗菌复合材料的需求•3、抗菌复合材料的基本概念•4、抗菌材料的历史
•5、抗菌剂的种类及抗菌作用原理•6、抗菌材料
•7、小结
1、微生物的危害
•传染病的流行是微生物对人类最重要的影响之一。•世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率
在所有疾病中占据第一位。
制造和使用抗菌材料翼成为人们的迫切需要。
2、人们对抗菌复合材料的需求
随着生活水平的提高,人们的健康理念不断加强。抗菌产品恰逢其时,满足了人们这一卫生需求。抗菌制品上的细菌数量比普通产品减少了90%以上,甚至高于99%。
抗菌产品的抗菌功能来自于其材料的抗菌性能。开发抗菌材料,并合理生产和使用抗菌制品,可减少疾病的发生,保障人们健康。抗菌材料是近年新材料一个研究热点,许多研发成果满足了抗菌产品生产的急需。
抗菌复合材料家庭
医疗
生活用品
畜牧养殖业
3、抗菌复合材料的基本概念
•抗菌制品是一类新型功能产品,杜绝细菌微生物的存留和繁殖,保持清洁卫生状态。
•抗菌功能复合材料,是由抗菌剂和普通材料组成的复合材料。
+ =
4、抗菌材料的历史
(1)、远古人类就发现并利
用天然抗菌材料。埃及金字塔
中木乃伊包裹布使用的树胶便
是天然抗菌剂。
(2)、近代抗菌材料的运用当
属二次世界大战德军,用季铵
盐抗菌处理的军服减少了士兵
疾病和伤口感染的发生。
5、抗菌剂的种类及抗菌作用原理(1)、有机类
i) 常用有机类抗菌剂
包括多种合成的杀菌剂,
如季铵盐、酚醚类、苯酚类、
双胍类、异噻唑类、吡咯类、
有机金属类、咪唑类、吡啶类、
噻唑类等。
特点:有机抗菌剂杀菌力
强、即效性好,来源丰富,但
存在毒性安全性较差、长期使
用可能有产生微生物耐药性的
风险。
ii )天然有机抗菌剂
几丁质
(壳聚糖)
辣根(烯丙基硫氰酸)优点:安全性高
缺点:耐热性较差,应用范围较窄,一般不能使用在高温加工的产品上
iii)高分子类
高分子类有机抗菌剂有聚苯乙烯已内酰脲、聚吡啶、聚噻唑等,种类较少,应用不多。
iv)有机抗菌剂的主要应用方式——表面结合和内添加
有机抗菌剂较多用于表面处理,主要是因为大部分有机抗菌剂的耐热性不好,热稳定性不够。在纺织和涂料中应用较普及。
内添加型的有机抗菌剂一般要求能耐受200℃的温度,这样可以在塑料共混中使用。
•iv)有机抗菌剂的耐热性和安全性
•(2)、无机类
无机抗菌剂一般含有银、锌、铜等金属离子成分负载在某些无机载体,如沸石、磷酸盐、羟基磷灰石、可溶性玻璃等类型的结构中或表面层间,具有缓释抗菌金属离子的作用,所以有优异的抗菌长效性。材料基体载体离子交换
M n+
缓释
微生物
含银、铜、锌的无机抗菌剂
有机类抗菌剂无机类抗菌剂
耐热性较差。一般在100-300℃熔化、
分解或升华。
耐热性好,使用加工温度可达600℃
以上。
抗菌性抗菌即效性好,但长期使用可
能有产生微生物耐药性的风险。
抗菌长效性好,不会使微生物产生
耐药性。
安全性一般毒性较大,存在一定的安
全隐患。
安全性好,一些释放的金属离子对
人体有益。
无机抗菌剂与有机类、天然类抗菌剂相比,具有安全性高、长效性好等优点,尤其是其优异的耐热性(使用加工温度>600℃),使其成为在塑料、化纤、以及陶瓷等材料中使用的首选抗菌剂。
杀菌机理
金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物细胞膜时,与带负电荷的细胞膜发生库仑吸引,使两者牢固结合,金属离子穿透细胞膜进入细菌内与细菌体内蛋白质上的巯基、氨基等发生反应。
细胞合成酶的活性中心由含巯基、氨基、羟基等功能基团组成,与金属离子结合后该蛋白质活性中心的结构被破坏,造成微生物死亡或丧失分裂增殖能力。例如,银离子与蛋白质巯基的结合破坏了微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。抑菌活性:Ag+>Hg2+ >Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。
光催化效应
有些微量的金属元素,能起到催化活性中心的作用,如银、钛、锌。该活性中心能吸收环境的能量,如紫外光,激活空气或水中的氧,产生羟自由基(·OH )和活性氧离子(O 2-)。它们能氧化或使细菌细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等发生反应,破坏其正常结构,从而使其死亡或丧失增殖能力。
6、抗菌材料
(1)、抗菌塑料
抗菌塑料具有抑菌和杀菌性能,最常见的是普通塑料中共混抗菌剂而制成,塑料的其它性质基本保持不变。塑料制品与生活和工作环境密切相关,量大面广。抗菌塑料的发展非常迅速。
制备抗菌塑料的方法有:共混造粒成抗菌塑料,添加抗菌母粒制成抗菌塑料和抗菌制品。
(2)、抗菌陶瓷
抗菌陶瓷是一种环保型功能材料。它是在陶瓷釉料中添加无
机抗菌剂制备而成,或是在陶瓷
表面涂覆抗菌剂再烧结而成。
抗菌陶瓷制品保持了原有陶瓷制品的使用功能和装饰效果,
同时又增加了抑菌、除臭等功能。
可在在医院、餐厅、高级住宅等
地使用抗菌陶瓷制品。日本最大
两家建筑用瓷和卫生瓷公司伊奈
和东陶的抗菌陶瓷制品有良好的
市场表现。