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几种纳米抗菌材料简述
发布时间:2020-08-30

       随着科技的发展,生活水平的提高,人们对自身居住、工作生活的环境卫生要求也日益提高,为控制有害生物生长繁殖、避免细菌传播和感染,纳米抗菌材料这一类具备抑菌性能的新型材料得以快速发展,能够使微生物包括细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等的生长和繁殖保持较低水平,提高材料的抗菌性。

       金属型纳米抗菌材料

       无机纳米抗菌材料中使用的金属离子多为对人体安全的银、铜、锌等几种;金属离子对细菌的抗菌效果和对人体的危害程度如下:

       抗菌效果:As5+=Sb2+=Se2+>Hg2+>Ag+> Cu2+> Zn2+> Ce3+=Ca2+

       危害程度:As5+=Sb2+=Se2+>Hg2+>Zn2+> Cu2+>Ag+> Ce3+=Ca2+

       Ag+对原核生物(细菌)有毒性,而对真核生物细胞无毒性作用;一般用量为10~6ug/g(24h)或≤0.5ug/ml(1h)即可灭菌,其抗菌能力在可安全使用的几种金属离子中最强;Ag+对12种革兰氏阴性菌、8种革兰氏阳性菌、6种霉菌均有强烈的杀灭作用。由于银无毒、广谱及良好的抗菌性能,目前载银无机抗菌材料在无机抗菌材料中占主导地位,在医用产品、民用纺织品、家电产品中得到广泛应用。

       光催化型纳米抗菌材料

       光催化型纳米抗菌材料是指以纳米TiO2为代表的具有光催化性能的一类半导体无机材料,如纳米TiO2、ZnO、WO3、ZrO、V2O3、SnO2、SiC,以及相互之间的复合物等。其中,纳米TiO2相比其他几种光催化抗菌材料具有极大优势:一般常用的杀菌剂其银、铜成分能使细菌细胞失去活性,但细菌杀死后会释放内毒素等有害物质,而纳米TiO2不仅能影响细菌繁殖力,而且能攻击细菌细胞的外层,穿透细胞膜,彻底降解细菌,防止产生内毒素引起二次污染。

       季铵盐修饰的无机纳米抗菌材料

       此类抗菌材料常见的有插层型纳米抗菌材料蒙脱土、接枝结构的纳米抗菌材料纳米SiO2粒子等。

       蒙脱土属于2:1层状硅酸盐,每个单位晶胞由两层硅氧四面体夹带一层铝氧八面体构成,其两个相邻晶层之问没有氢键,只有结合力较弱的范德华力。片层之间可以随机旋转、平移,层问具有可交换的水合阳离子,同时具有很强的吸附性能,适合作为无机和有机阳离子抗菌材料的载体。

       无机的纳米SiO2粒子作为塑料中的掺杂相,被塑料包裹不易向外迁移和析出,从而使得抗菌塑料具有良好的抗菌长效性。在纳米SiO2表面共价接枝高分子季铵盐,制备出抗菌纳米SiO2粉体,抗菌效果与载银无机抗菌材料相当,两种抗菌材料对沙门氏菌和大肠杆菌的抗菌率都达到90%以上,接枝高分子抗菌材料的纳米SiO2粉体对革兰氏阳性菌的抗菌效果要高于载银的无机抗菌材料,后者在对革兰氏阴性菌的抗菌效果较好。

       复合型纳米抗菌材料

       目前,绝大多数纳米抗菌材料使用的是单一纳米抗菌材料,存在一定的局限性,如杀菌时间较长、价格昂贵等;因此设计开发新型具有快速、高效杀菌功能的抗菌材料成为当前纳米技术扩展研究的一个重要方向。沸石是碱金属或碱土金属的铝硅酸盐化合物,其骨架结构中的金属离子Na+、K+、Mg2+可以被Ag+等金属阳离子交换,将Ag+引入到沸石结构进行改性,可以克服普通载银沸石抗菌材料易变色、综合性能差等不足。

       纳米抗菌材料作为近几年来新崛起的一门高新纳米材料,具有耐热性高、使用方便、化学稳定性好、抗菌类型广、长效性及对人体安全性高等诸多优点。目前,纳米抗菌材料已广泛应用于建材涂料、家电产品、陶瓷洁具、包装塑料、医用及民用纺织品等众多领域。


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