國內(nèi)外抗菌材料及其應(yīng)用技術(shù)的
產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)
李畢忠 博士
中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所 研究員 博士生導(dǎo)師
北京崇高納米科技有限公司 董事長
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一、 國外抗菌材料及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展
抗菌材料中的核心成分是抗菌劑。抗菌劑是一些細菌、霉菌等微生物高度敏感的化學(xué)成分。極少量的抗菌劑添加至普通材料中，可制成抗菌材料。抗菌劑可歸為有機類、無機類和天然類等幾大類。
有機類抗菌劑包括多種傳統(tǒng)抗菌殺菌劑。有機抗菌劑殺菌力強、即效好，來源豐富，但存在毒性安全性較差、會產(chǎn)生微生物耐藥性、耐熱性較差、易遷移等不足。天然類抗菌劑耐熱性較差，應(yīng)用范圍較窄。無機抗菌劑具有長效、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，特別是其突出的耐熱性（>600-1000 oC）使其近年來在塑料、化纖、陶瓷等材料領(lǐng)域中的應(yīng)用倍受重視。無機抗菌劑一般含有銀、鋅、銅等金屬離子成分和無機載體，如沸石、磷酸鹽、羥基磷灰石、可溶性玻璃等，通過緩釋作用以提高抗菌長效性。銀離子的抗菌力很強，但其化學(xué)性質(zhì)活潑，易轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣难趸y或還原成黑色的單質(zhì)銀，即出現(xiàn)變色。另外，大量使用銀的成本高。
現(xiàn)代抗菌材料的大規(guī)模應(yīng)用始于第二次世界大戰(zhàn)時期，德軍穿用經(jīng)抗菌整理加工的軍服，減少了傷員的細菌感染和傷病減員。二十世紀60年代以后，抗菌衛(wèi)生織物開始在民用產(chǎn)品中推廣。用于抗菌整理的抗菌劑主要是添加有機錫和氯代酚等強抗菌性化學(xué)物質(zhì)。80年代中期后開發(fā)出多種季胺鹽類硅烷抗菌整理劑。
二十世紀80年代，抗菌纖維的開發(fā)成功使抗菌紡織品的長效性得到更好的保證。在合成纖維加工時，添加特定抗菌劑于化工原料中制造出抗菌纖維。抗菌劑可以是有機抗菌劑，也可以是無機抗菌劑。
隨著石油化工的迅速發(fā)展，塑料制品已成為日常生活不可或缺的必需品。據(jù)報道，1997年全世界塑料產(chǎn)量高達1.35億噸，且每年遞增5%。80年代以來抗菌塑料的開發(fā)及其在家電、廚衛(wèi)設(shè)施、通訊、日用品、汽車、建材、玩具等產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使抗菌材料進入了一個飛速發(fā)展階段。其中，歐美國家主要用于日用品、玩具等終端產(chǎn)品上。日本則在家電、日用品、汽車、廚衛(wèi)設(shè)施、通訊產(chǎn)品等領(lǐng)域全方位應(yīng)用抗菌材料。
日本無機抗菌劑的開發(fā)和應(yīng)用在國際上居領(lǐng)先地位。石冢硝子、品川燃料、東亞合成、鍾紡和松下等幾大制造商的抗菌劑市場占有率為整個日本市場的80％以上。1999年，抗菌劑銷售額達280億日元，其中無機抗菌劑占60億日元。抗菌劑的價格從1994年的12000－13000日元/Kg已降至1999年的7600日元/Kg。日本1996年抗菌塑料約35000噸，1999年達到約74,000噸（6000億日元），人均水平大大高于歐美。
歐美地區(qū)的抗菌材料主要采用有機抗菌劑。如瑞士的Ciba精化、美國的Microban、Morton、Acros、ARP、Huels、Ferro、Troy等公司。但近來Ciba、Dupont等公司也推出無機抗菌劑。
抗菌材料在衛(wèi)生陶瓷、涂料、油漆等方面的應(yīng)用是一大新的領(lǐng)域。TOTO、INAX等日本公司在衛(wèi)生潔具、整體衛(wèi)生間等設(shè)施中已推出抗菌產(chǎn)品。
有資料推測，如果以日本使用的抗菌劑為100計，歐美則為1，中國僅0.1-1。日本早在1993年就成立了抗菌制品技術(shù)協(xié)議會，其抗菌劑和抗菌塑料的研制、生產(chǎn)和用戶等企業(yè)會員達250多個。據(jù)日本方面預(yù)計，今后歐美等國際抗菌產(chǎn)品市場的容量是其國內(nèi)市場的10倍。
二、 我國抗菌材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用情況
我國科學(xué)家十多年前就開始跟蹤研究抗菌劑和抗菌防霉材料，如西北有色金屬研究院、昆明貴金屬研究所等研究的無機抗菌劑，西北工業(yè)大學(xué)、西北石油化工研究院、廣東石油化工研究院等研制的有機抗菌防霉劑等，還有少數(shù)企業(yè)，如鞍山裕原抗菌劑有限公司等。但由于研究條件和投入的起點較低，長期以來未能形成自己的研究開發(fā)體系，零星的研究結(jié)果與國際水平有較大差距。另一方面，長期以來我國經(jīng)濟相對于西方發(fā)達國家落后很多，人民生活水平不高，所以抗菌材料的市場發(fā)展緩慢。直到二十世紀九十年代后期，除了在涂料防腐方面有些應(yīng)用外，抗菌材料的應(yīng)用幾乎仍是一片空白領(lǐng)域。
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