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+>Fe
3+
。
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（O2-）。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。
（4）、抗菌涂料
抗菌防霉涂料是针对性
地解决涂料干膜受环境微生物
的侵蚀长霉、发黄、品质下降
的问题。施用抗菌涂料可减少
病菌的二次污染和交叉传播，
特别适合于医院、商城、车站
等场所。
（3）、抗菌不锈钢
抗菌不锈钢是一类结构/功
能一体化新材料，既可以像普
通不锈钢作为结构材料使用，
并具有装饰和美化功能，同时
赋予了抗菌功能。抗菌不锈钢
的出现，进一步拓宽了抗菌材
料的应用领域。
综合考虑抗菌性、安全性
和工艺性，以及不降低不锈钢
的力学性能和耐腐蚀性能等因
素，选择Cu或Ag作为抗菌合金
化元素，加入到不锈钢中最为
合适
。
抗菌不锈钢锅
蒙古族银器
（5）、抗菌纤维、织物
将抗菌剂以共混改性的方式加入到化学纤维中，制得持久性抗菌
的纤维，如抗菌涤纶、抗菌丙纶、抗菌尼龙等。
合成纤维可采用内添加抗菌剂的方法来获得永久性的抗菌功能，
而天然纤维则需要通过后整理的方法来增加这一功能。
纳米抗菌涤纶
7、小结
抗菌制品在日本和欧洲国家的认知度较高，公众的接受程度较
高。我国抗菌材料的研究和应用发展迅速，产品开发覆盖面广，已
形成了有一定影响了的消费系列产品。我国人口众多，疾病传播的
速度很快，加强对抗菌产品的合理使用，对改善公共卫生条件、防
控重大传染性疾病的发生和传播，具有重大意义。