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  • 合成革(PU)抗菌技术研究与标准化
  • 2012-08-28 11:36:45 来源: 点击:

  内容:

  聚氨酯(PU)合成革具有其突出的耐磨性、强度和韧性、耐溶剂性、耐油性、高裁剪率等优异性能,被广泛应用在运动休闲鞋、皮鞋、皮革衣服、箱包、沙发(家具)、腰带、票夹、文具、汽车内饰等产品上,是理想的天然皮革替代产品。然而,普通聚氨酯合成革在制成成品使用时间不久,革表面就出现霉变、龟裂现象,以至无法使用而失去价值。究其原因,其中最主要的就是在聚氨酯材料中含有细菌、霉菌所必需的营养物质,在合适的温度和湿度条件下,微生物(细菌和霉菌)就会在PU合成革上大量繁殖,霉菌分泌物引起聚氨酯的生物降解,造成纤维表面产生霉斑及裂纹,缩短合成革和皮革的使用寿命。为了防止PU合成革和皮革产生霉变,保护人体不受合成革和皮革上致病细菌的侵害,行之有效的方法是对聚氨酯(PU)材料进行防霉抗菌功能化处理。

  一、抗菌材料的作用原理和应用意义

  抗菌材料是一类新型功能材料,具有抑菌和杀菌性能。在通用材料中,如塑料、合成纤维、陶瓷等,添加一种或几种特定的抗菌剂,复合后可获得抗菌功能材料。抗菌材料技术的应用使普通材料升级为抗菌材料,即抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷等。抗菌材料中的抗菌剂成分具有接触杀菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能,用这些抗菌材料制成的各种制品可减少细菌交叉感染的机会,从而达到长期卫生、安全的目的。采用抗菌加工技术是为了避免制品在运输、储存、销售、使用等环节中,因受到二次污染,继而造成的对使用者健康的危害。抗菌制品的应用提供了一种防止微生物危害的“一劳永逸”的解决方案。

  抗菌剂的抗菌原理是通过以下几种途径与发生接触的细菌作用,从而达到抑制细菌生长,进而杀死细菌的效果。

  (1)金属离子接触反应

  这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,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。常见金属离子杀灭、抑制病原菌的活性顺序为:Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。Ag+的抗菌性高,是Zn2+的1000倍,是Cu2+的200倍

  (2)催化激活机理

  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。

  (3)阳离子固定机理

  细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成,细胞壁和细胞膜由磷脂双分子层组成,在中性条件下带负电荷。带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子(如有机季胺盐基团)所吸引,束缚细菌的活动自由,抑制其呼吸机能,即发生“接触死亡”。另外,细菌在电场引力的作用下,细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均匀造成变形,发生物理性破裂,使细胞的内容物如水、蛋白质等渗出体外,发生“溶菌”现象而死亡。

  (4)细胞内容物、酶、蛋白质、核酸损坏机理

  许多有机抗菌剂属于这种抗菌作用机理,如对细胞器的作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用、对酶体系的作用(酶形成、酶活性)、对呼吸作用的影响(糖酵解、电子传递系统、氧化磷酸化等过程)、对有丝分裂的影响。

  从长远预防疾病的角度来看,社会公众选择和使用抗菌制品,是一种防患于未然的有效途径。抗菌产品的使用,将减少人们的患病机会,减少医药支出,提升消费者的生活质量。

  聚氨酯(PU)合成革具有其突出的耐磨性、强度和韧性、耐溶剂性、耐油性、高裁剪率等优异性能,被广泛应用在运动休闲鞋、皮鞋、皮革衣服、箱包、沙发(家具)、腰带、票夹、文具、汽车内饰等产品上,是理想的天然皮革替代产品。然而,普通聚氨酯合成革在制成成品使用时间不久,革表面就出现霉变、龟裂现象,以至无法使用而失去价值。究其原因,其中最主要的就是在聚氨酯材料中含有细菌、霉菌所必需的营养物质,在合适的温度和湿度条件下,微生物(细菌和霉菌)就会在PU合成革上大量繁殖,霉菌分泌物引起聚氨酯的生物降解,造成纤维表面产生霉斑及裂纹,缩短合成革和皮革的使用寿命。为了防止PU合成革和皮革产生霉变,保护人体不受合成革和皮革上致病细菌的侵害,行之有效的方法是对聚氨酯(PU)材料进行防霉抗菌功能化处理。

  一、抗菌材料的作用原理和应用意义

  抗菌材料是一类新型功能材料,具有抑菌和杀菌性能。在通用材料中,如塑料、合成纤维、陶瓷等,添加一种或几种特定的抗菌剂,复合后可获得抗菌功能材料。抗菌材料技术的应用使普通材料升级为抗菌材料,即抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷等。抗菌材料中的抗菌剂成分具有接触杀菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能,用这些抗菌材料制成的各种制品可减少细菌交叉感染的机会,从而达到长期卫生、安全的目的。采用抗菌加工技术是为了避免制品在运输、储存、销售、使用等环节中,因受到二次污染,继而造成的对使用者健康的危害。抗菌制品的应用提供了一种防止微生物危害的“一劳永逸”的解决方案。

  抗菌剂的抗菌原理是通过以下几种途径与发生接触的细菌作用,从而达到抑制细菌生长,进而杀死细菌的效果。

  (1)金属离子接触反应

  这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,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。常见金属离子杀灭、抑制病原菌的活性顺序为:Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。Ag+的抗菌性高,是Zn2+的1000倍,是Cu2+的200倍

  (2)催化激活机理

  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。

  (3)阳离子固定机理

  细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成,细胞壁和细胞膜由磷脂双分子层组成,在中性条件下带负电荷。带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子(如有机季胺盐基团)所吸引,束缚细菌的活动自由,抑制其呼吸机能,即发生“接触死亡”。另外,细菌在电场引力的作用下,细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均匀造成变形,发生物理性破裂,使细胞的内容物如水、蛋白质等渗出体外,发生“溶菌”现象而死亡。

  (4)细胞内容物、酶、蛋白质、核酸损坏机理

  许多有机抗菌剂属于这种抗菌作用机理,如对细胞器的作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用、对酶体系的作用(酶形成、酶活性)、对呼吸作用的影响(糖酵解、电子传递系统、氧化磷酸化等过程)、对有丝分裂的影响。

  从长远预防疾病的角度来看,社会公众选择和使用抗菌制品,是一种防患于未然的有效途径。抗菌产品的使用,将减少人们的患病机会,减少医药支出,提升消费者的生活质量。 聚氨酯(PU)合成革具有其突出的耐磨性、强度和韧性、耐溶剂性、耐油性、高裁剪率等优异性能,被广泛应用在运动休闲鞋、皮鞋、皮革衣服、箱包、沙发(家具)、腰带、票夹、文具、汽车内饰等产品上,是理想的天然皮革替代产品。然而,普通聚氨酯合成革在制成成品使用时间不久,革表面就出现霉变、龟裂现象,以至无法使用而失去价值。究其原因,其中最主要的就是在聚氨酯材料中含有细菌、霉菌所必需的营养物质,在合适的温度和湿度条件下,微生物(细菌和霉菌)就会在PU合成革上大量繁殖,霉菌分泌物引起聚氨酯的生物降解,造成纤维表面产生霉斑及裂纹,缩短合成革和皮革的使用寿命。为了防止PU合成革和皮革产生霉变,保护人体不受合成革和皮革上致病细菌的侵害,行之有效的方法是对聚氨酯(PU)材料进行防霉抗菌功能化处理。

  一、抗菌材料的作用原理和应用意义

  抗菌材料是一类新型功能材料,具有抑菌和杀菌性能。在通用材料中,如塑料、合成纤维、陶瓷等,添加一种或几种特定的抗菌剂,复合后可获得抗菌功能材料。抗菌材料技术的应用使普通材料升级为抗菌材料,即抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷等。抗菌材料中的抗菌剂成分具有接触杀菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能,用这些抗菌材料制成的各种制品可减少细菌交叉感染的机会,从而达到长期卫生、安全的目的。采用抗菌加工技术是为了避免制品在运输、储存、销售、使用等环节中,因受到二次污染,继而造成的对使用者健康的危害。抗菌制品的应用提供了一种防止微生物危害的“一劳永逸”的解决方案。

  抗菌剂的抗菌原理是通过以下几种途径与发生接触的细菌作用,从而达到抑制细菌生长,进而杀死细菌的效果。

  (1)金属离子接触反应

  这是无机抗菌剂最普遍的抗菌作用机理。金属离子带有正电荷,当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时,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。常见金属离子杀灭、抑制病原菌的活性顺序为:Ag+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。Ag+的抗菌性高,是Zn2+的1000倍,是Cu2+的200倍

  (2)催化激活机理

  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。

  (3)阳离子固定机理

  细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成,细胞壁和细胞膜由磷脂双分子层组成,在中性条件下带负电荷。带负电荷的细菌会被抗菌材料上的阳离子(如有机季胺盐基团)所吸引,束缚细菌的活动自由,抑制其呼吸机能,即发生“接触死亡”。另外,细菌在电场引力的作用下,细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均匀造成变形,发生物理性破裂,使细胞的内容物如水、蛋白质等渗出体外,发生“溶菌”现象而死亡。

  (4)细胞内容物、酶、蛋白质、核酸损坏机理

  许多有机抗菌剂属于这种抗菌作用机理,如对细胞器的作用、对蛋白质和核酸等结构物质的作用、对酶体系的作用(酶形成、酶活性)、对呼吸作用的影响(糖酵解、电子传递系统、氧化磷酸化等过程)、对有丝分裂的影响。

  从长远预防疾病的角度来看,社会公众选择和使用抗菌制品,是一种防患于未然的有效途径。抗菌产品的使用,将减少人们的患病机会,减少医药支出,提升消费者的生活质量。

  序号 国家和组织 标准号和标准名称 适用范围 备注

  1 国际标准化组织 ISO 22196-2007 塑料制品表面抗菌性能评价方法Plastics Measurement of antibacterial 塑料,抗细菌 是日本JIS Z 2801标准和中国QB/T 2591标准的对应国际方法标准。

  ISO 20743-2007 抗菌整理纺织品的抗菌性能测定Textiles—Determination of antibacterial activity of antibacterial finished products 纺织品,抗细菌 是日本JIS L 1902标准和中国GB/T 20994对应的国际标准。

  ISO 846-1978(E)塑料在真菌和细菌作用下的行为的测试--用直观检验法或用测量质量或物性变化的方法评价 塑料,抗细菌/防霉 是用来检测霉菌作用对塑料的破坏效果的,但试验方法可用于防霉检测。

  2 中国 QB/T 2591-2003抗菌塑料——抗菌性能评价及其测试方法 塑料,抗细菌/防霉 是我国影响很大的抗菌材料抗菌测试标准,被广泛用于坚硬固体表面抗菌性能的评价,是ISO 21996/日本JIS Z 2801标准非等同采用的标准。

  GB 15979-2002一次性使用卫生用品卫生标准附录C4:溶出性抗(抑)菌产品C5:非溶出性抗(抑)菌产品 产品标准 与卫生部《消毒技术规范》检测方法相同。

  GB 15981-1995消毒与灭菌效果的评价方法与标准附录B:消毒剂定性消毒试验;附录C:消毒剂定量消毒试验 消毒剂 与卫生部《消毒技术规范》检测方法相同。

  卫生部《消毒技术规范》-2002版 国家技术法规 在卫生部系统普遍采用。是消毒剂/卫生用品的试验方法标准。

  GBT 20944.1-2007 纺织品 抗菌性能的评价 第1部分:琼脂扩散法GBT 20944.2-2007 纺织品 抗菌性能的评价 第2部分:吸收法 纺织品,抗细菌 是ISO 20743/日本JIS L 1902标准的等同采用。

  JC/T 897-2002 抗菌陶瓷制品抗菌性能 陶瓷,抗细菌 建材行业标准,是我国较早的抗菌检测标准。

  JC/T 939-2004建筑用抗菌塑料管抗细菌性能 塑料管,抗细菌 建材行业标准,是产品标准,首次提出抗菌长效耐久检测方法和技术指标

  HG/T 3794-2005无机抗菌剂—性能及评价 抗菌剂性能 抗菌核心原料的材料标准。

  FZ/T73023-2006 抗菌针织品 针织品,抗细菌/真菌 包含了产品安全性内容。

  QB/T 2881-2007鞋类衬里和内垫材料抗菌技术条件 鞋材,抗细菌/防霉 产品材料标准。

  GB/T 21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法 纳米抗菌剂性能 规定了纳米产品的规格指标。

  3 日本 JIS Z 2801-2000 Antimicrobial products – Test for antimicrobial activity and efficacy抗菌塑料抗菌性能试验方法及抗菌效果 塑料,抗细菌 定量

  JIS L 1902-2002 Testing for antibacterial activity and efficacy on textile products纺织制品抗菌活性和效率的测试 纺织品,抗细菌 定量

  JIS Z 2911-1992 methods of test for fungus resistance 抗霉性试验方法 材料,防霉 定性定级

  4 美国 AATCC 100-2004 Antibacterial Finishes on Textile Materials: Assessment of纺织材料抗菌整理剂的评定 纺织品,抗细菌 美国纺织化学师与印染师协会标准,定量

  AATCC 147-2004 Antibacterial Activity Assessment of Textile Materials: Parallel Streak Method Editorially Revised 1993 织物材料抗菌活性测定:平行条纹法 纺织品,抗细菌 定性

  AATCC30——2004 Antifungal Activity, Assessment on Textile Materials:Mildew and Rot Resistance of Textile Materials纺织材料抗真菌性的评定:纺织材料的防霉防腐性 纺织品,抗霉菌

  ASTM G21-96(2002)Standard Practice for Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi 合成聚合材料防霉(耐真菌)性能测试标准 合成聚合物,防霉 美国材料试验协会标准

  5 英国 BS 6085-1992 Methods for determination of the resistance of textiles to microbiological deterioration纺织品抗微生物侵蚀能力的测定方法 纺织品,防霉 英国国家标准

  3、当前国内权威抗菌检测机构

  抗菌检测项目在我国开展的时间相对较短,经常检测抗菌产品的检测机构也较少,主要有以下几家权威机构可以进行抗菌防霉等相关指标的检测:中科院抗菌材料检测中心、瑞士通标(SGS)公司(上海)、中国疾病预防控制中心、广东微生物研究所、日本纺检(上海)等。

  4、制定抗菌合成革(PU)标准的重要性

  抗菌制品的卫生自洁功能,对保护人类健康,减少疾病,具有十分重要的意义。国内外近二十多年来投入了大量人力物力,发展抗菌材料产业,已取得了巨大的社会效益和经济效益。中国人造革合成革行业正在蓬勃发展,特别是近年来随着科学技术的不断进步,高端产品的快速发展,将再次带动了全行业向集约经济、规模经济、科技经济方向发展。我国合成革产业面对全球大市场的融合与链接,必将抓住机遇,加快产业结构调整,提高核心竞争力。

  对合成革进行抗菌功能化处理将是比较好地提高合成革产品质量和技术水平、提高合成革产品附加值的一条捷径,但是目前直接应用于合成革(PU)材料或制品抗菌性能检测的方法还没有,以前各权威机构检测合成革类材料往往参照塑料、纺织的相关检测标准进行。因此有必要建立一套更加具有针性的检测标准,以规范行业的发展。同时也可以为抗菌产品技术研发企业提供参照依据。

  另外,尽管抗菌合成革产品的市场具有广阔的应用前景,但是目前国内抗菌产品市场鱼龙混杂,产品质量良莠不齐,严重影响了抗菌革产品市场的良性发展。为此市场急需国家出台相关的行业标准,对行业发展进行规范,并且需要国家相关质检部门参与规范,由政府依据相关标准执法,使企业认同一定标识,对品牌企业有监督约束作用,为企业提供切实可行的生产指导,有效地规范国内市场,为消费者在选购抗菌合成革产品时提供一定的参考依据。

  最后,通过对抗菌合成革(PU)材料及制品的标准化,也可以加强同抗菌技术先进的日本、欧美等国国际间合作和交流,如通过抗菌检测技术交流,不断提高检测的可靠性和可重复性,将我国抗菌检测技术水平提到国际一流水平,达到与我国抗菌材料和制品产业发展相称的程度,既符合检测机构参与国际竞争的长期发展需要,也是抗菌行业发展的迫切要求,是抗菌检测机构当前一项极为重要的任务。即而通过检测方法的国际对接,也可以提高我国抗菌合成革材料及制品的国际知名度,继而更好、更快地把我国产品推入国际市场。

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