抗菌技術(shù)概述以及在無紡布中的應(yīng)用

1、抗菌技術(shù)概述以及在無紡布中的應(yīng)用交流提綱1、抗菌材料及其發(fā)展概況2、氧化鋅晶須抗菌劑及其特點3、氧化鋅晶須抗菌材料在纖維及無紡布中的應(yīng)用4、氧化鋅晶須的其他功能特性抗菌材料及其發(fā)展概況抗菌-殺滅或妨礙細菌生長繁殖及其活性的過程抑菌-抑制或妨礙細菌生長繁殖及其活性的過程消毒-殺滅或清除傳播媒介上的病原微生物最低抑菌濃度-抑制微生物發(fā)育繁殖的抗菌劑最低濃度最低殺菌濃度-殺滅微生物的抗菌劑最低濃度抗菌材料-殺滅或抑制細菌生長繁殖及其活性的材料消毒劑-殺滅傳播媒介上的微生物達到消毒滅菌的材料生態(tài)環(huán)境材料-環(huán)境保護、環(huán)境治理、減少污染、有利于生態(tài)良性循環(huán)、有利于低資源消耗、不產(chǎn)生新的生態(tài)破壞和環(huán)境污染的

2、一類功能材料幾個概念抗菌劑類型無機類有機類天然類納米類活性成分銀、鋅、銅等離子 酚類、季銨鹽類、醇類等 有機抗菌成分 納米氧化鋅、氧化鈦等 抗菌原理抗菌成分溶出抗菌，破壞細胞化學結(jié)構(gòu) 抗菌活性基團參與反應(yīng)，破壞細胞結(jié)構(gòu)使蛋白質(zhì)變性 與有機抗菌劑類似 活性自由基，破壞細菌結(jié)構(gòu)與生物活性 抑菌效果抑菌力強、廣譜、長效快速抗菌，但有選擇性效果較好，使用壽命短抑菌力強、廣譜、長效安全性安全、無毒副作用有一定毒副作用，易產(chǎn)生抗藥性毒副作用？尚未完全證實耐熱性耐光性耐熱較好，銀系抗菌劑耐光性差 普遍不耐熱，光照易老化和變色 不耐熱尚未完全證實其它價格高，資源有限不利于生態(tài)環(huán)境有前途，但商業(yè)化尚不成熟具有多

3、種功能，但需要光照，可能加速材料老化常用抗菌劑抗菌機理基態(tài)能級激發(fā)態(tài)能級電子量子尺寸效應(yīng)高表面效應(yīng)宏觀隧道效應(yīng)體積效應(yīng)1 納米等于10億分之1米 約為人發(fā)直徑的1/80000納米材料為什么抗菌納米光觸媒抗菌原理 TiO2 + hv e- + h+ 高活性自由基hv380 nm(33.2eV)其作用不僅是抗菌，但需要紫外光照（太陽光中僅4） 無機抗菌材料是一種快速發(fā)展的、具有廣闊市場前景的新型環(huán)境凈化材料 通常指以無機類活性成分為添加劑獲得抗菌（殺死和抑制細菌等微生物滋生蔓延）功能的新型材料 環(huán)境微生物災(zāi)害事件頻頻發(fā)生無機抗菌材料對社會公共安全的作用環(huán)境微生物耐藥性越來越嚴重有機殺菌劑、消毒劑帶

4、來新的環(huán)境問題O139霍亂弧菌O-157:H7大腸桿菌瘋牛病、口蹄疫病毒非典型性肺炎禽流感耐藥菌越來越多耐藥性越來越強藥物有效性越來越差化學污染 二次污染缺乏針對性缺乏選擇性殘留問題國 外無機抗菌材料發(fā)展概況國 內(nèi)存在問題日本：10萬億日元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模日本：6萬億日元的光催化產(chǎn)品歐美等國已高度重視和快速發(fā)展20世紀90開始研發(fā)（產(chǎn)業(yè)跟進）20世紀90年代末：抗菌材料及制品1000億元RMB基礎(chǔ)研究明顯滯后(單一學科?)作用機理僅靠推測使用缺乏針對性和選擇性對環(huán)境影響與受環(huán)境影響使用性能（長效性、穩(wěn)定性等）國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 金屬離子抗菌材料 多孔載體改善變色性和分散性 高溫焙燒改善穩(wěn)定性 多元

5、復(fù)合提高抗菌性 已獲得廣泛應(yīng)用并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模 變色問題、載體穩(wěn)定性問題等仍未根本解決 ABS等材料效果不好、對真菌系列效果欠佳 提出多種抗菌活性機理 活性氧化物抗菌材料 ZnO等活性氧化物已長時間使用 安全性、生物相容性良好 抗菌具有選擇性 與結(jié)構(gòu)有關(guān)：低維結(jié)構(gòu)、摻雜改性提高抗菌效果 抗菌高效性、穩(wěn)定性、分散性等需要解決 提出多種抗菌活性機理（活性氧、晶格氧、表面活性以及O2- 和 OH等高活性中心與細菌作用） 光催化抗菌材料 理論研究百花齊放、成果豐富 光催化時具有良好抗菌性 安全性、環(huán)境影響性、生物相容性？ 高效性、穩(wěn)定性、分散性？ 催化光源與顏色問題？ 面向應(yīng)用的若干問題值得系統(tǒng)研究氧

6、化鋅晶須抗菌材料及其特點四川省政府批準和認定的高新技術(shù)企業(yè)通過ISO9001國際質(zhì)量管理體系認證中國抗菌材料及制品協(xié)會副理事長單位國家高技術(shù)（863）領(lǐng)域抗菌材料唯一承擔單位國家火炬計劃、中小企業(yè)創(chuàng)新基金等實施單位四川省納米協(xié)會常務(wù)理事單位西南交通大學成果孵化單位四川省低維復(fù)合材料工程技術(shù)究中心依托單位無機抗菌劑國家行業(yè)標準發(fā)起與主要起草單位之一國內(nèi)最大的無機抗菌材料生產(chǎn)企業(yè)公司簡介863等國家級項目25項獲得科技進步獎8項國家發(fā)明專利15項，國際專利1項國家重點新產(chǎn)品2項公司研發(fā)基地和研發(fā)條件氧化鋅晶須及其結(jié)構(gòu)我公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)國外公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)我公司產(chǎn)品外觀我公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)系列產(chǎn)品顯微結(jié)構(gòu)氧化鋅晶

7、須多功能復(fù)合材料產(chǎn)品氧化鋅晶須輕質(zhì)多頻譜吸波隱身材料氧化鋅晶須復(fù)合抗菌劑氧化鋅晶須復(fù)合抗菌母粒(塑料、纖維）氧化鋅晶須抗菌防霉后處理劑氧化鋅晶須抗靜電劑氧化鋅晶須耐磨劑氧化鋅晶須增強改性劑ZnOw晶格摻雜Ag+等Zn24s4p conduction band edgeO22p valence band edgeZni Zni VOVOVZnVZn0.05 eV0.2 eV0.5 eV2eV0.9 eV1 eV2 eV approximatelyEnergy band structure by Sukker* sketch of nostoichiometric ZnO crystal基態(tài)能級激

8、發(fā)態(tài)能級參雜態(tài)能級 ZnOw + （hv） e- + h+ 其作用不僅是抗菌？吸收電子填充 常見化學鍵的能量 C-H: 99 kcal/mol O-H:111 kcal/mol C-Cl: 81 kcal/mol C-C: 83 kcal/molOH 活性能量：120 kcal/mol抗菌和分解有機物的理論依據(jù) the existence of active oxygen（ O ?）that has been proved by Prof. J. Sawai ( J. of Chemical Engineering of Jpn vol. 29, No. 4, 1996: 627). So,

9、it can be suggested that the active oxygen plays an important role in killing bacteria and the associated effects. Mechanism Suggestion-2Other Suggestions ?Continuing.ANTIBACTERIAL EFFECTThe minimum inhibitory concentrations (MIC) of the related samples for typical harmful bacteria were summarized a

10、s the following table: BacteriaStaphylococcus Aureus (ATCC 6538)Escherichia Coli (ATCC25922)Candida Albicans (ATCC 10231)T-ZnOw680720880M3-T-ZnOw88011801200M2-T-ZnOw5582185M3-T-ZnOw185188440 抗菌效果（添加12%） GB15979-2002一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標準 C4.2 抑菌率90%，產(chǎn)品有較強抑菌作用 菌種制品 金黃色葡萄球菌 大腸桿菌 備 注塑料薄膜99.93 99.99 廣東微生物分析檢測中心

11、塑料板材99.65 99.12 廣東微生物分析檢測中心 涂料99.98 99.99 四川大學華西公共衛(wèi)生學院 纖維99.99 99.99 廣東微生物分析檢測中心 地板99.99 99.98廣東微生物分析檢測中心 安全性檢測項目 結(jié) 論 小鼠急性經(jīng)口毒性試驗 對雌雄小鼠急性經(jīng)口實驗LD5010000 mg/kg屬實際無毒級 急性皮膚刺激試驗 對家兔皮膚無刺激性 眼刺激試驗 對家兔眼睛無刺激性 四川省衛(wèi)生防疫站檢測 氧化鋅晶須抗菌材料在纖維及無紡布中的應(yīng)用技術(shù)合作-東華大學（中國紡大）滌綸長纖-四川省聚酯股份公司丙綸長纖-河南中州化纖股份滌綸短纖-成都彩虹電器、河北淀花等非織造布-康那香（上海）企

12、業(yè)公司THE APPLICATION AS ANTIBACTERIAL AGENTSAs antibacterial agents, the doped whiskers of T-ZnO have been applied in about 100 kinds of products including plastics, coatings, fibbers and papers ect.The products containing 2 wt% of the Fe-doped or Ag-doped T-ZnOw had more than 99% effect for anti the mentioned typical bacteria. 應(yīng) 用 實 例最新研究成果分解甲醛的生態(tài)環(huán)境材料高效防霉功能的塑料母粒養(yǎng)殖行業(yè)的功能抗菌材料抗菌纖維抗菌防螨防霉復(fù)合整理劑EFFECT OF FORMALDEHYDE DECOMPOSITION 4160-formaldehyde analyzerT-ZnOw coating platepump for atmosphere mixing4160-formaldehyde analyz