鄭安吶1，管 涌1， 周強2， 程巖3?
( 1.華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 200237；
2. 上海塑杰科技有限公司， 上海 200237；3.合眾化工有限公司, 廣東珠海 519015)

　　中圖分類號： TU991.3
　　文獻標(biāo)識碼： D
　　文章編號： 1000-4602(2002)07-0091-02

　　在目前廣泛使用的塑料管材中，聚丙烯管材以其卓越的綜合性能而受到重視，但在使用中也暴露了低溫脆性、收縮率大等問題，另外還有一個致命的缺陷即管材滋生真菌，由于聚丙烯是一種有機高分子材料，容易被微生物侵蝕，因此在使用一段時間后表面就會產(chǎn)生一層滑膩物，實際上是生長了真菌，且管道一旦安裝便難以清理。
　　目前常用的無機抗菌劑，因其溶出的重金屬離子含量嚴(yán)重超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T17219—1998)而不能用于輸水管材；有機小分子抗菌劑則存在易滲出、不耐久和滲出物毒性等問題，也不適用于制備具有長久抗菌效果的輸水管道。為此，提出分子組裝抗菌化新技術(shù)即將經(jīng)過優(yōu)選的有機抗菌功能團組裝到聚丙烯基體樹脂的分子鏈上得到抗菌母粒，由于抗菌功能團是以化學(xué)鍵接到樹脂上的，因此克服了普通有機抗菌劑不耐熱、與聚丙烯基體相容性差、不耐浸泡洗滌的缺點，具有抗菌高效廣譜、安全無毒、效果持久、熱穩(wěn)定性優(yōu)、與樹脂的相容性好、易加工、價格適中等多方面優(yōu)勢，是目前國內(nèi)外其他抗菌功能材料所不能比擬的。?

1 試驗材料及方法

1.1 材料
　　聚丙烯B8101，抗菌母粒PPNH(抗菌功能團組裝量為20%)。試驗中的用量為2.5%～7.5%(即抗菌功能團組裝量為0.5%～1.5%)。
1.2 測試儀器及方法
　　測試儀器：Shimadzu AG-200A拉力機；XJJ-5簡支梁沖擊試驗機。
　　抗菌性能測試：由上海工業(yè)微生物研究所按照GB15979—1995方法進行測試。
　　防霉性能測試：由上海工業(yè)微生物研究所按照GB/T2423.16—1999方法進行測試。
　　毒理試驗：包括急性經(jīng)口毒性試驗、皮膚刺激試驗、微核試驗，由上海衛(wèi)生防疫站按照GB15193—1994和GB/T17409—1998方法進行測試。

2 結(jié)果與討論

　　分子組裝技術(shù)可對聚丙烯材料的多種性能產(chǎn)生影響。
2.1 材料力學(xué)性能
　　抗菌母?？稍隗w系中起到成核劑的作用，加入后可使材料結(jié)晶速度加快、球晶變小、結(jié)晶度略有增加?？梢姡尤肟咕噶２粌H不會對材料的力學(xué)性能帶來不利影響，而且能同時使材料的沖擊強度和其他強度得到一定程度的改善，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 分子組裝技術(shù)對材料力學(xué)性能的影響 項 目 1 2 3 抗菌功能團組裝量(%) 0 0.7 1.0 缺口沖擊強度(kJ/m²) 11.2 11.8 11.3 拉伸強度(MPa) 35.2 35.8 35.9 斷裂伸長率(%) 500 500 500 彎曲強度(MPa) 44.5 48.5 49.7 彎曲模量(MPa) 795 964 984

2.2 抗菌效果
　?、?有效性和廣譜性
　　具有不同抗菌功能團組裝量的聚丙烯樣品對大腸桿菌(菌種號：8099)的抑制效果如表2所示。

表2 聚丙烯樣品的抗菌性能 項 目 空白 1 2 3 4 5 抗菌功能團組裝量(%) 0 0.5 0.7 1.0 1.5 1.0 菌濃度(個/mL) 1.20×10⁴ 1.8×10³ 45 0 0 0 抑菌率(%) 　 85.00 99.63 100 100 100

　　從表2可見，抗菌功能團組裝量在1.0%以上時樣品對大腸桿菌的抑制率幾乎為100%，而且耐久性優(yōu)異(長時間浸泡并未使抗菌性能降低)；抗菌功能團組裝量為0.5%時抑菌率略低，但仍達85%。
　　為檢測抗菌效果及其廣譜性，取含有1.0%抗菌官能團的聚丙烯試板，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、熒光假單胞桿菌、枯草桿菌混合菌液進行平均抗菌性能的測試，結(jié)果如表3所示。另外，選擇日本進口聚丙烯納米抗菌母粒做對比試驗，方法是將抗菌母粒紡制成纖維，加彈后織成襪筒，洗滌后再對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌進行檢測，結(jié)果也列于表3?？梢钥吹?，分子組裝抗菌化技術(shù)不僅具有高效、廣譜性，而且效果優(yōu)于進口樣品。

表3 分子組裝技術(shù)的抗菌效果 %? 試 樣 對5菌種的平均抗菌率 對2菌種的平均抗菌率 分子組裝抗菌化技術(shù)聚丙烯薄板?(組裝量為1%) 79 　 丙綸彈力絲(組裝量為1%) 分子組裝抗菌化技術(shù) 　 81 日本進口 　 75

　　② 防霉效果
　　通常的無機銀系抗菌劑的抗霉菌效果較差。
　　在溫度為(28±1)℃、相對濕度≥95%的條件下，將采用分子組裝抗菌化技術(shù)制得的聚丙烯薄板(抗菌功能團組裝量為1.0%)置于黑曲霉菌、黃曲霉菌、變色霉菌、桔青霉、綠色木霉、球毛殼霉、宛氏擬青霉、蠟葉芽枝霉混合液中，歷時28d后樣板上無霉菌生長，長霉等級為0級；同樣情況下，作為對比的不含抗菌功能團的空白聚丙烯樣板，肉眼可明顯看到霉菌，長霉等級為2級?？梢姺肿咏M裝技術(shù)具有優(yōu)良的防霉效果。
　?、?使用安全性
　　急性經(jīng)口毒性試驗：直接將浸提液對昆明種小鼠按20mL/kg體重劑量灌胃，在試驗期間各組動物活動正常、毛色光澤度好，未見任何中毒癥狀和死亡，屬無毒級物質(zhì)。
　　皮膚刺激試驗：取合格的新西蘭家兔，將0.2mL浸提液均勻涂在試驗區(qū)皮膚上，觀察皮膚反應(yīng)，試驗結(jié)果為受試物對急性皮膚刺激(最高)總積分平均值為零，屬無刺激性物質(zhì)。
　　微核試驗：該試驗是檢驗樣品是否誘發(fā)小鼠骨髓染色體畸變的試驗，樣品骨髓多染紅細(xì)胞微核試驗結(jié)果為陰性，顯示不會引起染色體畸變。?

3 結(jié)論 ?

　　① 抗菌母粒在體系中可起到成核劑的作用，提高了結(jié)晶溫度，加快了材料的結(jié)晶速率，在一定程度上改善了材料的力學(xué)性能。
　?、?當(dāng)抗菌官能團組裝量在0.5%以上時，材料即具有優(yōu)良的抗菌作用，對革蘭氏陰性、陽性菌以及真菌、霉菌均有很強的抑制效果，而且耐久性優(yōu)良，其抗菌性能優(yōu)于進口無機銀系抗菌母粒。
　?、?由分子組裝抗菌化技術(shù)制得的抗菌母粒有極為優(yōu)秀的使用安全性，其浸提液無毒性、刺激性和促染色體畸變性，達到食品包裝級的安全衛(wèi)生要求，故適用于制作給水管材。

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　　電　　話：(0756)3335771
　　收稿日期：2002-04-30