鄭安吶1，管 涌1， 周強(qiáng)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(hào)： TU991.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： D
　　文章編號(hào)： 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(gè)致命的缺陷即管材滋生真菌，由于聚丙烯是一種有機(jī)高分子材料，容易被微生物侵蝕，因此在使用一段時(shí)間后表面就會(huì)產(chǎn)生一層滑膩物，實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)抗菌功能團(tuán)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(tuán)是以化學(xué)鍵接到樹脂上的，因此克服了普通有機(jī)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(diǎn)，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(jià)格適中等多方面優(yōu)勢(shì)，是目前國內(nèi)外其他抗菌功能材料所不能比擬的。?

1 試驗(yàn)材料及方法

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

2 結(jié)果與討論

　　分子組裝技術(shù)可對(duì)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?，加入抗菌母粒不僅不會(huì)對(duì)材料的力學(xué)性能帶來不利影響，而且能同時(shí)使材料的沖擊強(qiáng)度和其他強(qiáng)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(duì)材料力學(xué)性能的影響 項(xiàng) 目 1 2 3 抗菌功能團(tuán)組裝量(%) 0 0.7 1.0 缺口沖擊強(qiáng)度(kJ/m²) 11.2 11.8 11.3 拉伸強(qiáng)度(MPa) 35.2 35.8 35.9 斷裂伸長率(%) 500 500 500 彎曲強(qiáng)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(tuán)組裝量的聚丙烯樣品對(duì)大腸桿菌(菌種號(hào)：8099)的抑制效果如表2所示。

表2 聚丙烯樣品的抗菌性能 項(xiàng) 目 空白 1 2 3 4 5 抗菌功能團(tuán)組裝量(%) 0 0.5 0.7 1.0 1.5 1.0 菌濃度(個(gè)/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(tuán)組裝量在1.0%以上時(shí)樣品對(duì)大腸桿菌的抑制率幾乎為100%，而且耐久性優(yōu)異(長時(shí)間浸泡并未使抗菌性能降低)；抗菌功能團(tuán)組裝量為0.5%時(shí)抑菌率略低，但仍達(dá)85%。
　　為檢測(cè)抗菌效果及其廣譜性，取含有1.0%抗菌官能團(tuán)的聚丙烯試板，對(duì)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(jìn)行平均抗菌性能的測(cè)試，結(jié)果如表3所示。另外，選擇日本進(jìn)口聚丙烯納米抗菌母粒做對(duì)比試驗(yàn)，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(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果也列于表3。可以看到，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(jìn)口樣品。

表3 分子組裝技術(shù)的抗菌效果 %? 試 樣 對(duì)5菌種的平均抗菌率 對(duì)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(jìn)口 　 75

　?、?防霉效果
　　通常的無機(jī)銀系抗菌劑的抗霉菌效果較差。
　　在溫度為(28±1)℃、相對(duì)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(tuán)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(shí)28d后樣板上無霉菌生長，長霉等級(jí)為0級(jí)；同樣情況下，作為對(duì)比的不含抗菌功能團(tuán)的空白聚丙烯樣板，肉眼可明顯看到霉菌，長霉等級(jí)為2級(jí)?？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(yàn)：直接將浸提液對(duì)昆明種小鼠按20mL/kg體重劑量灌胃，在試驗(yàn)期間各組動(dòng)物活動(dòng)正常、毛色光澤度好，未見任何中毒癥狀和死亡，屬無毒級(jí)物質(zhì)。
　　皮膚刺激試驗(yàn)：取合格的新西蘭家兔，將0.2mL浸提液均勻涂在試驗(yàn)區(qū)皮膚上，觀察皮膚反應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果為受試物對(duì)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(yàn)：該試驗(yàn)是檢驗(yàn)樣品是否誘發(fā)小鼠骨髓染色體畸變的試驗(yàn)，樣品骨髓多染紅細(xì)胞微核試驗(yàn)結(jié)果為陰性，顯示不會(huì)引起染色體畸變。?

3 結(jié)論 ?

　?、?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(tuán)組裝量在0.5%以上時(shí)，材料即具有優(yōu)良的抗菌作用，對(duì)革蘭氏陰性、陽性菌以及真菌、霉菌均有很強(qiáng)的抑制效果，而且耐久性優(yōu)良，其抗菌性能優(yōu)于進(jìn)口無機(jī)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(dá)到食品包裝級(jí)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