聚氯乙烯人工革抗菌防霉技術(shù)應(yīng)用研究

趙建明

（1.昆山阿基里斯新材料科技有限公司，江蘇昆山215300；2.昆山阿喀斯檢測(cè)科技服務(wù)有限公司，江蘇昆山215300）

人工革基本結(jié)構(gòu)是高分子材料樹脂層和紡織品織物貼合而成的層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合物。高分子材料樹脂可以是聚氯乙烯、聚氨酯、聚烯烴彈性體、硅橡膠、橡塑共混等材料，織物則包括各種平織布、針織布、無(wú)紡布，其材質(zhì)包括尼龍、滌綸、棉和人造棉等。隨著工藝技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)化自動(dòng)化生產(chǎn)推廣，人工革產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅降低，而且產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效提高，在很多日用品領(lǐng)域和工程應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用[1,2]。

聚氯乙烯人工革是開發(fā)應(yīng)用最早，技術(shù)最成熟的人工革，雖然隨后分別開發(fā)了聚氨酯人工革、聚氨酯合成革等產(chǎn)品，但是聚氯乙烯人工革所具有的高耐水解、耐光老化、耐酸堿、生產(chǎn)技術(shù)成熟度高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)是后期產(chǎn)品所無(wú)法超越的，而且隨著聚氯乙烯樹脂配套助劑材料技術(shù)的高速發(fā)展，在環(huán)保、阻燃、耐寒等性能方面已經(jīng)全面大幅提升，以超高的性價(jià)比牢牢占據(jù)了汽車內(nèi)飾、家具、室內(nèi)裝修等應(yīng)用市場(chǎng)。

應(yīng)用聚氯乙烯人工革的環(huán)境不可避免會(huì)遇到高濕高溫的環(huán)境，相應(yīng)的如何在該環(huán)境條件下最大限度的保持材料特性不劣化，是必須要綜合考量的問(wèn)題，其中抗菌防霉性能就是要予以重視。在聚氯乙烯人工革的配方體系中，會(huì)涉及使用增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑、顏料等各種功能性助劑[3]，這些助劑或許是微生物的營(yíng)養(yǎng)源，或許不影響微生物的滋生，導(dǎo)致人工革材料表面長(zhǎng)霉、變色、龜裂、強(qiáng)度變差，異味，嚴(yán)重直至喪失使用價(jià)值。因此在聚氯乙烯人工革生產(chǎn)制造過(guò)程中，合理配合抗菌防霉劑，對(duì)微生物的繁殖生長(zhǎng)能實(shí)現(xiàn)有效地控制，杜絕問(wèn)題發(fā)生。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)在塑料制品行業(yè)有多項(xiàng)相關(guān)的抗菌防霉標(biāo)準(zhǔn)，其中QB/T 4341-2012《抗菌聚氨酯合成革——抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》是針對(duì)合成革制定的，工藝上的高度相似性，本篇著重基于QB/T 4341-2012 對(duì)聚氯乙烯人工革的實(shí)驗(yàn)室抗菌防霉性能進(jìn)行了一定的研究。

1 抗菌防霉劑簡(jiǎn)介

抗菌防霉劑主要包括無(wú)機(jī)抗菌劑、合成有機(jī)抗菌劑、天然有機(jī)抗菌劑以及有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌劑，其特性見(jiàn)下面表1。其中適用于聚氯乙烯人工革產(chǎn)品使用特點(diǎn)的抗菌防霉劑應(yīng)具備廣譜有效，功效持久、低毒或無(wú)毒，無(wú)刺激過(guò)敏，對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，此外為滿足加工工藝，也需要具備200 ℃以上熱穩(wěn)定性以及耐光、耐水、耐摩擦、耐酸堿以及加工分散性優(yōu)良，不影響產(chǎn)品的基本性能和顏色等特點(diǎn)。從各大類抗菌防霉劑的綜合表現(xiàn)性能比對(duì)看，無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合體系更適合聚氯乙烯樹脂的加工工藝要求。

表1 抗菌防霉劑介紹[4]Tab.1 Introduction of antibacterial and mildew-proof agents

表2 抗菌率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Testing standards of antibacterial rate

2 實(shí)驗(yàn)室抗菌防霉測(cè)試方法確定

建立聚氯乙烯人工革及其制品實(shí)驗(yàn)室抗菌防霉性模擬測(cè)試方法，必須建立有特殊微生物檢測(cè)能力資質(zhì)的專門實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合人工革產(chǎn)品的特點(diǎn)，在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確定本次研究的主要方法和研究研究指標(biāo)如下：

2.1 抗菌率法

國(guó)內(nèi)外采用抗菌率作為檢測(cè)判定的主要方法見(jiàn)表2。

2.2 抑菌圈法

將抗菌劑置于已接種待測(cè)菌的固體培養(yǎng)基上，通過(guò)抗菌劑向培養(yǎng)基內(nèi)的擴(kuò)散抑制敏感菌的生長(zhǎng)。濾紙抑菌環(huán)法可通過(guò)試驗(yàn)觀察抑菌圈的生成及其直徑大小，來(lái)判定一種物質(zhì)是否具有抗菌活性，這一方法具有快速簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。抑菌圈大小不能完全代表抗菌塑料等接觸型抗菌材料的抗菌作用強(qiáng)弱。因此，只有在可類比的抗菌劑之間才可用抑菌圈大小的數(shù)值比較微生物的敏感性[5]，主要測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

2.3 防霉等級(jí)法

國(guó)內(nèi)外采用防霉等級(jí)作為檢測(cè)判定的主要方法見(jiàn)表4。

以上結(jié)合聚氯乙烯人工革的特殊要求看來(lái)，QB/T 4341-2012 對(duì)聚氯乙烯人工革及其制品實(shí)驗(yàn)室抗菌防霉性模擬測(cè)試方法最為全面和合理。

3 聚氯乙烯人工革驗(yàn)證測(cè)試

3.1 聚氯乙烯人工革制樣過(guò)程

主要試樣制備設(shè)備如下：

1）攪拌機(jī)；

2）涂布裝置：間隙厚度精度±0.05 mm；

3）平面離型紙：耐熱溫度190 ℃以上；

4）電熱干燥箱：溫度控制范圍可滿足（250±3）℃。

表3 抑菌圈測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Testing standard of inhibition zone

表4 QB/T 4341-2012 防霉等級(jí)判定Tab.4 Evaluation of mildew-proof scale in QB/T 4341-2012

表5 聚氯乙烯人工革配方Tab.5 PVC artificial leather formulations

表6 貼膜法細(xì)菌菌種Tab.6 Bacterial species used in the sticking membrane method

聚氯乙烯人工革的配方見(jiàn)表5。

按照表5 將各種原材料混合并對(duì)混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?/p>

使用調(diào)整好間隙（0.50±0.05）mm 的涂布裝置將聚氯乙烯混合物均勻涂在平面離型紙上，然后送入溫度為（190±1）℃的電熱干燥箱內(nèi)塑化，烘烤時(shí)間（120±1）s[4]。

將薄膜和離型紙一并取出，冷卻至室溫。

使用調(diào)整好間隙（0.20±0.05）mm 的涂布裝置將聚氯乙烯混合物均勻涂在平面離型紙上，然后將一塊150～200 g/m2的T/T 基布輕壓貼合，最后送入溫度為（190±1）℃）的電熱干燥箱內(nèi)塑化，烘烤時(shí)間（120±1）s。

取出冷卻后，從離型紙上將聚氯乙烯人工革剝離下來(lái)。

從聚氯乙烯人工革上裁取試驗(yàn)所需尺寸的樣片候測(cè)。

3.2 抗菌測(cè)試過(guò)程

按照上述方法制作的聚氯乙烯膜作為抗菌防霉試驗(yàn)樣品按照QB/T 4341-2012 進(jìn)行測(cè)試。本系列試驗(yàn)主要從聚氯乙烯人工革產(chǎn)品抗菌防霉測(cè)試前后的外觀變化來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品抗菌防霉性的評(píng)估和確認(rèn)。此外還評(píng)價(jià)了一定條件馬丁代爾磨耗對(duì)抗菌防霉性劣化的影響。

3.2.1 貼膜法

本方法在符合GB 19489 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，按照QB/T 4341-2012 附錄A，通過(guò)定量接種細(xì)菌于試驗(yàn)樣和空白樣上，用貼膜的方法的使細(xì)菌均勻接觸樣品，經(jīng)過(guò)（24±1）h 培養(yǎng)后，測(cè)得2 組樣品中的存活菌數(shù)，對(duì)比并計(jì)算出樣品的抗細(xì)菌率。

抗細(xì)菌聚氯乙烯人工革：抗菌率不小于99%；經(jīng)馬丁代爾法摩擦5000 次后，抗菌率不小于90%。

本試驗(yàn)用細(xì)菌菌種見(jiàn)表6。

本試驗(yàn)用抗菌試驗(yàn)樣品尺寸見(jiàn)表7。

數(shù)據(jù)處理按照公式1 計(jì)算抗菌率：

式中：

R——抗菌率；

B——空白樣平均回收菌數(shù)，單位為（CFU/片）；

A——抗菌試驗(yàn)樣平均回收菌數(shù)，單位為（CFU/片）。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8 和表9。

按照GB/T 19089-2012 規(guī)定的馬丁代爾干法摩擦5000 次[6]后樣品貼膜法抗菌試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

3.2.2 抑菌圈法

抑菌圈法在符合GB 19489 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，按照QB/T 4341-2012 附錄D 主要是對(duì)抗菌聚氨酯合成革因加入抗菌劑而可能引起的安全性能問(wèn)題提供簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)方法，其可以涉及包括抗細(xì)菌和霉菌的所有抗菌聚氯乙烯人工革及其制品。

表7 貼膜法樣品尺寸Tab.7 The sample size used in the sticking membrane method

表8 貼膜法試驗(yàn)結(jié)果（馬丁代爾測(cè)試前）Tab.8 Test result of the sticking membrane method (before Martindale test)

表9 貼膜法試驗(yàn)結(jié)果（馬丁代爾測(cè)試后）Tab.9 Test result of the sticking membrane method (after Martindale test)

表10 抑菌圈法試驗(yàn)結(jié)果Tab.10 Test results of the inhibition zone method

將空白樣、抗菌聚氨酯合成革試樣，各取直徑為5 mm 圓形試樣（3～6）塊。

測(cè)試結(jié)果若空白樣的抑菌圈環(huán)寬度D 為0 mm，則判定試驗(yàn)有效，否則判定試驗(yàn)無(wú)效，需要重新進(jìn)行試驗(yàn)。

表11 防霉試驗(yàn)用菌種Tab.11 Mold strains used in the mildew-proof test

表12 抗霉菌試驗(yàn)結(jié)果Tab.12 Test results of mildew-proof test

聚氯乙烯人工革抗菌聚氨酯安全性抗菌指標(biāo)判定依據(jù) 為 若 經(jīng) 按 照 QB/T 4341-2012 附錄A、附錄B 或附錄C 檢測(cè)具有抗菌作用的聚氯乙烯人工革的抑菌圈環(huán)寬度D 不大于5 mm，則判定抗菌作用安全；否則（抑菌圈環(huán)寬度D 大于5 mm）判定抗菌作用不安全[2]。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

3.2.3 抗霉菌測(cè)試過(guò)程

抗霉菌性能試驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境符合GB 19489下，按照QB/T 4341-2012 附錄C 規(guī)定將一定量的孢子懸液噴在抗菌試驗(yàn)樣和培養(yǎng)基上，通過(guò)直接觀測(cè)長(zhǎng)霉程度來(lái)評(píng)價(jià)聚氨酯合成革中使用的具有抗霉菌功能的材料的抗霉菌性能。試驗(yàn)用菌種見(jiàn)表11，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。

4 結(jié)論

QB/T 4341-2012《抗菌聚氨酯合成革——抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》可以用于評(píng)價(jià)聚氯乙烯人工革的抗菌防霉性能。選擇高效、低毒、安全、廣譜抗菌防霉劑組合，可以設(shè)計(jì)制造加工滿足QB/T 4341-2012 各試驗(yàn)條件的聚氯乙烯人工革。本文還就模擬聚氯乙烯人工革產(chǎn)品預(yù)期壽命期間抗菌防霉性能有效保持性，用馬丁代爾干式摩擦對(duì)聚氯乙烯人工革抗菌防霉性能方面的實(shí)驗(yàn)室加速劣化情況做了評(píng)價(jià)。