一種抗白色念珠菌聚丙烯材料的研究

吳國峰，雷 亮，徐昌竹，俞 飛，胡佳旭，羅忠富

（金發(fā)科技股份有限公司企業(yè)技術(shù)中心，塑料改性與加工國家工程實驗室，廣東廣州 510663）

聚丙烯因其來源廣泛，易于加工，被廣泛地應(yīng)用注塑成為汽車、家電、生產(chǎn)用品等制件［1-3］。聚丙烯材料制成的制件還可應(yīng)用于醫(yī)療健康行業(yè)，醫(yī)療健康產(chǎn)品除了需要材料具備一定的力學(xué)性能外，還需要材料對常見的致病菌具有一定的抵抗作用［4-5］。常見的致病菌有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等。金黃色葡萄球菌隸屬于葡萄球菌，是革蘭氏陽性菌的代表，在顯微鏡下直徑約為1μm，其菌落形成葡萄串狀，廣泛分布于環(huán)境、動物、人的皮膚和粘膜等各種環(huán)境，被稱為侵襲性致病菌［6］。該菌可引起從輕度皮膚和軟組織感染、食物中毒到骨髓炎、心內(nèi)膜炎和中毒性休克綜合癥等嚴(yán)重疾?。?］。大腸桿菌屬于腸桿菌科，是革蘭氏陰性菌，可在有氧和厭氧條件下生長，無芽孢，帶有周生鞭毛，能運動［8］。大腸桿菌是常見的人類病原體之一，可引起人類多種疾病，如腹瀉、尿路感染和敗血癥等［9-10］。

周轉(zhuǎn)箱，也稱為物流箱，廣泛用于機械、汽車、家電、輕工、電子等行業(yè)，能耐酸耐堿、耐油污，無毒無味，可用于盛放食品等，清潔方便，零件周轉(zhuǎn)便捷、堆放整齊，便于管理。其合理的設(shè)計、優(yōu)良的品質(zhì)，適用于工廠物流中的運輸、配送、儲存、流通加工等環(huán)節(jié)。針對嬰兒、婦科等醫(yī)用制件，如圖1 展示的醫(yī)用周轉(zhuǎn)箱，還需要對白色念珠菌具有一定的抵抗作用。

圖1 醫(yī)用抗菌周轉(zhuǎn)箱Fig.1 Medical antibacterial turnover box

白色念珠菌是一種真菌，通常存在于正常人口腔、上呼吸道、腸道及陰道，一般在正常機體中數(shù)量少，不引起疾病，當(dāng)機體免疫功能或一般防御力下降或正常菌群相互制約作用失調(diào)，則本菌大量繁殖并改變生長形式（芽生菌絲相）侵入細(xì)胞引起疾病。目前針對聚丙烯材料對白色念珠菌的抗菌效果鮮有報道，本文開發(fā)出一種不僅具有抗金黃色葡萄球菌、大腸桿菌，且具有抗白色念珠菌的聚丙烯復(fù)合材料，具有較高的應(yīng)用價值。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

聚丙烯樹脂：PP1，熔體流動速率為28g/10min，中沙石化；PP2，熔體流動速率為10g/10min，蘭州石化；加工助劑：主抗氧劑1010，輔助抗氧劑168，山東三豐化工；抗菌助劑：銀離子抗菌劑IONPURE IPS3，日本石冢硝子；有機防霉劑，MR-101，廣東匯鑫化工。

1.2 實驗設(shè)備及測試儀器

雙螺桿擠出機：SHJ-30 型，南京瑞亞高聚物裝備有限公司；注塑機：B-920 型，浙江海天注塑機有限公司；

1.3 試樣制備

按一定比例稱量原料，用高混機混合均勻，然后在190～220 ℃條件下經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，在200℃條件下注塑（工藝參數(shù)見表1）成所需測試的100×100×2 mm 方板用于性能測試。

表1 注塑工藝參數(shù)Table 1 Injection molding parameter

1.4 性能測試

抗菌性能：按照GB/T 31402-2015《塑料 塑料表面抗菌性能試驗方法》進行抗菌性能測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗菌劑對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

將抗菌劑、PP1、PP2、色粉、抗氧劑按表2 配方組成進行共混、擠出，制備得到藍(lán)色抗菌聚丙烯材料。

表2 不同抗菌劑含量的配方組成Table 2 Formula composition of polypropylene material with different content of antibacterial agent

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結(jié)果見表3。從表3 可以看出，提高抗菌劑含量對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有有效抗菌的作用，但對白色念珠菌效果并未達(dá)到客戶的要求（＞99%），主要是因為該材料使用的為藍(lán)色色相色粉，藍(lán)相色粉中含有較高的Cl-離子，可以與抗菌劑中的Ag+發(fā)生反應(yīng)，從而降低抗菌劑的抗菌效果，所以抗菌效果未達(dá)到預(yù)期。

表3 抗菌劑含量對抗菌率的影響Table 3 Effect of antibacterial agent content on antibacterial rate

2.2 防霉劑對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

將防霉劑、PP1、PP2、色粉、抗氧劑按表4 配方組成進行共混、擠出，制備得到藍(lán)色抗菌聚丙烯材料。

表4 不同防霉劑含量聚丙烯材料的配方組成Table 4 Formula composition of polypropylene material with different content of mildew inhibitor

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結(jié)果見表5。從表5 可以看出，提高防霉劑添加量對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌都具有較好的抗菌效果，因為防霉劑主要的成分為含氮雜環(huán)類有機物，與藍(lán)色色粉中的鹵素離子不發(fā)生反應(yīng)，故將防霉劑含量提高至0.5%以上，即可達(dá)到抗菌效果＞99%的效果。

表5 防霉劑含量對抗菌率的影響Table 5 Effect of mildew inhibitor content on antibacterial rate

2.3 色粉對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

由上述抗菌劑和防霉劑及對藍(lán)色聚丙烯材料的抗菌效果結(jié)果來看，色粉對抗菌效果有一定的影響。因此，進一步考察了色粉類型對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響。將不同色粉、PP1、PP2、抗菌劑、抗氧劑按表6 配方組成進行共混、擠出，制備得到不同顏色抗菌聚丙烯材料。

表6 不同顏色抗菌聚丙烯材料的配方組成Table 6 Formula composition of antibacterial polypropylene material with different color

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結(jié)果見7。從表7 可以看出，在常用的色粉當(dāng)中，除了酞青藍(lán)與酞青綠之外，其余色粉都對材料的抗菌效果無明顯副作用，這是因為酞青藍(lán)與酞青綠中分別含有Cl-與Br-，可以和抗菌劑中的Ag+發(fā)生反應(yīng)，降低抗菌劑的抗菌作用，尤其是對白色念珠菌的抗菌效果。針對兩種比較特殊的顏色，可以使用有機防霉劑來提高材料的抗菌效果。

表7 色粉類型對抗菌率的影響Table 7 Effect of toner type on antibacterial rate

3 結(jié)論

本研究采用銀離子抗菌劑和有機防霉劑，制備了不同顏色的抗菌聚丙烯材料，考察了抗菌劑和防霉劑含量及色粉類型對抗菌效果的影響。結(jié)果表明，銀離子抗菌劑對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有優(yōu)異的抗菌效果，但在含有鹵素的色粉材料中，因鹵素粒子會與抗菌劑中的Ag+ 發(fā)生反應(yīng)，從而降低材料的抗菌效果，對白色念珠菌抗菌效果較差。采用含氮雜環(huán)有機防霉劑對含鹵素色粉的材料仍具有優(yōu)異的抗菌效果。