前 言     抗菌材料和抗菌产品的发展，已经渗透到各行各业，人们提高生活质量的同时，对生活环境的要求也在提高。我国的抗菌材料的发展是20世纪90年代早期或中期才开始，但我国抗菌材料行业后来居上，在消化外来技术的基础上得到了快速的发展，以进行成了自己的科研和市场队伍。可以预见，随着人们对健康水平要求的提高，我国的的抗菌材料将蓬勃发展。2003年4月30日，由华东理工大学郑安呐教授主持的“分子组装抗菌化材料的应用与产业化关键技术”项目，通过了上海市科委组织的专家鉴定。专家们在认真审查了课题组技术报告和有关材料后，认为“本项项目具有国际先进水平”，“将为我国的高分子材料在抗菌防霉化领域争取领先地位打下坚实基础”。6月桂林集琦引入该项专利技术，9月桂林集琦正丰抗菌材料有限公司正式宣告成立并投产，标志着分子组装抗菌技术正式掀开人类抗菌事业新的篇章。     分子组装抗菌技术始于长期研究抗菌材料的基础上，归集了各种抗菌剂的优势，取长补短，研发出了一种分子组装抗菌化新技术，即通过精选具有高效广谱抗菌活性、对人体安全无毒性好的抗菌功能团，将其通过嵌段、接枝官能团反应等化学方法组装到基体树脂的分子链上，从而得到抗菌母粒。分子组装抗菌母料所采用的基体树脂按使用对象的不同而改变，因此基体树脂可以是聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或尼龙等。添加比例按4—5%（wt）（即抗菌官能团含量为1%达到最佳效果）与主料混合均匀即可使用。     一、分子组装抗菌技术与其它抗菌材料的比较     抗菌材料中的核心成分是抗菌剂。根据化学组成，抗菌剂大致可分为无机、有机和天然等三大类。天然系抗菌剂，受到原料加工条件的制约，目前尚不能实现大规模市场化。有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广等优点，但也存在耐热性差、易渗出、溶出物毒性问题、不耐洗涤、使用寿命短等问题，因此其使用有很大的局限性。无机系抗菌剂是一些含银或锌等金属的无机化合物，以银系抗菌剂为主，其特点安全性、耐热性、耐久性较好，是目前纤维、塑料、建材等中使用较多的抗菌剂，不足之处在于价格较高和抗菌迟效性，不能像有机系抗菌剂那样能迅速杀死细菌，而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果；同时，由于银的化学性质活泼，易氧化而成为棕色的氧化银，从而降低抗菌效力及影响制品外观；另外，无机抗菌粉体与高分子材料相容性差，在基体树脂中易于团聚，会给材料的纺丝、拉膜等加工带来很大困难。     无机系抗菌剂其抗菌机理是通过控制Ag+或Zn+从基材表面逐步释放，吸附在细菌细胞壁表面，阻止细菌新陈代谢，并与细菌细胞内酶的硫基反应，起到破坏细菌中酶的作用，杀死细菌。属于溶出性抗菌。     分子组装抗菌技术其抗菌机理是，细菌和真菌的细胞或细胞壁均含有带负电的蛋白质，组装上去的抗菌功能团具有正电性，因库仑力作用而吸附微生物细胞，影响细胞的正常的呼吸和代谢功能，造成细胞膜(壁)的破裂，内容物流出，从而杀死微生物，达到抗菌的目的。     二、分子组装抗菌技术的优势     ① 高效广谱抗菌：由于抗菌功能团是经过精心设计和优选的，因此对日常生活环境常见的细菌﹑霉菌﹑真菌等都有优异的抑制效果，可有效防止易导致常见病多发病的细菌以及常造成黑点﹑粘滑和臭气的霉菌的生长繁殖。     ② 安全无毒：制品经上海卫生防疫站检测，属无毒﹑无刺激性材料，其浸提液的促染色体畸变形与纯水相当，达到了食品包装级的安全卫生要求。     ③ 抗菌效果持久：抗菌功能团是以化学键与基体树脂分子牢固的结合成一体的，因而能够经受洗涤剂的多次洗涤，其抗菌效力也不会下降。     ④ 优良的稳定性：组装的抗菌功能团在设计时就对其稳定性进行了充分的考虑，因此作为一种功能化母料，可耐360℃的高温，化学性质稳定，完全可以满足一般塑料及纤维的加工要求。     ⑤ 优异的加工性能和广阔的应用领域：分子组装抗菌母料所采用的基体树脂按使用对象的不同而改变，因此基体树脂可以是聚丙烯﹑聚乙烯﹑聚苯乙烯或尼龙等。当使用对象为聚乙烯时，则采用以聚乙烯为基体熟知的抗菌母料，其他的情况也类同，以保证抗菌母料与使用对象有极好的相容性，抗菌功能团在基体树脂中呈纳米尺度分布。所以抗菌母料既有良好的有效利用率又有优异的加工性能，不会因团聚粒子堵塞滤网而影响生产，这对于细旦长丝和双向拉伸薄膜尤为重要。     ⑥ 改善制品的表面性能：加工过程中，极性较强的抗菌功能团易分布在表面，一方面提高了抗菌功能团的有效利用率，另一方面又提高表面的极性和亲水性性，从而改善了制品抗静电性能。例如，抗菌母料可以使丙纶表面的亲水性达到尼龙纤维的水平，其表面电阻率可降低5—6个数量级，极大地改善了材料的加工和使用性能。     三、分子组装抗菌技术对材料性能的影响     ⑴对材料稳定性的影响     表1利用热重分析法（TGA）测定不同样品的分解温度     结论：抗菌母料加入对聚丙烯的热稳定性没有任何不利影响。     ⑵对材料结晶性的影响     表2功能化抗菌母料对聚丙烯结晶行为的影响     结论：抗菌母料的加入在体系中起到成核的作用，提高了结晶温度，缩短塑料制品的注塑时间，使制品的收缩率降低。     ⑶对材料力学性能影响见表3     结论：抗菌母料的加入能使冲击强度和其它强度得到一定程度的改善。     表3     ⑷对薄膜性能的影响见表4     结论：抗菌母料的加入提高表面极性，改善其抗静电性能，使薄膜表面电阻率可降低5—6个数量级。     表4     ⑸抗菌官能团含量对丙纶上染率的影响见表5     结论：抗菌母料的加入在基体树脂上引入大量极性较强的官能团，提高材料表面极性，降低与水的接触角，提高漆膜附着力。     表5     四、分子组装抗菌技术的应用     （1） 在塑料包装薄膜领域的应用：塑料包装薄膜极为广泛的应用于医药用品、食品、电子器件的包装，我国的年消耗量巨大，仅BOPP一种即达100万吨。其中相当部分用于药品和食品的包装都需要采用抗菌防霉的薄膜，特别是日本、新加坡以我国台湾省的国家及地区都指定要求抗菌防霉级薄膜，可我国却不能提供出符合要求的制品。其主要原因基本与下述PP-r或PP-b水管的情况相类似。此外还由于无机超细或“纳米”粉体抗菌剂与熟知的相容性差，存在较为严重的团聚现象，会对薄膜的生产和质量产生明显不利的影响。工业实践证明，分子组装抗菌化技术完全胜任BOPP苛刻的工艺要求，不仅赋予BOPP薄膜以优异的抗菌防霉性能，而且由于组装的官能团具有很强的极性，还赋予塑料包装薄膜优良的抗静电性能，可取代抗静电机的使用，一举两得。可见分子组装抗菌化技术在塑料包装薄膜领域有着极为广泛的应用前景。     （2） 在PP-r，PP-b等聚丙烯上水管领域的应用：众所周知，采用被认为是绿色材料的PP-r，PP-b等聚丙烯制造上水管，取代镀锌铁管已成为我国建筑选材的大势所需，我国目前PP-r水管的生产能力已达6亿公尺/年，年消耗量也达到2~4亿公尺，无疑是一个市场巨大的产品。但同时也出现了一个新问题。即当该类上水管使用一个月以上时，内壁上就会出现类似于饮水机上出现的滑、粘的现象，那是真菌和霉菌寄生的结果。饮水机可以定期清洗。而埋在地下的水管却无法清洗。然而目前的抗菌技术却难以很好的解决这一问题，因为采用有机抗菌或杀菌剂直接混入高分子基体的方法，由于低分子有机抗菌或杀菌剂很容易渗出，不仅影响使用的持久性，更重要的是将对人体的安全性造成较大威胁。另一方面，如果使用无机超细或“纳米”粉体抗菌剂混入树脂机体的方法，银离子等对真菌、霉菌的抑制效果很差，而且重金属离子含量严重超过国家标准。而分子组装抗菌化技术不仅不含有任何重金属，对真菌、霉菌都有很高的抑制效果，而且组装有效抗菌基团都是由化学键组装到集体树脂分子上的，所以不可能渗出，从而保证了饮用水的安全性。又保证了抗菌作用的持久化。可见分子组装抗菌化技术将在PP-r，PP-b上水管的发展中将起至关重要的作用。     （3） 在细旦丙纶及无纺布领域的应用：该类产品在军队士兵的内衣、女性内衣和卫生用品、婴儿的尿不湿、医护人员的工作服、医院的床单和被褥、餐厅用桌布等。需求量很大。分子组装抗菌化技术不仅具有抗菌效率高、加工性能优异的特点，还具有一定的价格优势，产品经国内外机构检测，抗菌性能优于目前市场上处于世界先进领先水平的日本产品。所以具有极强的竞争力。     （4） 在汽车及家用电器领域的应用：由于分子组装抗菌化技术的广谱、高效的抗菌防霉能力，可为家用电器以及汽车器件等的健康绿色做出积极贡献。例如，日本市场呼吁需求不霉变发黑的洗衣机；不发霉的冰箱密封橡胶垫；不产生霉味的汽车空调通风管；抗菌、不发霉变色的的汽车座椅织物及内饰等。     除上述列举的例子之外，分子组装抗菌化技术在涂料、粘合剂以及纸张浸渍剂等方面还有着极为广阔的应用前景，尚有待于进一步研究和开发。由此可见，分子组装抗菌化技术是一项有着极为广泛工业化应用前景的技术，必将对我国高分子功能化材料工业和日常生活产生令人注目的影响。