新型納米鉑金抗菌PVC膜的制備和應(yīng)用研究

荊赟 施凱升 談翼辰

摘要：納米鉑金材料不同于傳統(tǒng)材料，因其納米級(jí)的粒徑尺寸和結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等特性，在工業(yè)催化、生物傳感、醫(yī)療美容等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文介紹了將納米鉑金應(yīng)用入PVC膜中，使PVC膜具備了抗菌的功能，可運(yùn)用于各類裝飾材料的抗菌防護(hù)，減少公共場(chǎng)所細(xì)菌的傳播。

關(guān)鍵詞：納米鉑金;抗菌PVC膜;應(yīng)用研究

一、背景介紹

PVC（Polyvinyl Chloride，簡(jiǎn)稱PVC）樹(shù)脂是由氯乙烯單體（Vinyl Chloride Monomer，簡(jiǎn)稱VCM）聚合而成的熱塑高聚物。PVC膜是以PVC樹(shù)脂為基料，與穩(wěn)定劑、增塑劑、填料、著色劑及改劑等多種助劑混合經(jīng)塑化、成型加工而成PVC樹(shù)脂塑料。 PVC膜具有輕質(zhì)、隔熱、保溫、防潮、阻燃等特點(diǎn)，并且施工簡(jiǎn)單，在建材和裝飾方面的應(yīng)用十分廣泛，例如PVC單色膜裝飾片、PVC耐高溫內(nèi)飾膜、PVC透明膜、PVC木紋地板膜、PVC平貼裝飾膜、PVC光亮膜片等[1]。近些年，隨著人們對(duì)材料抗菌需求的不斷提高，開(kāi)發(fā)一款具有抗菌性能的PVC膜成為行業(yè)內(nèi)的關(guān)注重點(diǎn)[2]。

目前生產(chǎn)PVC膜是將PVC樹(shù)脂粉、增塑劑及穩(wěn)定劑混合，通過(guò)螺桿機(jī)的攪拌混合，然后再進(jìn)行密煉，塑化，壓延成型后得到PVC膜[3]。為了讓PVC膜增加的抗菌功能，公司研究人員在傳統(tǒng)的PVC膜制備工藝中，運(yùn)用了納米鉑金抗菌技術(shù)，將納米鉑金助劑添加入原料中，通過(guò)對(duì)工藝溫度和時(shí)間的設(shè)置，再經(jīng)過(guò)后續(xù)工藝的塑化和壓延成型，制得納米鉑金抗菌PVC膜。

納米鉑金是鉑金的納米尺寸單質(zhì)粒子，具有獨(dú)特的力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等特性，在工業(yè)催化、生物傳感、醫(yī)療美容等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[4]。公司研究人員對(duì)納米鉑金進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，開(kāi)發(fā)出籠狀新型納米鉑金[5]，這種納米鉑金的催化性能更強(qiáng)，能夠催化活化氨基、羧基、羥基等基團(tuán)，被活化的基團(tuán)能夠分解細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌破裂死亡，從而達(dá)到抗菌的的作用。

二、納米鉑金抗菌PVC膜制備方法

1.納米鉑金—PVC樹(shù)脂混合

將納米鉑金與PVC樹(shù)脂粉按1：50的比例混勻，用200rpm-300rpm的速度攪拌300s，攪拌混合3次，使納米鉑金粉能夠在PVC樹(shù)脂分散均勻。

2.PVC膜的制備

將混合好的PVC樹(shù)脂—納米鉑金粉、增塑劑和穩(wěn)定劑在一定的拌速度下預(yù)混30s，得到預(yù)混物。然后在一定的攪拌速度下，依次向預(yù)混物中添加抗氧化劑、有機(jī)硅以及碳酸鈣再次混合420s，得到再次混合的物料。其中，第一次混合進(jìn)行至30s時(shí)，添加抗氧化劑，得到第一再混體系;在再次混合進(jìn)行至60s時(shí)，添加有機(jī)硅，得到第二再混體系，在再次混合進(jìn)行至240s時(shí)，添加鈣粉等其他助劑;對(duì)混合后的物料依次進(jìn)行密煉、塑化以及壓延成型，得到PVC膜;其中，預(yù)混的速度為350rpm，第二次混合的攪拌速度為800rpm。整個(gè)組方中納米鉑金—PVC樹(shù)脂為85%，增塑劑為8.5%，碳酸鈣為2.5%，有機(jī)硅為2%，抗氧化劑2%。

上述制備方法中的塑化溫度需要根據(jù)實(shí)際原料中所使用的PVC樹(shù)脂粉的種類不同而略有調(diào)整。PVC樹(shù)脂粉聚合度越大，分子量也越大，強(qiáng)度越高，但熔融流動(dòng)性越差，加工也越困難，需要增大增塑劑的用量，通常的塑化溫度135℃—180℃。

三、抗菌性能研究

依據(jù)方法：GB/T 31402-2015 《塑料 塑料表面抗菌性能試驗(yàn)方法》對(duì)納米鉑金抗菌PVC膜進(jìn)行測(cè)試[6]。檢測(cè)步驟如下：

（1）細(xì)菌預(yù)培養(yǎng)

用無(wú)菌接種環(huán)將細(xì)菌從保藏菌種的培養(yǎng)基上轉(zhuǎn)移到斜面培養(yǎng)基上并在（35±1）℃培養(yǎng) 16h～24h。再用無(wú)菌接種環(huán)將此細(xì)菌轉(zhuǎn)移至新鮮的斜面培養(yǎng)基上，在（35±1）℃培養(yǎng) 16h～20h。

（2）試樣的制備

準(zhǔn)備3片納米鉑金抗菌PVC膜樣品，試樣尺寸為（50±2）mm×（50±2）mm，試樣厚度不超過(guò)10 mm?？瞻讓?duì)照膜準(zhǔn)備6片試樣。3片空白試樣用于接種后立即測(cè)量活的細(xì)菌數(shù)，另3空白試樣片用于測(cè)量接種后24h的活細(xì)菌數(shù)。

（3）將試樣分別放入無(wú)菌培養(yǎng)皿中，測(cè)試面朝上。取0.4mL接種液（見(jiàn)7.3），滴到每個(gè)試樣表面。并將制備好的40mm×40mm薄膜蓋于接種好的菌液上，輕按薄膜使菌液向四周擴(kuò)散，但不要從薄膜邊緣溢出，蓋上培養(yǎng)皿蓋。

（4）將試樣放入恒溫恒濕箱中溫育24h，溫度36℃±1℃，濕度≥90%。

（5）溫育結(jié)束將試樣用無(wú)菌水洗脫，并稀釋到合適濃度梯度。

（6）取稀釋液均勻涂布在培養(yǎng)基上，放入36℃±1℃溫箱中溫育48h，結(jié)束后觀察菌落數(shù)，并計(jì)算抗菌率，結(jié)果見(jiàn)表1。

四、結(jié)論與討論：

通過(guò)上述抗菌試驗(yàn)的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，納米鉑金抗菌PVC膜在24小時(shí)作用時(shí)間對(duì)以革蘭氏陽(yáng)性菌為代表的金黃色葡萄球菌和以革蘭氏陰性菌為代表的大腸桿菌的抗菌活性值都大于5，即抗菌率大于99.999%，具有非常強(qiáng)的抗菌力，是一款優(yōu)異的抗菌材料制品。

納米鉑金能夠使PVC膜具有抗菌功能的同時(shí)，保持著其原有的功能特性，并且納米鉑金材料本身安全無(wú)害，使用中的安全性也能得到保障?？咕鶳CV膜的成功制備，拓展了PVC膜的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是運(yùn)用于人流量大的公共場(chǎng)所的裝飾材料中，能夠有效地阻止有害細(xì)菌、微生物的傳播擴(kuò)散，對(duì)預(yù)防交叉感染、減少病菌傳播有非常積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷凱文，王克儉. 熱縮膜的發(fā)展近況[J].塑料包裝，2019，29（03）：20-24.

[2]王宇. 抗菌劑、抗菌材料及其在包裝中的應(yīng)用[J].中國(guó)包裝工業(yè)，2008，3：36-38.

[3]李林. 脂肪鏈接枝改性PVC的制備及其增塑性能研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2020.

[4]吳晴晴，王玉鳳，陳志兵.鉑金納米/殼聚糖/石墨烯修飾玻碳電極的制備及電化學(xué)性質(zhì)研究[J].化學(xué)研究與用，2019，31（11）：1912-1915.

[5]荊赟，施凱升.一種新型籠狀納米鉑金的制備和應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2021，01：13-15.

[6]塑料 塑料表面抗菌性能試驗(yàn)方法.中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31402-2015.中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).