無機非金屬建筑材料的環(huán)保性能研究

范鎮(zhèn)毅 高明 逯鵬 鄭文陽 麻彪龍

摘要：隨著人們生活水平的提高，人們對生活質(zhì)量的需求也在上升。特別是近年來，房屋建筑和裝修中的工程材料問題引起了居民的廣泛關(guān)注。無機非金屬材料由于其良好的抗菌性能而受到行業(yè)和消費者的青睞?；驹硎腔钚匝鯕⒕碗x子緩釋殺菌的抗菌功能，因此具有更好的環(huán)保功能。在建筑，裝飾和家用電器等生活和生產(chǎn)領(lǐng)域，它具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：無機非金屬材料;性能;環(huán)保

一、具有抗菌環(huán)保性能的無機非金屬建筑材料種類

抗菌是抑制細菌的生長和發(fā)展，殺菌是消除細菌或達到無菌狀態(tài)，環(huán)保是防止細菌污染?？咕牧鲜蔷哂锌咕驓⒕δ芮覍Νh(huán)境友好的材料。一般分為兩類：第一類是無機類，具有耐高溫，效果好，時間長，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。第二個有機類別，該類別的功效稍差，并且對環(huán)境污染和對健康的損害，因此潛力相對較小。

（一）金屬氧化物抗菌材料

在中國古代社會史書中，古人使用海扇和牡蠣等材料制成消毒劑。在現(xiàn)代社會中，日本在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。 在1994年申請了氧化銀（Ag2O），氧化銅（CuO），氧化鋅（ZnO）和其他金屬氧化物抗菌劑的發(fā)明專利，而矢作多貴江在癌變和變異物質(zhì) 苯并芘（Benzopyrene）中加入微量氧化鎂（MgO）之后，該物質(zhì)的變異菌數(shù)降低了一半，并且氧化物的抗突變和抗癌功能具有廣闊的市場潛力。

（二）半導(dǎo)體光催化抗菌材料

早在1970年代，兩位日本學(xué)者就對TiO2電極上的光電解水現(xiàn)象進行了實驗。本發(fā)明引起了學(xué)術(shù)專家，學(xué)者和科學(xué)家的極大關(guān)注。由于對納米半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)，功能和光催化理論的深入研究表明，TiO具有強大的抗菌和環(huán)保功能，因此市場前景非常廣闊，并且在利用太陽能凈化環(huán)境方面起著重要作用。 21世紀的能源引發(fā)新的技術(shù)變革。功能先進的半導(dǎo)體材料主要包括：WO3，TiO2，ZrO2，V2O3，ZnO，CdS，SeO2，GaP，SiC。但是，其他化學(xué)物質(zhì)是有毒金屬或稀有金屬，或使用壽命相對較短或易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，最常用的材料是：TiO2和ZnO。

（三）無機抗菌制品

在傳統(tǒng)的建材地板磚，瓷磚，涂料，塑料等中添加無機抗菌材料，可以產(chǎn)生大量的抗菌產(chǎn)品，效果實現(xiàn)方式：在建筑材料表面涂上相應(yīng)的抗菌產(chǎn)品即可達到抗菌作用環(huán)保功能。日本TOTO公司是第一個開發(fā)抗菌和環(huán)保建筑材料的公司，該公司通常使用光催化來達到抗菌和環(huán)境保護的作用。在中國，金宗哲，梁錦生等專家與山東陶瓷集團合作，成功利用稀土活化技術(shù)開發(fā)了抗菌衛(wèi)生陶瓷，該技術(shù)于1999年由山東省專家組投入生產(chǎn)。

（四）稀土無機抗菌材料

稀土元素具有其自身獨特的外部電子結(jié)構(gòu)，并已應(yīng)用于醫(yī)療抗菌和消炎藥領(lǐng)域。該領(lǐng)域的研究人員已使用這種材料來開發(fā)建筑材料和日用品。美國Saad等專家利用稀土元素研制出堿硅酸鹽涂層材料，含有氧化鈰12%到30%左右，具有很好的自潔功能。日本NIPG公司研發(fā)的抗菌防霉涂層材料用于生產(chǎn)抗菌環(huán)保玻璃粉。但是上述建筑材料目的是加入稀土以便改善產(chǎn)品的質(zhì)量，并未充分關(guān)注稀土元素的抗菌環(huán)保功能，實驗結(jié)果表明，將稀土與納米TiO2復(fù)合以后，然后在TiO2中添加表面能級，這樣的話，建筑材料在光照情況下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生具有良好的抗菌和凈化功能的羥基自由基，具有良好的環(huán)保功能。

二、無機非金屬材料的抗菌環(huán)保原理

建筑的抗菌環(huán)保作用，就是指某種建筑材料對自然界里面微生物的生物鏈產(chǎn)生的消極影響。主要表現(xiàn)在：微生物的壽命變短，食物變少，繁殖能力變?nèi)酰瑢ζ湮锓N數(shù)量影響極大，有可能導(dǎo)致基因變異。無機非金屬建筑建筑材料和微生物之間的關(guān)系，實際上就是與環(huán)境的關(guān)系，環(huán)保問題。建筑材料抗菌環(huán)保機理主要有四個方面：

細胞壁的合成過程受到干擾。肽聚糖是細菌細胞壁的重要組成分子，細胞壁受到無機非金屬抗菌材料的干擾作用，主要通過影響四肽交聯(lián)與多糖鏈的連結(jié)，使得細胞壁處于非完整狀態(tài)，損害菌體導(dǎo)致細菌死亡。

細胞膜受到損傷。細菌細胞組織活動的重要結(jié)構(gòu)部分是細胞膜，因此如果細胞膜受到破壞、損傷，細菌會因為失去良好的活動場所而死亡。

（3）蛋白質(zhì)的合成過程受到控制。氨基酸是蛋白質(zhì)合成過程所必須的物質(zhì)，并且必須以核糖體為載體配合酶的參與作用才能完成。阻攔、破壞、抑制任何一個環(huán)節(jié)的化學(xué)反應(yīng)過程或者其中一個化學(xué)物質(zhì)，都會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的合成過程受阻，從而導(dǎo)致細菌死亡。

三、無機非金屬建筑材料的環(huán)保性能前景

無機非金屬建筑材料的環(huán)保性能主要表現(xiàn)在一下一個方面：

（1）符合建筑材料工業(yè)環(huán)境制定的能源評價法，該方法通過計算能源消耗數(shù)量的多少以此衡量建筑材料對環(huán)境造成的影響，無機非金屬材料生產(chǎn)制作過程能源消耗比較低，對環(huán)境的污染比較小，所以符合能源評價法。

（2）環(huán)境因子影響法（EAF），這種方法是在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程對環(huán)境造成各種影響帶來污染的種種因素都加以考慮。其基本表達式是：EAF=自然資源、能源消耗、廢棄物排放、微生物的影響、區(qū)域整體影響。無機分金屬建筑材料同樣符合這一評價體系，無機非金屬建筑材料污染物排放量比較少，對微生物的負面影響比較小。

（3）符合生態(tài)指數(shù)法，符合環(huán)境商值法，符合生態(tài)因子發(fā)，符合生命周期法。具有良好的抗菌環(huán)保功能。

四、結(jié)語

人們的生產(chǎn)生活離不開建筑工程，所以建筑工程的環(huán)保、舒適、美觀等因素都應(yīng)成為施工管理的重要指標。在建筑工程中，無機非金屬環(huán)保性建筑材料的應(yīng)用在我國已經(jīng)成為一種趨勢。智能材料、超導(dǎo)材料等新型材料的研究也為無機非金屬建筑材料的發(fā)展開辟了新的方向。相關(guān)的技術(shù)研究人員要積極開展對不同類型無機非金屬建筑材料的研究，構(gòu)建更加系統(tǒng)、完善的材料管理系統(tǒng)與研究模型，實現(xiàn)無機非金屬建筑材料的環(huán)保性、可持續(xù)發(fā)展。要大力在建筑領(lǐng)域推廣環(huán)保性無機非金屬建筑材料，踐行環(huán)保建材與綠色建材的要求，對城市生態(tài)系統(tǒng)進行徹底改善。在環(huán)保性的無機非金屬建筑材料發(fā)展中，我國相關(guān)的技術(shù)標準與立法支持還需要提高、完善，進一步優(yōu)化評價體系，實現(xiàn)我國無機非金屬建筑材料的節(jié)能、環(huán)保發(fā)展。

參考文獻：

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[2]葛偉青，苑少強，郝斌.無機抗菌材料的應(yīng)用及其抗菌性能測試和評價[J].陶瓷，2007 （7）：53-55.

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