汽車常用材料抗菌性檢測方法探討

劉亞林，鄭思維，王焰孟，李傳杰，陳魯鐵，付佳永

(1.中汽研汽車零部件檢驗(yàn)中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315104;2.中汽研汽車檢驗(yàn)中心(天津)有限公司，天津 300399)

0 引言

自2020年新冠肺炎疫情以來，人們對健康的關(guān)注愈發(fā)重視，無論是個(gè)人衛(wèi)生還是環(huán)境健康意識都有了明顯的提升。在防疫抗疫的過程中，私家車儼然成為一個(gè)移動的堡壘，在降低人群接觸、提升自我保護(hù)方面的價(jià)值及通行便利性方面的重要作用，使得人們對私家車的依賴性進(jìn)一步提升。雖然受到了疫情及復(fù)工復(fù)廠的影響，2020年國內(nèi)各大車企的產(chǎn)銷量紛紛又創(chuàng)新高。人們依賴私家車的同時(shí)，對車輛的健康屏障要求也越來越高，在熟知的車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物含量、車內(nèi)異味外，抗菌性也逐漸成為車企和消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)。各大主機(jī)廠也紛紛提出了健康座艙的要點(diǎn)。文中就材料常見抗菌方法及抗菌性檢測常用方法兩個(gè)方面進(jìn)行分析，并對汽車常用材料相應(yīng)檢測方法進(jìn)行了論述，為行業(yè)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)及檢測提供參考。

1 材料常見抗菌分類

抗菌性是指產(chǎn)品所具有的抑制細(xì)菌繁殖的性能[1],具有防止材料表面細(xì)菌等微生物滋生，防止人體皮膚、汗液、污漬等滋生微生物。一方面降低了病原微生物的滋生，減少疾病的產(chǎn)生與傳播，另一方面還能減少材料因細(xì)菌微生物引起的老化。此外，通過抑制細(xì)菌的生長、繁殖也減少了異味的產(chǎn)生。

產(chǎn)品抗菌通?？煞譃槭褂每咕牧?、添加抗菌劑來制成。也有產(chǎn)品使用光照等達(dá)到抗菌效果，但目前車內(nèi)主流的抗菌方式仍然是添加抗菌劑來提高產(chǎn)品抗菌性作用。

汽車內(nèi)飾材料以非金屬內(nèi)飾材料為主，車內(nèi)抗菌材料生產(chǎn)可分為以下幾類：使用天然抗菌纖維制造的材料、使用人造天然抗菌纖劑制造的材料、添加有機(jī)抗菌劑制造的材料、添加無機(jī)抗菌劑制造的材料[2]等。

天然抗菌纖維通常包括麻纖維、竹纖維、木棉纖維[3]等，可直接用來制造具有抗菌抑菌效果的紡織品；人工天然抗菌劑是從動植物中提取的天然成分，如艾草、薄荷、蘆薈、蝦殼等?？商砑釉诩徔椘吩现兄圃炜咕徔椘罚挥袡C(jī)抗菌劑主要指苯類、雜環(huán)類、季銨鹽類等有機(jī)化合物作為添加劑在產(chǎn)品制造時(shí)廣泛使用；無機(jī)抗菌劑包括銀納米顆粒、氧化鋅納米材料、氧化鈦納米材料、氧化石墨烯等以金屬離子負(fù)載或光催化方的方式達(dá)到抗菌效果。

2 抗菌性檢測常用方法分類

抗菌性檢測方法根據(jù)檢測對象不同有多種類別，涉及的領(lǐng)域和針對的對象也非常多，如家具、衛(wèi)生用品、光學(xué)儀器、建材、紡織品、包裝材料、醫(yī)療、軍工等，不同的對象要求的差異也比較大。

根據(jù)抗菌劑的不同類型采取不同的檢測方法?？咕鷦┛煞譃槿艹鲂涂咕鷦┖头侨艹鲂涂咕鷦﹥煞N[4]。溶出型抗菌劑遇水接觸后可以被水帶走，可使用瓊脂平皿擴(kuò)散法檢測。瓊脂平皿擴(kuò)散法試驗(yàn)原理是試樣在培養(yǎng)基上一定時(shí)間后，觀察是否可以抑制微生物繁殖并對抑菌帶寬度進(jìn)行評價(jià)；吸收法也適用于溶出型抗菌劑，使用洗脫液對樣品進(jìn)行洗脫，洗脫液經(jīng)稀釋后在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，通過與空白樣對比活菌數(shù)來定量評價(jià)抑菌率。非溶出型抗菌劑的特點(diǎn)是其與材料化學(xué)鍵相結(jié)合，不能被水帶走，無法在瓊脂平皿形成抑菌圈，一般通過接觸來殺死微生物。非溶出型抗菌劑一般使用振蕩法，適合對吸水性要求不高的粉狀或不規(guī)則形狀試樣。將樣品浸泡在菌懸液中振蕩培養(yǎng)，使用振蕩前后菌落數(shù)下降比例評價(jià)抑菌率。

貼膜法[5]是一種測定零件樣品表面抑菌性的方法，適用于測定有一定面積的材料或涂層，如塑料、漆膜、金屬等。試驗(yàn)先將試樣放入無菌平皿中，然后把試驗(yàn)菌懸液直接滴加在樣品的表面,用滅菌鑷子夾起覆蓋膜(聚乙烯薄膜)蓋在試樣表面,使菌液均勻接觸樣品,蓋好平皿。接觸培養(yǎng)一定時(shí)間后,洗脫樣品和覆蓋膜上的微生物,洗脫液經(jīng)適當(dāng)稀釋后進(jìn)行活菌培養(yǎng)計(jì)數(shù),據(jù)此計(jì)算出樣品的抗/抑菌率。人造革樣品抗抑菌性能的檢測也適合用貼膜法進(jìn)行評價(jià)。

參考上述國內(nèi)常用抗菌性檢測標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行分類，常用抗菌性檢測方法如表1所示。

表1 常用抗菌性檢測方法

除此之外，針對地毯類產(chǎn)品除了有抗菌性要求外，還有抗霉性要求，代表檢測方法有GB/T 23164—2008《地毯抗微生物活性測定》[6]。塑料材料防霉性代表檢測方法有GB/T 24128—2009《塑料防霉性能試驗(yàn)方法》[7]。

3 汽車常用材料及相應(yīng)的檢測方法

汽車內(nèi)飾材料種類繁多，但考慮到抗菌檢測的必要性，需關(guān)注的材料屬于與人體頻繁接觸、呼吸接觸或易污染的部件。這類部件主要有轉(zhuǎn)向盤、座椅、遮陽板、換擋扶手、儀表板、副儀表板、安全帶、門內(nèi)飾板、扶手、頂棚、地毯、空調(diào)、風(fēng)管及出風(fēng)口等。

上述部件雖然種類較多，但按所涉及的材料類型分類主要有織物、皮革、塑料3種。目前專門針對汽車內(nèi)飾材料統(tǒng)一的抗菌性檢測要求還沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)要求，可基于相關(guān)材料的其他標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合表1篩選各種材料的試驗(yàn)方法。目前，汽車內(nèi)飾材料的抗菌性開發(fā)由于考慮到汽車材料其他性能的影響及新產(chǎn)品開發(fā)的成本，各種材料的抗菌性使用最多的方式是無機(jī)抗菌劑添加的方式。納米級無機(jī)抗菌劑可以在不改變原加工工藝的條件下，添加到塑料、皮革、發(fā)泡等零部件材料中。無機(jī)抗菌劑檢測常用振蕩法和吸收法進(jìn)行試驗(yàn)。添加無機(jī)抗菌劑的內(nèi)飾材料按振蕩法試驗(yàn)，其簡易步驟如下：

(1)樣品制備：將樣品統(tǒng)一制成10 mm×10 mm的樣塊，且樣品質(zhì)量為(1.0±0.05)g，然后放入錐形瓶中，加入95 mL的試驗(yàn)用磷酸鹽緩沖液PBS，再加入5 mL預(yù)制菌懸液。

(2)對照組樣液制備：稱取(1.0±0.05)g對照樣本二氧化硅粉末(小于10 nm,純度98%～99%)，放入錐形瓶中，加入95 mL的試驗(yàn)用磷酸鹽緩沖液PBS，再加入5 mL預(yù)制菌懸液。

(3)對照樣本“0”接觸時(shí)間活菌計(jì)數(shù)：將對照樣液適當(dāng)稀釋后取1.0 mL接種于來菌平皿上，加入營養(yǎng)瓊脂，然后在(37±1) ℃恒溫箱中，做菌落計(jì)數(shù)。

(4)將樣品溶液和對照溶液在(37±1) ℃下振蕩接觸培養(yǎng)24 h。

(5)將振蕩后對照樣液和試驗(yàn)樣液適當(dāng)稀釋后取1.0 mL接種于來菌平皿上，加入營養(yǎng)瓊脂，然后在(37±1) ℃恒溫箱中，做菌落計(jì)數(shù)。

(6)抗菌率用對照樣品菌落數(shù)減試驗(yàn)樣品菌落數(shù)再除以對照樣品菌落數(shù)的百分比來表示，檢測結(jié)果見表2。

表2 添加無機(jī)抗菌劑的內(nèi)飾材料檢測結(jié)果

上述無機(jī)抗菌劑的使用僅反映了當(dāng)前在汽車材料方面應(yīng)對產(chǎn)品抗菌性要求的快速工藝改善?？紤]到汽車產(chǎn)品多樣性及后續(xù)材料開發(fā)的系統(tǒng)性，后續(xù)汽車材料抗菌性開發(fā)會采用更多的抗菌方式及加工方式，將有更全面的汽車抗菌檢測方式。

汽車織物類材料一般使用人造抗菌劑來達(dá)到抗菌效果，有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑均可使用，這兩種抗菌劑以添加劑的形式在生產(chǎn)過程中或通過后整理的方式添加到紡織品中。針對這兩種抗菌劑可使用吸收法和振蕩法進(jìn)行定量檢測，使用瓊脂平皿擴(kuò)散法進(jìn)行定性檢測。皮革材料的檢測與紡織品材料類似，可選擇瓊脂平皿擴(kuò)散法、吸收法、振蕩法。塑料材料的抗菌有多種加工方式，但塑料材料加工使用的抗菌劑主要以無機(jī)抗菌劑為主，針對塑料樣品可以直接使用貼膜法檢測塑料成品件的抗菌性能，此外振蕩法也可用于塑料材料的抗菌性評價(jià)。

汽車內(nèi)飾材料抗菌性檢測方法分類匯總分類見表3。

表3 汽車內(nèi)飾材料抗菌性檢測方法分類匯總

4 結(jié)論

綜上所述，汽車內(nèi)飾種類繁多但抗菌抑菌檢測內(nèi)飾件材料可大致分為織物、皮革、塑料3類，主要內(nèi)飾件包括轉(zhuǎn)向盤、座椅、遮陽板、換擋扶手、儀表板、副儀表板、安全帶、門內(nèi)飾板、扶手、頂棚、地毯等。針對不同內(nèi)飾材料及其抑菌劑使用方式需根據(jù)材料分類選擇更合適的測試評價(jià)方法。瓊脂平皿擴(kuò)散法適用于快捷定性檢測，若定量分析則需根據(jù)是否可溶出型抗菌劑分別選擇吸收法和振蕩法，對于塑料、涂層等平面材料使用貼膜法進(jìn)行抗菌性評價(jià)能更直觀地反映成品件表面材料的抗菌效果。

上述總結(jié)出的汽車內(nèi)飾材料抗菌性試驗(yàn)方法，可以為汽車行業(yè)相關(guān)檢測方法的開發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)的研制提供參考。汽車尤其是私家車作為現(xiàn)代人們生活的重要交通工具，其不僅是人們通勤代步的工具，很多時(shí)候也是人們休閑、旅游、放松的小窩，人們將健康的需要逐步從住宅擴(kuò)展到了汽車。消費(fèi)者在對汽車的健康屬性要求不斷提高的同時(shí)，各車企也采用了多種措施滿足消費(fèi)者的需求，人們的健康理念在經(jīng)過疫情影響后得到了顯著提升，抗菌性要求作為汽車內(nèi)飾新的要求將成為新的關(guān)注點(diǎn)。

此外，無機(jī)抗菌劑的使用以Ag等金屬離子添加到內(nèi)飾材料中，無機(jī)抗菌劑的添加對材料物質(zhì)性能、機(jī)械性能的影響還需要進(jìn)一步的全面試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；抗菌劑的添加量與抗菌性能需求如何去權(quán)衡，來控制抗菌劑的使用量也是需要解決的問題之一；在汽車材料追求全生命周期低碳綠色發(fā)展的當(dāng)下，如何衡量抗菌劑的添加對材料的回收再利用的影響也是隨之而來需要考慮的問題。