抗菌聚丙烯的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

龍思宇，曾舒，鐘安瀾，鐘顏陽，王富龍，張怡

(1.貴州省冶金化工研究所，貴陽 550014； 2.貴州省納米材料工程中心，貴陽 550014)

聚丙烯具有成本低、密度低、易加工、耐化學(xué)藥品性好、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點，是日常生活中最常用的熱塑性聚合物[1]。近年來，人們對材料的抗菌性能要求逐漸提升，聚丙烯表面的疏水性和惰性往往會導(dǎo)致細(xì)菌的污染，阻礙了其在抗菌領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。引入具有抗菌活性的物質(zhì)，從而達(dá)到抗菌效果，受到了高分子材料和醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，制備抗菌聚丙烯材料成為研究抗菌塑料的一個熱點方向[1-3]。

早在20 世紀(jì)80 年代末，日本的品川染料首次開發(fā)出銀基沸石抗菌劑，制成具有除臭、抗菌、安全的抗菌襪，在很多國家得到了廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，抗菌產(chǎn)品層見疊出，涉及醫(yī)藥、建材、家電、紡織等多個領(lǐng)域，市場規(guī)模日益擴(kuò)大。目前，國內(nèi)外市場上的抗菌劑以日本、美國等發(fā)達(dá)國家呈壟斷格局存在[4-7]。近年來，隨著我國對抗菌劑的研究不斷深入和優(yōu)化，自主研發(fā)的抗菌材料逐步進(jìn)入市場，如中石化慶陽分公司合作研發(fā)了醫(yī)用防護(hù)性聚丙烯抗菌纖維料QY40S，中石化鎮(zhèn)海煉化分公司開發(fā)了抗菌非織造布專用料N40Q[8-9]。這些抗菌材料已在抗菌、耐熱性能改善中取得良好成效，但仍無法完全滿足工業(yè)化推廣應(yīng)用。

筆者綜述了抗菌劑的分類和機(jī)理、抗菌聚丙烯的制備工藝和應(yīng)用領(lǐng)域，簡要分析抗菌聚丙烯現(xiàn)階段亟須解決的問題并展望了未來主要發(fā)展趨勢。

1 抗菌劑的分類及抗菌機(jī)理

抗菌劑是一類對病原微生物具有殺死或抑制生長作用的化合物，添加少量到材料中即可賦予其抗微生物性能，是目前提高聚丙烯抗菌性能的主要方法。在聚丙烯基體中加入一定量的抗菌劑，進(jìn)而可使聚丙烯具有一定的抗菌性能，目前在抗菌聚丙烯中常用的抗菌劑分為天然抗菌劑、有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑3種。

1.1 天然抗菌劑及作用機(jī)理

天然抗菌劑主要存在于自然界的動植物中，如甲殼素、殼聚糖、蜂膠和大蒜素等，是人類使用最早的抗菌劑，天然抗菌劑雖來源豐富、無毒、生物相容性強(qiáng)，但存在耐溫性、穩(wěn)定性差及加工工藝復(fù)雜等缺點，影響抗菌壽命[10-11]。殼聚糖是一種來源于海洋的高聚物，是甲殼素的脫酰胺基的產(chǎn)物，因具有抗菌性能受到科研人員的青睞[12]?？咕鷻C(jī)理主要體現(xiàn)在酸性條件下，殼聚糖中的—NH4+與革蘭氏陽/陰性菌肽聚糖層中的陰離子磷壁酸進(jìn)行非共價鍵的結(jié)合，利用表面靜電作用在細(xì)胞外形成一層高分子膜，進(jìn)而殼聚糖中的C2—NH3，C6—OH 和C3—OH 3 個親核活性官能團(tuán)破壞了細(xì)胞壁的完整并與金屬離子產(chǎn)生螯合作用，使細(xì)胞壁中的肽聚糖被水解，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)成分泄漏，使細(xì)胞壁溶解，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，達(dá)到抗菌效果[13]。

Gao 等[7]利用溶膠-凝膠技術(shù)合成的TiO2-SiO2/殼聚糖粉體和十六烷基甲氧基硅烷通過浸涂法對紡織品進(jìn)行疏水化處理，實驗結(jié)果表明，通過疏水化作用涂覆的TiO2-SiO2/殼聚糖紡織品的抗菌效果得到了增強(qiáng)，為解決因保存環(huán)境潮濕而造成的紡織品細(xì)菌生長提供了有效方案。Gagon 等[14]通過共混法將殼聚糖添加到聚丙烯中，制備可重復(fù)使用的光活化抗菌塑料，其可在10次循環(huán)內(nèi)保留90%以上的抗菌性能。

天然抗菌劑因其本身帶有一定的抗菌性、生物相容性及較強(qiáng)的可降解性能，備受抗菌領(lǐng)域的學(xué)者關(guān)注，但天然抗菌劑原料處理較為復(fù)雜、耐溫性不足、加工條件較為苛刻、成本相對較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，如何合理利用天然抗菌劑，提高工業(yè)價值是目前亟須解決和探究的問題。

1.2 有機(jī)抗菌劑的作用機(jī)理

有機(jī)抗菌劑為含有季銨鹽類、季鏻鹽和有機(jī)胍類等化合物構(gòu)成的液體抗菌劑，其特點是初始?xì)⒕?qiáng)、殺菌效能佳、抗菌廣譜性高、基體分散性好，主要是利用季銨鹽類化合物的—NH4

+正電荷，與細(xì)菌細(xì)胞膜表面類脂-蛋白質(zhì)結(jié)合，形成負(fù)電環(huán)境，使細(xì)胞壁溶解，進(jìn)而使細(xì)菌死亡[1-3，15]。但有機(jī)抗菌劑遇熱、光等易揮發(fā)或氧化分解，毒性安全性較差，會產(chǎn)生微生物耐藥性，在塑料高溫、高壓、高剪切加工條件下不穩(wěn)定，一定程度上局限了其在抗菌塑料中的應(yīng)用。這類抗菌劑的抗菌能力是由碳鏈中碳原子數(shù)量決定的，一般來說，當(dāng)碳原子數(shù)為14 時，抗菌能力最強(qiáng)。有機(jī)抗菌劑在烷基鏈相同時，含有長烷基鏈且?guī)в屑谆鶊F(tuán)的季銨鹽類化合物毒性較小，此外，小分子抗菌劑經(jīng)高分子化后穩(wěn)定性增大。

Zhang等[16]使用異佛爾酮二異氰酸酯、聚氧丁二醇、聚乙二醇、L-賴氨酸和新型的L-賴氨酸衍生的二胺類雙子季銨鹽，合成了一系列雙子水性聚氨酯(GWPU)，實驗結(jié)果表明雙子季銨鏈增長及GWPU對廣譜的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌活性。隨后，Dong 等[15]構(gòu)建共價鍵固定季銨鹽(QAS)基團(tuán)，制備了具有懸垂QAS基團(tuán)的羥基封端聚硅氧烷，用于制備本征抗菌硅橡膠。實驗結(jié)果表明，該抗菌劑與硅橡膠具有高度的相容性，且放置3 個月后對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌仍有較高抗菌活性。Zhou等[17]通過兩步法合成了含雙季銨鹽的單甲基丙烯酸酯，將其應(yīng)用于可聚合抗菌劑。實驗結(jié)果表明，烷基鏈長度可提高抗菌劑抗菌性能，在抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%時，其涂覆的薄膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率接近100%。

有機(jī)抗菌劑具有殺菌效果顯著、分散性好、材料適用性強(qiáng)、易于加工和儲存等優(yōu)點，雖對它的研究已趨近成熟，但有機(jī)抗菌劑大多為合成材料，價格較高，且合成條件苛刻，結(jié)合綠色化學(xué)理念，漸漸被有機(jī)-無機(jī)抗菌劑或無機(jī)抗菌劑取代。

思維導(dǎo)圖是英國著名心理學(xué)家Tony Buzan于19世紀(jì)60年代發(fā)明的一種高效率地表達(dá)思維軌跡的思維工具。近年來，思維導(dǎo)圖被引入教育教學(xué)體系，成為有效提高教學(xué)質(zhì)量的手段與工具之一。在方劑學(xué)課堂教學(xué)結(jié)束后，由教師示范、引導(dǎo)并督促學(xué)生對本學(xué)科知識在預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)、習(xí)題、總結(jié)、考試6個層次上建構(gòu)和使用思維導(dǎo)圖，使學(xué)生在6階段中習(xí)得的知識、能力、經(jīng)驗、教訓(xùn)都得以提升，大幅度提高教學(xué)質(zhì)量。

1.3 無機(jī)抗菌劑的作用機(jī)理

無機(jī)抗菌劑是以銀(Ag)為首的具有抗菌活性的金屬離子與不同載體結(jié)合而形成的，在安全性、毒性、耐熱性、抗菌活性及持久性方面具備優(yōu)勢，根據(jù)不同載體材料與金屬之間的作用機(jī)理，達(dá)到適用于不同聚丙烯材料。Mourad 等[18]利用原位合成方法，制備具有裸露表面的二氧化硅負(fù)載的Ag納米粒子(NPs)，對其進(jìn)行細(xì)胞毒性測試表明，該材料不會對人體細(xì)胞造成明顯損害，在日常生活中具有良好的抗菌應(yīng)用潛力。其作用機(jī)理是利用配位能力不飽和的Ag+與菌體表面的N/O作用，依靠庫倫引力牢牢吸附在帶有負(fù)電荷的細(xì)胞壁上，并發(fā)生肽聚糖反應(yīng)，進(jìn)而穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，Ag+氧活化的H2O2，·OH 及活性氧自由基ROS 能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、物質(zhì)傳輸系統(tǒng)，使菌體細(xì)胞失去增殖與分裂的能力而死亡，而Ag+又會從菌體中游離出來，重復(fù)殺菌，因此其抗菌效果持久[4，19]。

Wu等[20]利用原位合成法將Ag固定在聚多巴胺(PDA)改性的石墨相氮化碳(g-C3N4)上，制備出Ag/PDA/g-C3N4抗菌劑，實驗結(jié)果表明，Ag離子與g-C3N4納米片之間存在一定的協(xié)同作用，Ag 質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.18%就可對大腸桿菌具有良好的抑菌活性，且具有生物相容性和低毒性。Jiang 等[21]利用氣溶膠法將Ag 和Cu 負(fù)載到SiO2材料中制備Ag-Cu/SiO2納米復(fù)合抗菌劑，實驗結(jié)果表明，雙金屬抗菌劑較單金屬表現(xiàn)出更優(yōu)異的抗菌性能，并證明了Ag與Cu粒子在材料中存在協(xié)同效應(yīng)是抗菌性能增強(qiáng)的主要原因。

無機(jī)抗菌劑體積小、表面積大且在抗菌的同時還具有抑菌的特性，在同種條件下抗菌效果最優(yōu)[19]。但現(xiàn)階段Ag 的運用體系尚未成熟，納米Ag仍存在不穩(wěn)定的情況，在光照下易轉(zhuǎn)化成氧化銀，影響制品的抗菌性能，如何增強(qiáng)金屬Ag-載體之間的協(xié)同作用，防止金屬Ag從載體中析出，仍是現(xiàn)階段無機(jī)抗菌劑主要的研究方向。

總體來看，雖然每種類型的抗菌劑具有自身獨有的抗菌性能，仍很難適用于工業(yè)生產(chǎn)，隨著對抗菌劑的深入開發(fā)及應(yīng)用，有機(jī)-無機(jī)、有機(jī)-天然、有機(jī)-天然-無機(jī)等復(fù)合型抗菌劑成為熱門研究課題，在未來的發(fā)展中最終實現(xiàn)抗菌聚丙烯的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

2 抗菌聚丙烯的制備方法

抗菌聚丙烯主要是由抗菌劑、載體樹脂和助劑按一定比例混勻制備而成，需要根據(jù)抗菌劑成分、抗菌機(jī)理選擇不同的制備方法。常見的制備方法主要包括復(fù)合制備法、后加工處理法和熔融共混法。

2.1 復(fù)合制備法

復(fù)合制備法包括表面黏合法或?qū)訅悍?，是將抗菌劑噴灑在制品成型模具表面或?qū)⑻砑恿丝咕鷦┑乃芰媳∑劝仓糜诔尚湍＞邇?nèi)，然后在注塑或模壓的過程中使抗菌劑黏附在聚丙烯基體表面[21]。Shiu 等[9]將阻燃劑、靜電駐極體母粒與沸石咪唑框架-8 (ZIF-8)通過層壓工藝接枝到聚丙烯熔噴非織造布，發(fā)現(xiàn)非織造布的抗菌率可達(dá)85%，對PM 0.3的過濾效果為(88±2.2)%，呼吸阻力為(51±3.6) Pa。Park等[22]利用層壓法開發(fā)了一種具有驅(qū)蟲和抗菌活性的聚丙烯薄膜，其對金黃色葡萄球菌和羅克福爾青霉表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用，實驗結(jié)果表明，其驅(qū)蟲活性大于3周，抗菌活性大于2周，抗真菌活性為1周，為食品包裝工業(yè)提供了新的可能。復(fù)合制備法較后加工處理法更穩(wěn)定，具有抗菌劑用量少、抗菌劑利用率高、節(jié)約成本等優(yōu)點，但也存在持久性差的缺陷，在工藝中對抗菌劑的耐熱性要求較高，一旦表面黏附的抗菌劑薄片掉落或在使用過程中破損，就會失去抗菌效果。該方法常被用在聚丙烯增韌、阻燃改性過程中。

2.2 后加工處理法

浸漬法是將聚丙烯制品放置在含有抗菌劑的氣體或液體內(nèi)，浸漬一定時間將抗菌劑附著于聚丙烯制品表面，然后除去制品表面多余抗菌劑，進(jìn)而制得抗菌聚丙烯。Muzio等[27]將具有良好均勻性和黏附性的Ag/SiO2涂層分別沉積輕質(zhì)網(wǎng)和透明聚丙烯薄膜以制備疝氣假體，發(fā)現(xiàn)僅沉積15 min，假體即可獲得抗菌性能。Zefirov 等[28]將碳酸水溶液處理過的殼聚糖溶劑浸漬沉降至多孔聚丙烯基體中，再將銅離子沉積在殼聚糖涂層纖維上，制備多孔抗菌聚丙烯材料(如圖1所示)。實驗結(jié)果表明，殼聚糖中間層可顯著提高黏附性和分散性，從而使抗菌性能更持久。Cox等[29]制備出多種肉桂醛類抗菌涂層，通過浸漬的方法制備多孔無紡聚丙烯布，在循環(huán)洗滌17 次后，無紡聚丙烯布仍表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌功效。李露露等[30]以不同結(jié)構(gòu)的聚丙烯非織造布為基材，通過浸漬法在聚丙烯非織造布表面沉積PDA，為防止納米Ag顆粒團(tuán)聚，添加一定量的聚丙烯吡咯烷酮，發(fā)現(xiàn)抑菌效果顯著，抗病毒活性達(dá)到74.22%。Jiang等[31]以氧化石墨烯作為載體材料，采用浸漬法制備氧化石墨烯/納米銀復(fù)合材料，結(jié)果表明，用檸檬酸鈉和硼氫化鈉還原的硝酸銀混合溶液可將銀離子在氧化石墨烯中均勻分散，利用平板涂布法制得的抗菌聚丙烯材料在抗菌效果測試中表現(xiàn)良好。浸漬法操作簡單、聚丙烯材料形狀可控，但對載體材料的性質(zhì)要求較高，常用于纖維、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、透明膜等材料[25，32]。

圖1 浸漬法制備抗菌聚丙烯復(fù)合膜示意圖

2.3 熔融共混法

熔融共混法將兩種或多種材料在高溫下熔融混合，使它們的分子間相互作用增強(qiáng)，從而形成均勻的混合物，在混合的過程中，要控制溫度、投料速率及主機(jī)轉(zhuǎn)速等因素，以確?；旌衔锏木鶆蛐院头€(wěn)定性，進(jìn)而通過冷卻固化得到抗菌聚丙烯材料[9，12，33]。該方法是近年來重要的材料制備方法之一，可用于制備各種材料，且具有簡單、高效、成本低等特點，在功能聚丙烯材料領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

Wen 等[34]將聚丙烯與Ag 裝飾多壁碳納米管(NWCNTs-Ag)熔融共混，制備抗菌聚丙烯材料，與純聚丙烯相比，該材料具有更好的抗菌能力、更低的水蒸氣滲透率和更好的氧氣阻隔性能，以及更高的熱穩(wěn)定性和拉伸強(qiáng)度，在包裝和醫(yī)療材料領(lǐng)域顯示出廣闊的前景。邵磊山等[35]將化學(xué)還原法制備的石墨烯/納米Ag 抗菌劑與聚丙烯粉料熔融共混制備抗菌聚丙烯母粒，在抗菌劑添加量僅為0.03%時，材料對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率達(dá)到了99%以上，且不影響基體的力學(xué)性能。Gao 等[7]采用熔融共混法，制備自由基接枝三氯生(TCS)的抗菌聚丙烯復(fù)合材料(PP-f)，其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌劑均超過99%。實驗證明，TCS和聚丙烯鏈之間形成共價鍵結(jié)構(gòu)，其抗菌效果持久且不會浸出。利用熔融共混法制得的抗菌聚丙烯材料可將抗菌劑與聚丙烯基體充分融合，對原料要求較低，是目前抗菌聚丙烯使用較為廣泛的制備方法之一。李杰等[36]利用異噻唑啉酮類抗菌劑與聚丙烯熔融共混，并添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.75%的ZnO，有效改善了抗菌聚丙烯的變色現(xiàn)象，材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率均大于99%。婁小安[37]分別將含有銀、鋅的無機(jī)抗菌劑及有機(jī)抗菌劑與聚丙烯通過雙螺桿熔融擠出的方式制備抗菌材料，實驗結(jié)果表明，在高溫抗黃變效果方面，鋅系抗菌劑表現(xiàn)出較高的性能，且對材料力學(xué)性能的影響較小，制得的抗菌聚丙烯放置6個月后仍保持良好的抗菌活性。王晶等[38]發(fā)現(xiàn)與共混法相比，熔融接枝法制備的材料可有效將具有反應(yīng)性的有機(jī)抗菌劑引入到聚丙烯中，實現(xiàn)了抗菌劑與聚丙烯分子的化學(xué)鍵接，且抗菌劑的接枝量可以通過反應(yīng)物濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，有機(jī)抗菌劑添加量僅為1.04%時，可使聚丙烯對大腸桿菌和金黃色葡萄糖菌的抗菌率大于99%。Liang 等[39]以廢棄扇貝殼為原料，采用熱分解煅燒法合成高效殺菌的CaO抗菌劑，再采用熔融法制備了聚丙烯/CaO復(fù)合材料。在高溫高壓實驗15 d后細(xì)菌活力提高到40%以上。Chen 等[40]利用殼聚糖摻雜Ag 納米離子制備Ag 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的Ag NPs-殼聚糖抗菌劑，通過簡單的熔融共混方法使聚丙烯具有抗菌活性。實驗結(jié)果表明，該抗菌聚丙烯復(fù)合材料對革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌)具有良好的抗菌活性。

當(dāng)前方法中，復(fù)合制備法雖然方法簡單，但持久性較差；后加工處理法利用離子之間吸附作用將具有抗菌性的金屬(Ag，Zn，Ti 等)與材料表面結(jié)合，制品形狀可控，抗菌劑活性分子不易析出，但對抗菌材料的要求極高，常用于纖維、膜、網(wǎng)狀材料等具有吸附性的材料；熔融共混法可以將抗菌劑均勻地分散在聚丙烯樹脂中，充分發(fā)揮抗菌效果的同時也有效提高時效性和廣譜性，也是近年來最常用的抗菌聚丙烯制備方法。

3 抗菌聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域

抗菌材料最早出現(xiàn)在20 世紀(jì)80 年代，隨著抗菌聚丙烯材料的研究逐漸深入，已被廣泛應(yīng)用于包裝材料、衣物纖維、醫(yī)用醫(yī)療等領(lǐng)域[40-42]。

3.1 抗菌聚丙烯在包裝材料中的應(yīng)用

塑料袋、塑料膜是食品中最常用的塑料制品，隨著使用時長的增加，塑料袋/膜表面受到細(xì)菌、真菌的感染，致使食品在常溫下容易發(fā)生變質(zhì)。抗菌聚丙烯可延長易腐壞食物的保質(zhì)期。Zawadzka等[43]將天然高分子材料殼聚糖固定在經(jīng)等離子活化過的聚丙烯薄膜中，實驗表明，該聚丙烯抗菌材料具有良好的抗菌性能且可以安全地用于食品包裝。Potr? 等[44]將殼聚糖添加到聚乙烯/聚丙烯基料中，實現(xiàn)了可用于食品包裝袋的薄膜制品。實驗結(jié)果表明，該薄膜對于金黃色葡萄球菌的抗菌率達(dá)90%以上，有較高的透過率且抗氧化活性增加10倍以上。Acik等[45]以氯化聚丙烯(PP-Cl)為原料，利用疊氮化物-炔環(huán)加成“點擊”反應(yīng)(CuAAC)合成含季銨鹽的聚丙烯材料(PP-QAS)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CuAAS 工藝可使疊氮官能團(tuán)引入到PP-Cl主鏈中，將其應(yīng)用于聚丙烯薄膜上，PP-QAS 的抗菌性能使薄膜在革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌上具有良好的抑制作用。

3.2 抗菌聚丙烯在纖維制品中的應(yīng)用

抗菌纖維制品最早出現(xiàn)于二戰(zhàn)時期，聚丙烯材料的輕質(zhì)、耐腐蝕、高強(qiáng)度等特點，適用于制造輕型衣服等?？諝庵泻写罅康募?xì)菌，極易在纖維表面或縫隙中生長[43-44]。因此，提高聚丙烯纖維的抗菌性能，是聚丙烯纖維功能化的重點研究方向。Chen等[41]將季銨鹽類抗菌劑浸漬到聚丙烯纖維中，形成61 nm 的抗菌涂層。結(jié)果表明，該材料顯示出較強(qiáng)的協(xié)同抗菌能力，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率達(dá)到100%，涂層對洗滌循環(huán)、儲存和紫外線照射有良好的穩(wěn)定性。隨著無機(jī)抗菌劑的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，Li等[46]通過雙螺桿擠出機(jī)制備了含不同含量的納米ZnO顆?？咕鷦┑目咕郾┠噶＃倮米灾频撵o電紡絲設(shè)備進(jìn)行電紡，得到超細(xì)抗菌聚丙烯纖維。實驗結(jié)果表明，聚丙烯纖維平均直徑僅為16 μm，抗菌劑有效含量大于1% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，抗菌性能優(yōu)良。Thinkohkaew 等[47]通過將2，2，2-甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)和二氧化鈦(TiO2)接枝到聚丙烯(PP)紡粘非織造布上，成功地提高了聚丙烯(PP)紡粘非織造布的多種性能，包括織物接觸角高達(dá)120°、防紫外指數(shù)122～124和較高的抑菌性，可實際用于醫(yī)療、工業(yè)和戶外等。Zefirov 等[28]將碳酸水溶液中的殼聚糖涂覆在聚丙烯無紡膜的纖維上，發(fā)現(xiàn)殼聚糖中間層的存在可以提高黏附性，從而使纖維具有抗菌性能。胡定軍等[48]將單原子銅抗菌劑與硅烷偶聯(lián)劑混合，通過熔融共混制備抗菌聚丙烯紡絲織物，提高了纖維的熱穩(wěn)定性，對大腸桿菌的抗菌率達(dá)到99.8%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率達(dá)到97.2%，抗病毒活性率達(dá)到96.7%，防霉達(dá)到0級。王輝宇等[49]將有機(jī)抗菌劑與纖維級聚丙烯粉料熔融共混擠出，制備非織造布用抗菌聚丙烯纖維，纖維的斷裂強(qiáng)度為1.9 cN/dtex，斷裂伸長率為325.4%，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率均大于99%，抗菌長效性達(dá)250 d以上。

3.3 抗菌聚丙烯在醫(yī)用材料中的應(yīng)用

日常環(huán)境中存在大量的細(xì)菌和真菌，致使醫(yī)療材料成為抗菌材料應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，無論是傷口敷料還是醫(yī)用耗材、醫(yī)療設(shè)備都應(yīng)保持無菌的狀態(tài)，有利于傷口的愈合和恢復(fù)。Gutiérrez 等[50]將含有殼聚糖的抗菌防霉涂層涂覆在聚丙烯網(wǎng)狀材料中。發(fā)現(xiàn)其對周圍環(huán)境的細(xì)菌有一定的抑制作用，有效避免細(xì)菌黏附到網(wǎng)孔表面，在預(yù)防疝氣的聚丙烯材料中具有潛在的應(yīng)用價值。無機(jī)抗菌劑中高性能的殺菌、抑菌能力使其在醫(yī)用材料中具有較大的發(fā)展空間，Mechta 等[13]開發(fā)了一種兩步法制備具有優(yōu)異透氣性的丙烯酸接枝無紡聚丙烯織物(AA-g-NWPP)，用檸檬酸三鈉還原后的抗菌銀納米粒子(Ag NPs)浸漬固定。當(dāng)銀含量為2 mg/g時，抗菌聚丙烯織物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌均表現(xiàn)出最優(yōu)的抗菌活性，有望用作傷口敷料材料。Medvedev 等[51]利用化學(xué)金屬化方法將Ag NPs 對熔噴聚丙烯布進(jìn)行改性，在纖維表面形成4～14 nm 的微晶。發(fā)現(xiàn)改性后的材料不僅具有較高的抗細(xì)菌和抗真菌活性，且對SARS-CoV-2病毒也存在一定抑制作用，可應(yīng)用于液體/氣體介質(zhì)過濾器材料。Han等[52]研制了一種摻雜陶瓷材料納米氮化硅(Si3N4)的抗菌聚丙烯熔噴無紡布。當(dāng)Si3N4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時，制品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率高達(dá)96%以上。實驗結(jié)果表明該材料還具有一定的疏水功能，可用于制備呼吸器或口罩材料。陳卓等[53]以熔噴聚丙烯樹脂為原料，通過自由基熔融接枝改性制備1-烯丙基乙內(nèi)酰脲接枝聚丙烯(PP-g-AHD)，利用熔體靜電紡絲方法制備功能抗菌聚丙烯纖維。實驗所得的聚丙烯纖維直徑為2～11 μm，纖維之間呈交錯結(jié)構(gòu)且分布均勻，三次氯化后的PP-g-AHD纖維在與大腸桿菌與金黃色葡萄球接觸超30 min后，抗菌效果均超過99%。

目前，具有安全、無毒、不易變形及加工簡單的抗菌聚丙烯材料在市場的利用率逐年增多，相關(guān)制品的研究、開發(fā)與生產(chǎn)也越來越得到重視。隨著人們對生活水平的提高，抗菌聚丙烯材料應(yīng)用范圍也會愈加廣泛。

4 結(jié)語

抗菌聚丙烯材料的開發(fā)與應(yīng)用在國內(nèi)外有良好的發(fā)展前景，隨著抗菌產(chǎn)品應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大，人們的需求量急速增長。高效、廣譜、耐熱的抗菌性能使聚丙烯材料擁有巨大應(yīng)用潛力。目前，結(jié)合抗菌劑機(jī)理發(fā)現(xiàn)，單一種類抗菌劑幾乎不能完全達(dá)到安全穩(wěn)定、高效廣譜的抗菌性能，基于天然抗菌劑的綠色環(huán)保、有機(jī)抗菌劑的加工方便與無機(jī)抗菌劑的耐熱安全，制備的有機(jī)-無機(jī)-天然抗菌復(fù)合材料具有極大的應(yīng)用前景?？咕郾┲苽渲腥源嬖诳咕鷦┡c聚丙烯基體融合不完全或抗菌劑析出的情況，導(dǎo)致抗菌性和長效性差，如何制備粒徑小、金屬穩(wěn)定性高、與聚丙烯基體相容性強(qiáng)的抗菌劑，是抗菌聚丙烯材料的重要研究方向。同時，由于抗菌聚丙烯材料的發(fā)展相比其它功能的聚丙烯相對滯后，同時在包裝材料、纖維制品和醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用影響機(jī)理研究不夠深入，在工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)上存在一定的難度。因此根據(jù)各類抗菌劑的特點，制備多樣化抗菌聚丙烯復(fù)合材料及改進(jìn)抗菌聚丙烯加工工藝是未來亟須解決的問題。