建筑材料抗菌防霉检测技术现状

关红艳 崔跃红 郭中宝 梅一飞

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024）

建筑材料抗菌防霉检测技术现状

关红艳 崔跃红 郭中宝 梅一飞

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024）

概述了国内外建材产品抗菌性能和防霉性能的常用检测方法，并介绍了常用标准的测试要点、应用范围及其优缺点，同时对建筑材料抗菌防霉测试过程中存在的问题和发展方向进行了总结。

建筑材料；抗菌性能；防霉性能；检测技术

1 前 言

1998年底，中国科学院理化技术研究所和海尔集团合作推出系列抗菌家电，开启了抗菌产业在中国的发展。2003年SARS事件，引发了公众对致病微生物的恐慌情绪，消费者对各种日用品的功能性提出了更高的要求，具有抗菌防霉功能的建材产品也逐渐被市场所认可。截至目前，抗菌相关产品在中国已经发展成为一个年产值近千亿的新兴产业。建材行业中，抗菌防霉技术在油漆、涂料、装饰板、门窗、卫生间用具及水处理用抗菌冷却水塔、塑料管、树脂等诸多领域均得到了广泛应用。对于日用抗菌产品的抗菌防霉性能检测，最早发展于日本和美国等发达国家，尤其在纺织品抗菌性能检测领域[1]，早在1958年美国就制定了第一个抗菌性能定性检测方法AATCC90[2]，之后又陆续发展了奎因法、吸收法、震荡法等各种定量检测方法，多年来又对各种方法的实验细节进行了逐步修改和完善。我国抗菌和防霉性能的检测技术发展较晚，目前在众多抗菌制品检测技术和标准中发展相对较完善的是抗菌纺织品领域。建材行业中的防霉抗菌涂料、塑料、陶瓷等领域也有相关标准对其防霉抗菌性能进行评价，但其中大多数为行业标准，国家统一标准较少。

本文就国内外建筑材料的防霉抗菌检测方法和相关标准进行了介绍，旨在为建材产品的防霉抗菌评价检测技术的进一步发展完善提供借鉴。

2 建筑材料抗菌防霉检测方法概况

由于建材产品与人们的健康生活息息相关，近年来具有抗菌防霉等功能的产品越来越受到广大研发人员和生产企业的关注。以涂料为例，本文通过知网检索系统对抗菌防霉涂料领域近十年来申请专利的数据进行了统计（见图1），结果显示近年来抗菌涂料产品相关技术研发专利呈几何级数增长。现阶段抗菌防霉建材产品作为一种新型环保功能型产品，其发展时间相对较短，其中个别产品的作用形式也比较特殊，目前对其性能的评价表征仍不完善。

图1 抗菌防霉涂料产品近十年来申请专利情况

查询国内外相关标准发现，建筑材料抗菌性能检测方法不如抗菌纺织品的检测标准成熟，但是抗菌塑料、涂料、陶瓷、玻璃也均有相对应的行业标准进行评价。目前为止，抗菌性能的检测主要有奎因法、吸收法、震荡烧瓶法、贴膜法、抑菌环法（晕圈法）等[3]。在抗菌塑料、陶瓷、涂料、板材等建材产品检测领域应用的抗菌检测方法有贴膜法、吸收法、振荡烧瓶法和抑菌环法。贴膜法是日本工业标准JIS Z 2801-2000[4]提出的试验方法，其主要原理是将抗菌产品制成一定面积的试样，同时制备相同大小的参比片，在试样和参比片的表面滴加一定量的菌液使之在试片上铺展成膜，并在菌膜上覆盖PE薄膜；试样和参比片在37℃恒温条件下保存18～24小时，用磷酸缓冲液将菌液洗脱后取一定体积的洗脱液在营养琼脂上进行培养一定时间，采用菌落计数法计算生存菌落数；最后通过试样与参比片的菌落数差值评价抗菌产品的抗菌性能[5]。贴膜法更适用于样品表面平整光滑、厚度较小的抗菌材料的抗菌性能测定，目前在国内外建材相关标准中也应用最为广泛。

霉菌在平板上生长时，会分化为气生菌丝体和营养菌丝体，而且会向外扩散几倍的体积，因此很难通过菌液平板计数的方法对其结果定量，只能肉眼观察或用显微镜观察其菌丝的生长情况，通过平行试验和空白试验的对比来获得一个定性的防霉效果，一般用防霉等级来表征。日本早在1953年就以通产大臣的名义制定了JISZ2911《耐霉菌性能试验方法》，英国于1989年制定了建筑内墙涂料和外墙涂料的防霉试验方法及长霉等级标准[6]。我国第一个正式的国家防霉试验标准是GB/T1741-1979《漆膜耐霉菌测定法》[7]。目前国内外相关标准中防霉菌性能的检测主要通过培养皿法和悬挂法进行，在建材产品中应用更广的是培养皿法。这是因为培养皿法每个样品都相对独立，互不干扰，节省空间，但是其需要充分的无机盐培养基保持湿度；而悬挂法在多个样品同时试验时需要多个潮湿箱并占据大量的空间，可操作性较差。此外，建材产品防霉菌性能的检测周期一般为28天，这是由于一般样品培养14天与培养18天防霉效果相差较大，但超过28天之后，培养时间对防霉效果的影响已相对较小。

3 建筑材料抗菌防霉检测技术

3.1 建筑材料抗菌检测技术

表1所示为建筑材料抗菌性能检测相关标准情况。由表中可以看到，目前建材产品的抗菌性能检测多选用金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌，QB/T4341-2012[8]在此基础上增加了肺炎克雷伯氏菌，ISO846-1997[9]采用了铜绿假单胞菌。其中，金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性菌中抵抗力最强的致病菌。大肠埃希氏菌、肺炎克雷伯氏菌和铜绿假单胞菌均属于革兰氏阴性菌，大肠埃希氏菌虽非致病菌，但在日常生活中分布相当广泛；肺炎克雷伯氏菌存在于人体肠道和呼吸道等部位，可引起支气管炎、肺炎、泌尿系和创伤感染；铜绿假单胞菌存在于土壤、尘埃、水和少数人体肠道中，正常情况下一般不致病，但当机体抵抗力低下时可致病也可引起病人死亡。除以上四种菌种外，现行多数标准规定了检测过程中可根据产品自身特性选择增加其他测试菌种。

在建材产品的抗菌性能表征方面，由表中可以看到，国外的抗菌性能测试相关标准JISZ2801∶2000、ISO 22196-2011[10]，以及国内新制定的GB/T 31402-2015[11]均采用抗菌活性来表征产品的抗菌性能（抗菌活性的定义如式1所示），国内系列标准均采用抗菌效率和抗菌效率耐久性指标来表征产品的抗菌性能。此外，QB/T 4341-2012规定了可用抑菌圈环宽度指标来表征抗菌聚氨酯合成革中由于抗菌剂的引入可能引起的安全性问题。

抗菌活性=Log（未经抗菌处理试样接种细菌后24h菌落数/经抗菌处理试样接种细菌后24h的菌落数）

表1 建筑材料抗菌性能检测相关标准情况

3.2建筑材料防霉检测技术

表2所示为建筑材料防霉性能检测相关标准情况。由表中可以看到，针对不同的建材产品，相关标准选用了不同的菌种，这是由不同菌种的分布广泛性、生态特征稳定性、菌种对材料的侵蚀性，以及菌种之间是否有相互抑制作用等因素决定的。但是所有建材产品中均使用了黑曲霉和球毛壳霉，这是因为黑曲霉在树脂、涂层、塑料等多种材料上均能大量生长，而球毛壳霉是环境中令人不快发霉气味的主要来源。现行标准对建材产品抗霉菌性能的表征主要通过培养皿法进行，仅在GB/T 1741-2007[22]中规定了对于大件样品和不规则样品可以用悬挂法进行检测。在试件长霉的情况下，所有功能性建材产品的防霉菌性能均依据其长霉面积进行划分，进而通过防霉等级来定性表征，但是对于长霉试件表面的霉菌种类及其生长形态等信息均没有进一步的检测进行分析说明。

4 抗菌防霉建材产品及其检测技术的发展趋势

根据本文对建材领域涂料、玻璃、塑料等产品相关标准抗菌和防霉性能检测技术的分析结果显示，目前在建材产品的抗菌效率定量检测和防霉等级定性分析过程中尚存在以下问题亟待解决：

1）建材产品抗菌性能检测对照样品不统一。目前建材行业标准中的抗细菌率主要是通过试样与对照样的回收菌落数来计算的。而实际检测过程发现，菌种在对照样品（未添加抗菌剂的建材产品）培养过程中，其生长量可能达100～1000倍，在不同的对照样上菌落增长倍数相差可达10倍。而目前国内相关行业标准中对对照样品的控制做的并不好，导致各机构的检测结果重复性和再现性较低。

2）试验用菌种活性对测试结果的影响。抗菌检测主要针对菌种活性较强时样品的抗菌效果，要在菌种活性较强时才能反映产品的真实抗菌性能。同时由于菌种本身的变异性，活化代数越多，菌种越不稳定。一般食品/药品领域检测过程中要求菌种使用代数小于5代，使用半年后更换原始菌种。现行的建材产品抗菌和防霉性能检测标准中，多数对菌种的使用代数并未做出明确规定。而由于不同检测机构使用不同的微生物、不同的活化代数，导致实验室之间检测结果差异较大。

表2 建筑材料防霉性能检测相关标准情况

3）建材产品抗菌性能检测方法的局限性。现行建材产品抗菌性能检测过程多使用贴膜法。而贴膜法主要用于固体表面平整光滑、厚度较小的抗菌材料的抗菌性能测定。对于无规则形状的样品，如多孔结构、表面凹凸不平、纤维状等具有特殊结构的抗菌建材产品则不能适用，需要进一步完善。

4）产品防霉性能检测的定量化是未来防霉检测技术发展的一大挑战。

5 结 语

本文对建材产品抗菌性能和防霉性能检测方法和国内外相关标准进行了综述。现行建材行业相关标准对产品抗菌性能的检测主流方法是贴膜，吸收法和抑菌环法也有应用，对其抗菌效果主要通过抗菌活性、抗菌效率、抗菌耐久性和抗菌安全性能来表征。现行标准对不同的建材产品针对其特性选用不同的霉菌菌种，但对防霉菌性能和防霉菌耐久性的标准均通过防霉等级来定性表征。此外，本文对现行标准执行过程中存在的问题进行了讨论，提出未来建材领域抗菌防霉检测标准需解决的问题主要有：1）统一抗菌防霉性能检测用对照样品；2）标准化产品抗菌防霉检测过程中的菌种代数；3）进一步完善抗菌检测的试验方法，根据产品的特性和使用要求选用合适的方法进行检测；4）防霉性能检测技术的定量化。

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[3]董素梅．鞋材抗菌防霉性能检测方法的研究与改进[D]．西安：陕西科技大学,2012．

[4]JIS Z2801-2000．Antimicrobial products—Test for antimicrobial activity and efficacy [S]．

[5]王静,冀志江,金宗哲,梁金生,王继梅．抗菌功能建材抗菌性能评价[J]．中国建材,2004,(2):6-12．

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[7]GB/T1741-1979．漆膜耐霉菌测定法[S]．

[8]QB/T4341-2012,抗菌聚氨酯合成革——抗菌性能试验方法和抗菌效果[S]．

[9]ISO846-1997．Plastics-Evaluation of the Action of Microo rganisms[S]．

[10]ISO22196-2011．Measurement of antibacterial activityo nplasticsan do the rnon-porous surfaces[S]．

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[28]JIS Z2911-2010．Methods of test for fungus resistance[S]．

Current testing techniques for antibacterial and antifungal performance of building materials

The commonly used testing techniques of antibacterial and antifungal performance for building materials were summarized herein．Then main points,application range and relative merits of the standards were introduced．Subsequently,limitations and development of the testing technique was concluded．

building materials；antibacterial performance；antifungal performance；testing technique

TU5;X502文献辨识码：B

1003-8965(2017)01-0001-04