聚氯乙烯人工革抗菌防霉技术应用研究

赵建明

（1.昆山阿基里斯新材料科技有限公司，江苏昆山215300；2.昆山阿喀斯检测科技服务有限公司，江苏昆山215300）

人工革基本结构是高分子材料树脂层和纺织品织物贴合而成的层状结构的复合物。高分子材料树脂可以是聚氯乙烯、聚氨酯、聚烯烃弹性体、硅橡胶、橡塑共混等材料，织物则包括各种平织布、针织布、无纺布，其材质包括尼龙、涤纶、棉和人造棉等。随着工艺技术进步和工业化自动化生产推广，人工革产品生产成本大幅降低，而且产品质量得到了有效提高，在很多日用品领域和工程应用领域都得到了广泛应用[1,2]。

聚氯乙烯人工革是开发应用最早，技术最成熟的人工革，虽然随后分别开发了聚氨酯人工革、聚氨酯合成革等产品，但是聚氯乙烯人工革所具有的高耐水解、耐光老化、耐酸碱、生产技术成熟度高、成本低廉等优点是后期产品所无法超越的，而且随着聚氯乙烯树脂配套助剂材料技术的高速发展，在环保、阻燃、耐寒等性能方面已经全面大幅提升，以超高的性价比牢牢占据了汽车内饰、家具、室内装修等应用市场。

应用聚氯乙烯人工革的环境不可避免会遇到高湿高温的环境，相应的如何在该环境条件下最大限度的保持材料特性不劣化，是必须要综合考量的问题，其中抗菌防霉性能就是要予以重视。在聚氯乙烯人工革的配方体系中，会涉及使用增塑剂、稳定剂、阻燃剂、颜料等各种功能性助剂[3]，这些助剂或许是微生物的营养源，或许不影响微生物的滋生，导致人工革材料表面长霉、变色、龟裂、强度变差，异味，严重直至丧失使用价值。因此在聚氯乙烯人工革生产制造过程中，合理配合抗菌防霉剂，对微生物的繁殖生长能实现有效地控制，杜绝问题发生。

调研发现在塑料制品行业有多项相关的抗菌防霉标准，其中QB/T 4341-2012《抗菌聚氨酯合成革——抗菌性能试验方法和抗菌效果》是针对合成革制定的，工艺上的高度相似性，本篇着重基于QB/T 4341-2012 对聚氯乙烯人工革的实验室抗菌防霉性能进行了一定的研究。

1 抗菌防霉剂简介

抗菌防霉剂主要包括无机抗菌剂、合成有机抗菌剂、天然有机抗菌剂以及有机/无机复合抗菌剂，其特性见下面表1。其中适用于聚氯乙烯人工革产品使用特点的抗菌防霉剂应具备广谱有效，功效持久、低毒或无毒，无刺激过敏，对环境无污染等特点，此外为满足加工工艺，也需要具备200 ℃以上热稳定性以及耐光、耐水、耐摩擦、耐酸碱以及加工分散性优良，不影响产品的基本性能和颜色等特点。从各大类抗菌防霉剂的综合表现性能比对看，无机/有机复合体系更适合聚氯乙烯树脂的加工工艺要求。

表1 抗菌防霉剂介绍[4]Tab.1 Introduction of antibacterial and mildew-proof agents

表2 抗菌率测试标准Tab.2 Testing standards of antibacterial rate

2 实验室抗菌防霉测试方法确定

建立聚氯乙烯人工革及其制品实验室抗菌防霉性模拟测试方法，必须建立有特殊微生物检测能力资质的专门实验室，结合人工革产品的特点，在广泛调研国内外相关标准的基础上，确定本次研究的主要方法和研究研究指标如下：

2.1 抗菌率法

国内外采用抗菌率作为检测判定的主要方法见表2。

2.2 抑菌圈法

将抗菌剂置于已接种待测菌的固体培养基上，通过抗菌剂向培养基内的扩散抑制敏感菌的生长。滤纸抑菌环法可通过试验观察抑菌圈的生成及其直径大小，来判定一种物质是否具有抗菌活性，这一方法具有快速简便的特点。抑菌圈大小不能完全代表抗菌塑料等接触型抗菌材料的抗菌作用强弱。因此，只有在可类比的抗菌剂之间才可用抑菌圈大小的数值比较微生物的敏感性[5]，主要测试标准见表3。

2.3 防霉等级法

国内外采用防霉等级作为检测判定的主要方法见表4。

以上结合聚氯乙烯人工革的特殊要求看来，QB/T 4341-2012 对聚氯乙烯人工革及其制品实验室抗菌防霉性模拟测试方法最为全面和合理。

3 聚氯乙烯人工革验证测试

3.1 聚氯乙烯人工革制样过程

主要试样制备设备如下：

1）搅拌机；

2）涂布装置：间隙厚度精度±0.05 mm；

3）平面离型纸：耐热温度190 ℃以上；

4）电热干燥箱：温度控制范围可满足（250±3）℃。

表3 抑菌圈测试标准Tab.3 Testing standard of inhibition zone

表4 QB/T 4341-2012 防霉等级判定Tab.4 Evaluation of mildew-proof scale in QB/T 4341-2012

表5 聚氯乙烯人工革配方Tab.5 PVC artificial leather formulations

表6 贴膜法细菌菌种Tab.6 Bacterial species used in the sticking membrane method

聚氯乙烯人工革的配方见表5。

按照表5 将各种原材料混合并对混合物进行充分搅拌。

使用调整好间隙（0.50±0.05）mm 的涂布装置将聚氯乙烯混合物均匀涂在平面离型纸上，然后送入温度为（190±1）℃的电热干燥箱内塑化，烘烤时间（120±1）s[4]。

将薄膜和离型纸一并取出，冷却至室温。

使用调整好间隙（0.20±0.05）mm 的涂布装置将聚氯乙烯混合物均匀涂在平面离型纸上，然后将一块150～200 g/m2的T/T 基布轻压贴合，最后送入温度为（190±1）℃）的电热干燥箱内塑化，烘烤时间（120±1）s。

取出冷却后，从离型纸上将聚氯乙烯人工革剥离下来。

从聚氯乙烯人工革上裁取试验所需尺寸的样片候测。

3.2 抗菌测试过程

按照上述方法制作的聚氯乙烯膜作为抗菌防霉试验样品按照QB/T 4341-2012 进行测试。本系列试验主要从聚氯乙烯人工革产品抗菌防霉测试前后的外观变化来进行产品抗菌防霉性的评估和确认。此外还评价了一定条件马丁代尔磨耗对抗菌防霉性劣化的影响。

3.2.1 贴膜法

本方法在符合GB 19489 实验室环境下，按照QB/T 4341-2012 附录A，通过定量接种细菌于试验样和空白样上，用贴膜的方法的使细菌均匀接触样品，经过（24±1）h 培养后，测得2 组样品中的存活菌数，对比并计算出样品的抗细菌率。

抗细菌聚氯乙烯人工革：抗菌率不小于99%；经马丁代尔法摩擦5000 次后，抗菌率不小于90%。

本试验用细菌菌种见表6。

本试验用抗菌试验样品尺寸见表7。

数据处理按照公式1 计算抗菌率：

式中：

R——抗菌率；

B——空白样平均回收菌数，单位为（CFU/片）；

A——抗菌试验样平均回收菌数，单位为（CFU/片）。

试验结果见表8 和表9。

按照GB/T 19089-2012 规定的马丁代尔干法摩擦5000 次[6]后样品贴膜法抗菌试验结果见表9。

3.2.2 抑菌圈法

抑菌圈法在符合GB 19489 实验室环境下，按照QB/T 4341-2012 附录D 主要是对抗菌聚氨酯合成革因加入抗菌剂而可能引起的安全性能问题提供简单的评价方法，其可以涉及包括抗细菌和霉菌的所有抗菌聚氯乙烯人工革及其制品。

表7 贴膜法样品尺寸Tab.7 The sample size used in the sticking membrane method

表8 贴膜法试验结果（马丁代尔测试前）Tab.8 Test result of the sticking membrane method (before Martindale test)

表9 贴膜法试验结果（马丁代尔测试后）Tab.9 Test result of the sticking membrane method (after Martindale test)

表10 抑菌圈法试验结果Tab.10 Test results of the inhibition zone method

将空白样、抗菌聚氨酯合成革试样，各取直径为5 mm 圆形试样（3～6）块。

测试结果若空白样的抑菌圈环宽度D 为0 mm，则判定试验有效，否则判定试验无效，需要重新进行试验。

表11 防霉试验用菌种Tab.11 Mold strains used in the mildew-proof test

表12 抗霉菌试验结果Tab.12 Test results of mildew-proof test

聚氯乙烯人工革抗菌聚氨酯安全性抗菌指标判定依据 为 若 经 按 照 QB/T 4341-2012 附录A、附录B 或附录C 检测具有抗菌作用的聚氯乙烯人工革的抑菌圈环宽度D 不大于5 mm，则判定抗菌作用安全；否则（抑菌圈环宽度D 大于5 mm）判定抗菌作用不安全[2]。具体试验结果见表10。

3.2.3 抗霉菌测试过程

抗霉菌性能试验方法是在实验室环境符合GB 19489下，按照QB/T 4341-2012 附录C 规定将一定量的孢子悬液喷在抗菌试验样和培养基上，通过直接观测长霉程度来评价聚氨酯合成革中使用的具有抗霉菌功能的材料的抗霉菌性能。试验用菌种见表11，试验结果见表12。

4 结论

QB/T 4341-2012《抗菌聚氨酯合成革——抗菌性能试验方法和抗菌效果》可以用于评价聚氯乙烯人工革的抗菌防霉性能。选择高效、低毒、安全、广谱抗菌防霉剂组合，可以设计制造加工满足QB/T 4341-2012 各试验条件的聚氯乙烯人工革。本文还就模拟聚氯乙烯人工革产品预期寿命期间抗菌防霉性能有效保持性，用马丁代尔干式摩擦对聚氯乙烯人工革抗菌防霉性能方面的实验室加速劣化情况做了评价。