一种抗白色念珠菌聚丙烯材料的研究

吴国峰，雷 亮，徐昌竹，俞 飞，胡佳旭，罗忠富

（金发科技股份有限公司企业技术中心，塑料改性与加工国家工程实验室，广东广州 510663）

聚丙烯因其来源广泛，易于加工，被广泛地应用注塑成为汽车、家电、生产用品等制件［1-3］。聚丙烯材料制成的制件还可应用于医疗健康行业，医疗健康产品除了需要材料具备一定的力学性能外，还需要材料对常见的致病菌具有一定的抵抗作用［4-5］。常见的致病菌有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等。金黄色葡萄球菌隶属于葡萄球菌，是革兰氏阳性菌的代表，在显微镜下直径约为1μm，其菌落形成葡萄串状，广泛分布于环境、动物、人的皮肤和粘膜等各种环境，被称为侵袭性致病菌［6］。该菌可引起从轻度皮肤和软组织感染、食物中毒到骨髓炎、心内膜炎和中毒性休克综合症等严重疾病［7］。大肠杆菌属于肠杆菌科，是革兰氏阴性菌，可在有氧和厌氧条件下生长，无芽孢，带有周生鞭毛，能运动［8］。大肠杆菌是常见的人类病原体之一，可引起人类多种疾病，如腹泻、尿路感染和败血症等［9-10］。

周转箱，也称为物流箱，广泛用于机械、汽车、家电、轻工、电子等行业，能耐酸耐碱、耐油污，无毒无味，可用于盛放食品等，清洁方便，零件周转便捷、堆放整齐，便于管理。其合理的设计、优良的品质，适用于工厂物流中的运输、配送、储存、流通加工等环节。针对婴儿、妇科等医用制件，如图1展示的医用周转箱，还需要对白色念珠菌具有一定的抵抗作用。

图1 医用抗菌周转箱Fig.1 Medical antibacterial turnover box

白色念珠菌是一种真菌，通常存在于正常人口腔、上呼吸道、肠道及阴道，一般在正常机体中数量少，不引起疾病，当机体免疫功能或一般防御力下降或正常菌群相互制约作用失调，则本菌大量繁殖并改变生长形式（芽生菌丝相）侵入细胞引起疾病。目前针对聚丙烯材料对白色念珠菌的抗菌效果鲜有报道，本文开发出一种不仅具有抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌，且具有抗白色念珠菌的聚丙烯复合材料，具有较高的应用价值。

1 实验部分

1.1 实验原料

聚丙烯树脂：PP1，熔体流动速率为28g/10min，中沙石化；PP2，熔体流动速率为10g/10min，兰州石化；加工助剂：主抗氧剂1010，辅助抗氧剂168，山东三丰化工；抗菌助剂：银离子抗菌剂IONPURE IPS3，日本石冢硝子；有机防霉剂，MR-101，广东汇鑫化工。

1.2 实验设备及测试仪器

双螺杆挤出机：SHJ-30型，南京瑞亚高聚物装备有限公司；注塑机：B-920型，浙江海天注塑机有限公司；

1.3 试样制备

按一定比例称量原料，用高混机混合均匀，然后在190～220 ℃条件下经双螺杆挤出机挤出造粒，在200℃条件下注塑（工艺参数见表1）成所需测试的100×100×2 mm方板用于性能测试。

表1 注塑工艺参数Table 1 Injection molding parameter

1.4 性能测试

抗菌性能：按照GB/T 31402-2015《塑料 塑料表面抗菌性能试验方法》进行抗菌性能测试。

2 结果与讨论

2.1 抗菌剂对改性聚丙烯材料抗菌效果的影响

将抗菌剂、PP1、PP2、色粉、抗氧剂按表2配方组成进行共混、挤出，制备得到蓝色抗菌聚丙烯材料。

表2 不同抗菌剂含量的配方组成Table 2 Formula composition of polypropylene material with different content of antibacterial agent

将制得的样品制备成样条，进行抗菌测试，结果见表3。从表3可以看出，提高抗菌剂含量对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有有效抗菌的作用，但对白色念珠菌效果并未达到客户的要求（＞99%），主要是因为该材料使用的为蓝色色相色粉，蓝相色粉中含有较高的Cl-离子，可以与抗菌剂中的Ag+发生反应，从而降低抗菌剂的抗菌效果，所以抗菌效果未达到预期。

表3 抗菌剂含量对抗菌率的影响Table 3 Effect of antibacterial agent content on antibacterial rate

2.2 防霉剂对改性聚丙烯材料抗菌效果的影响

将防霉剂、PP1、PP2、色粉、抗氧剂按表4配方组成进行共混、挤出，制备得到蓝色抗菌聚丙烯材料。

表4 不同防霉剂含量聚丙烯材料的配方组成Table 4 Formula composition of polypropylene material with different content of mildew inhibitor

将制得的样品制备成样条，进行抗菌测试，结果见表5。从表5可以看出，提高防霉剂添加量对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌都具有较好的抗菌效果，因为防霉剂主要的成分为含氮杂环类有机物，与蓝色色粉中的卤素离子不发生反应，故将防霉剂含量提高至0.5%以上，即可达到抗菌效果＞99%的效果。

表5 防霉剂含量对抗菌率的影响Table 5 Effect of mildew inhibitor content on antibacterial rate

2.3 色粉对改性聚丙烯材料抗菌效果的影响

由上述抗菌剂和防霉剂及对蓝色聚丙烯材料的抗菌效果结果来看，色粉对抗菌效果有一定的影响。因此，进一步考察了色粉类型对改性聚丙烯材料抗菌效果的影响。将不同色粉、PP1、PP2、抗菌剂、抗氧剂按表6配方组成进行共混、挤出，制备得到不同颜色抗菌聚丙烯材料。

表6 不同颜色抗菌聚丙烯材料的配方组成Table 6 Formula composition of antibacterial polypropylene material with different color

将制得的样品制备成样条，进行抗菌测试，结果见7。从表7可以看出，在常用的色粉当中，除了酞青蓝与酞青绿之外，其余色粉都对材料的抗菌效果无明显副作用，这是因为酞青蓝与酞青绿中分别含有Cl-与Br-，可以和抗菌剂中的Ag+发生反应，降低抗菌剂的抗菌作用，尤其是对白色念珠菌的抗菌效果。针对两种比较特殊的颜色，可以使用有机防霉剂来提高材料的抗菌效果。

表7 色粉类型对抗菌率的影响Table 7 Effect of toner type on antibacterial rate

3 结论

本研究采用银离子抗菌剂和有机防霉剂，制备了不同颜色的抗菌聚丙烯材料，考察了抗菌剂和防霉剂含量及色粉类型对抗菌效果的影响。结果表明，银离子抗菌剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有优异的抗菌效果，但在含有卤素的色粉材料中，因卤素粒子会与抗菌剂中的Ag+发生反应，从而降低材料的抗菌效果，对白色念珠菌抗菌效果较差。采用含氮杂环有机防霉剂对含卤素色粉的材料仍具有优异的抗菌效果。