建筑材料抗菌防霉檢測技術現狀

關紅艷 崔躍紅 郭中寶 梅一飛

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京100024）

建筑材料抗菌防霉檢測技術現狀

關紅艷 崔躍紅 郭中寶 梅一飛

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京100024）

概述了國內外建材產品抗菌性能和防霉性能的常用檢測方法，并介紹了常用標準的測試要點、應用范圍及其優缺點，同時對建筑材料抗菌防霉測試過程中存在的問題和發展方向進行了總結。

建筑材料；抗菌性能；防霉性能；檢測技術

1 前 言

1998年底，中國科學院理化技術研究所和海爾集團合作推出系列抗菌家電，開啟了抗菌產業在中國的發展。2003年SARS事件，引發了公眾對致病微生物的恐慌情緒，消費者對各種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產品也逐漸被市場所認可。截至目前，抗菌相關產品在中國已經發展成為一個年產值近千億的新興產業。建材行業中，抗菌防霉技術在油漆、涂料、裝飾板、門窗、衛生間用具及水處理用抗菌冷卻水塔、塑料管、樹脂等諸多領域均得到了廣泛應用。對于日用抗菌產品的抗菌防霉性能檢測，最早發展于日本和美國等發達國家，尤其在紡織品抗菌性能檢測領域[1]，早在1958年美國就制定了第一個抗菌性能定性檢測方法AATCC90[2]，之后又陸續發展了奎因法、吸收法、震蕩法等各種定量檢測方法，多年來又對各種方法的實驗細節進行了逐步修改和完善。我國抗菌和防霉性能的檢測技術發展較晚，目前在眾多抗菌制品檢測技術和標準中發展相對較完善的是抗菌紡織品領域。建材行業中的防霉抗菌涂料、塑料、陶瓷等領域也有相關標準對其防霉抗菌性能進行評價，但其中大多數為行業標準，國家統一標準較少。

本文就國內外建筑材料的防霉抗菌檢測方法和相關標準進行了介紹，旨在為建材產品的防霉抗菌評價檢測技術的進一步發展完善提供借鑒。

2 建筑材料抗菌防霉檢測方法概況

由于建材產品與人們的健康生活息息相關，近年來具有抗菌防霉等功能的產品越來越受到廣大研發人員和生產企業的關注。以涂料為例，本文通過知網檢索系統對抗菌防霉涂料領域近十年來申請專利的數據進行了統計（見圖1），結果顯示近年來抗菌涂料產品相關技術研發專利呈幾何級數增長。現階段抗菌防霉建材產品作為一種新型環保功能型產品，其發展時間相對較短，其中個別產品的作用形式也比較特殊，目前對其性能的評價表征仍不完善。

圖1 抗菌防霉涂料產品近十年來申請專利情況

查詢國內外相關標準發現，建筑材料抗菌性能檢測方法不如抗菌紡織品的檢測標準成熟，但是抗菌塑料、涂料、陶瓷、玻璃也均有相對應的行業標準進行評價。目前為止，抗菌性能的檢測主要有奎因法、吸收法、震蕩燒瓶法、貼膜法、抑菌環法（暈圈法）等[3]。在抗菌塑料、陶瓷、涂料、板材等建材產品檢測領域應用的抗菌檢測方法有貼膜法、吸收法、振蕩燒瓶法和抑菌環法。貼膜法是日本工業標準JIS Z 2801-2000[4]提出的試驗方法，其主要原理是將抗菌產品制成一定面積的試樣，同時制備相同大小的參比片，在試樣和參比片的表面滴加一定量的菌液使之在試片上鋪展成膜，并在菌膜上覆蓋PE薄膜；試樣和參比片在37℃恒溫條件下保存18～24小時，用磷酸緩沖液將菌液洗脫后取一定體積的洗脫液在營養瓊脂上進行培養一定時間，采用菌落計數法計算生存菌落數；最后通過試樣與參比片的菌落數差值評價抗菌產品的抗菌性能[5]。貼膜法更適用于樣品表面平整光滑、厚度較小的抗菌材料的抗菌性能測定，目前在國內外建材相關標準中也應用最為廣泛。

霉菌在平板上生長時，會分化為氣生菌絲體和營養菌絲體，而且會向外擴散幾倍的體積，因此很難通過菌液平板計數的方法對其結果定量，只能肉眼觀察或用顯微鏡觀察其菌絲的生長情況，通過平行試驗和空白試驗的對比來獲得一個定性的防霉效果，一般用防霉等級來表征。日本早在1953年就以通產大臣的名義制定了JISZ2911《耐霉菌性能試驗方法》，英國于1989年制定了建筑內墻涂料和外墻涂料的防霉試驗方法及長霉等級標準[6]。我國第一個正式的國家防霉試驗標準是GB/T1741-1979《漆膜耐霉菌測定法》[7]。目前國內外相關標準中防霉菌性能的檢測主要通過培養皿法和懸掛法進行，在建材產品中應用更廣的是培養皿法。這是因為培養皿法每個樣品都相對獨立，互不干擾，節省空間，但是其需要充分的無機鹽培養基保持濕度；而懸掛法在多個樣品同時試驗時需要多個潮濕箱并占據大量的空間，可操作性較差。此外，建材產品防霉菌性能的檢測周期一般為28天，這是由于一般樣品培養14天與培養18天防霉效果相差較大，但超過28天之后，培養時間對防霉效果的影響已相對較小。

3 建筑材料抗菌防霉檢測技術

3.1 建筑材料抗菌檢測技術

表1所示為建筑材料抗菌性能檢測相關標準情況。由表中可以看到，目前建材產品的抗菌性能檢測多選用金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌，QB/T4341-2012[8]在此基礎上增加了肺炎克雷伯氏菌，ISO846-1997[9]采用了銅綠假單胞菌。其中，金黃色葡萄球菌是革蘭氏陽性菌中抵抗力最強的致病菌。大腸埃希氏菌、肺炎克雷伯氏菌和銅綠假單胞菌均屬于革蘭氏陰性菌，大腸埃希氏菌雖非致病菌，但在日常生活中分布相當廣泛；肺炎克雷伯氏菌存在于人體腸道和呼吸道等部位，可引起支氣管炎、肺炎、泌尿系和創傷感染；銅綠假單胞菌存在于土壤、塵埃、水和少數人體腸道中，正常情況下一般不致病，但當機體抵抗力低下時可致病也可引起病人死亡。除以上四種菌種外，現行多數標準規定了檢測過程中可根據產品自身特性選擇增加其他測試菌種。

在建材產品的抗菌性能表征方面，由表中可以看到，國外的抗菌性能測試相關標準JISZ2801∶2000、ISO 22196-2011[10]，以及國內新制定的GB/T 31402-2015[11]均采用抗菌活性來表征產品的抗菌性能（抗菌活性的定義如式1所示），國內系列標準均采用抗菌效率和抗菌效率耐久性指標來表征產品的抗菌性能。此外，QB/T 4341-2012規定了可用抑菌圈環寬度指標來表征抗菌聚氨酯合成革中由于抗菌劑的引入可能引起的安全性問題。

抗菌活性=Log（未經抗菌處理試樣接種細菌后24h菌落數/經抗菌處理試樣接種細菌后24h的菌落數）

表1 建筑材料抗菌性能檢測相關標準情況

3.2建筑材料防霉檢測技術

表2所示為建筑材料防霉性能檢測相關標準情況。由表中可以看到，針對不同的建材產品，相關標準選用了不同的菌種，這是由不同菌種的分布廣泛性、生態特征穩定性、菌種對材料的侵蝕性，以及菌種之間是否有相互抑制作用等因素決定的。但是所有建材產品中均使用了黑曲霉和球毛殼霉，這是因為黑曲霉在樹脂、涂層、塑料等多種材料上均能大量生長，而球毛殼霉是環境中令人不快發霉氣味的主要來源。現行標準對建材產品抗霉菌性能的表征主要通過培養皿法進行，僅在GB/T 1741-2007[22]中規定了對于大件樣品和不規則樣品可以用懸掛法進行檢測。在試件長霉的情況下，所有功能性建材產品的防霉菌性能均依據其長霉面積進行劃分，進而通過防霉等級來定性表征，但是對于長霉試件表面的霉菌種類及其生長形態等信息均沒有進一步的檢測進行分析說明。

4 抗菌防霉建材產品及其檢測技術的發展趨勢

根據本文對建材領域涂料、玻璃、塑料等產品相關標準抗菌和防霉性能檢測技術的分析結果顯示，目前在建材產品的抗菌效率定量檢測和防霉等級定性分析過程中尚存在以下問題亟待解決：

1）建材產品抗菌性能檢測對照樣品不統一。目前建材行業標準中的抗細菌率主要是通過試樣與對照樣的回收菌落數來計算的。而實際檢測過程發現，菌種在對照樣品（未添加抗菌劑的建材產品）培養過程中，其生長量可能達100～1000倍，在不同的對照樣上菌落增長倍數相差可達10倍。而目前國內相關行業標準中對對照樣品的控制做的并不好，導致各機構的檢測結果重復性和再現性較低。

2）試驗用菌種活性對測試結果的影響。抗菌檢測主要針對菌種活性較強時樣品的抗菌效果，要在菌種活性較強時才能反映產品的真實抗菌性能。同時由于菌種本身的變異性，活化代數越多，菌種越不穩定。一般食品/藥品領域檢測過程中要求菌種使用代數小于5代，使用半年后更換原始菌種。現行的建材產品抗菌和防霉性能檢測標準中，多數對菌種的使用代數并未做出明確規定。而由于不同檢測機構使用不同的微生物、不同的活化代數，導致實驗室之間檢測結果差異較大。

表2 建筑材料防霉性能檢測相關標準情況

3）建材產品抗菌性能檢測方法的局限性。現行建材產品抗菌性能檢測過程多使用貼膜法。而貼膜法主要用于固體表面平整光滑、厚度較小的抗菌材料的抗菌性能測定。對于無規則形狀的樣品，如多孔結構、表面凹凸不平、纖維狀等具有特殊結構的抗菌建材產品則不能適用，需要進一步完善。

4）產品防霉性能檢測的定量化是未來防霉檢測技術發展的一大挑戰。

5 結 語

本文對建材產品抗菌性能和防霉性能檢測方法和國內外相關標準進行了綜述。現行建材行業相關標準對產品抗菌性能的檢測主流方法是貼膜，吸收法和抑菌環法也有應用，對其抗菌效果主要通過抗菌活性、抗菌效率、抗菌耐久性和抗菌安全性能來表征。現行標準對不同的建材產品針對其特性選用不同的霉菌菌種，但對防霉菌性能和防霉菌耐久性的標準均通過防霉等級來定性表征。此外，本文對現行標準執行過程中存在的問題進行了討論，提出未來建材領域抗菌防霉檢測標準需解決的問題主要有：1）統一抗菌防霉性能檢測用對照樣品；2）標準化產品抗菌防霉檢測過程中的菌種代數；3）進一步完善抗菌檢測的試驗方法，根據產品的特性和使用要求選用合適的方法進行檢測；4）防霉性能檢測技術的定量化。

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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文獻辨識碼：B

1003-8965(2017)01-0001-04