一種抗白色念珠菌聚丙烯材料的研究

吳國峰，雷 亮，徐昌竹，俞 飛，胡佳旭，羅忠富

（金發科技股份有限公司企業技術中心，塑料改性與加工國家工程實驗室，廣東廣州 510663）

聚丙烯因其來源廣泛，易于加工，被廣泛地應用注塑成為汽車、家電、生產用品等制件［1-3］。聚丙烯材料制成的制件還可應用于醫療健康行業，醫療健康產品除了需要材料具備一定的力學性能外，還需要材料對常見的致病菌具有一定的抵抗作用［4-5］。常見的致病菌有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等。金黃色葡萄球菌隸屬于葡萄球菌，是革蘭氏陽性菌的代表，在顯微鏡下直徑約為1μm，其菌落形成葡萄串狀，廣泛分布于環境、動物、人的皮膚和粘膜等各種環境，被稱為侵襲性致病菌［6］。該菌可引起從輕度皮膚和軟組織感染、食物中毒到骨髓炎、心內膜炎和中毒性休克綜合癥等嚴重疾病［7］。大腸桿菌屬于腸桿菌科，是革蘭氏陰性菌，可在有氧和厭氧條件下生長，無芽孢，帶有周生鞭毛，能運動［8］。大腸桿菌是常見的人類病原體之一，可引起人類多種疾病，如腹瀉、尿路感染和敗血癥等［9-10］。

周轉箱，也稱為物流箱，廣泛用于機械、汽車、家電、輕工、電子等行業，能耐酸耐堿、耐油污，無毒無味，可用于盛放食品等，清潔方便，零件周轉便捷、堆放整齊，便于管理。其合理的設計、優良的品質，適用于工廠物流中的運輸、配送、儲存、流通加工等環節。針對嬰兒、婦科等醫用制件，如圖1 展示的醫用周轉箱，還需要對白色念珠菌具有一定的抵抗作用。

圖1 醫用抗菌周轉箱Fig.1 Medical antibacterial turnover box

白色念珠菌是一種真菌，通常存在于正常人口腔、上呼吸道、腸道及陰道，一般在正常機體中數量少，不引起疾病，當機體免疫功能或一般防御力下降或正常菌群相互制約作用失調，則本菌大量繁殖并改變生長形式（芽生菌絲相）侵入細胞引起疾病。目前針對聚丙烯材料對白色念珠菌的抗菌效果鮮有報道，本文開發出一種不僅具有抗金黃色葡萄球菌、大腸桿菌，且具有抗白色念珠菌的聚丙烯復合材料，具有較高的應用價值。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

聚丙烯樹脂：PP1，熔體流動速率為28g/10min，中沙石化；PP2，熔體流動速率為10g/10min，蘭州石化；加工助劑：主抗氧劑1010，輔助抗氧劑168，山東三豐化工；抗菌助劑：銀離子抗菌劑IONPURE IPS3，日本石冢硝子；有機防霉劑，MR-101，廣東匯鑫化工。

1.2 實驗設備及測試儀器

雙螺桿擠出機：SHJ-30 型，南京瑞亞高聚物裝備有限公司；注塑機：B-920 型，浙江海天注塑機有限公司；

1.3 試樣制備

按一定比例稱量原料，用高混機混合均勻，然后在190～220 ℃條件下經雙螺桿擠出機擠出造粒，在200℃條件下注塑（工藝參數見表1）成所需測試的100×100×2 mm 方板用于性能測試。

表1 注塑工藝參數Table 1 Injection molding parameter

1.4 性能測試

抗菌性能：按照GB/T 31402-2015《塑料 塑料表面抗菌性能試驗方法》進行抗菌性能測試。

2 結果與討論

2.1 抗菌劑對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

將抗菌劑、PP1、PP2、色粉、抗氧劑按表2 配方組成進行共混、擠出，制備得到藍色抗菌聚丙烯材料。

表2 不同抗菌劑含量的配方組成Table 2 Formula composition of polypropylene material with different content of antibacterial agent

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結果見表3。從表3 可以看出，提高抗菌劑含量對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有有效抗菌的作用，但對白色念珠菌效果并未達到客戶的要求（＞99%），主要是因為該材料使用的為藍色色相色粉，藍相色粉中含有較高的Cl-離子，可以與抗菌劑中的Ag+發生反應，從而降低抗菌劑的抗菌效果，所以抗菌效果未達到預期。

表3 抗菌劑含量對抗菌率的影響Table 3 Effect of antibacterial agent content on antibacterial rate

2.2 防霉劑對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

將防霉劑、PP1、PP2、色粉、抗氧劑按表4 配方組成進行共混、擠出，制備得到藍色抗菌聚丙烯材料。

表4 不同防霉劑含量聚丙烯材料的配方組成Table 4 Formula composition of polypropylene material with different content of mildew inhibitor

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結果見表5。從表5 可以看出，提高防霉劑添加量對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌都具有較好的抗菌效果，因為防霉劑主要的成分為含氮雜環類有機物，與藍色色粉中的鹵素離子不發生反應，故將防霉劑含量提高至0.5%以上，即可達到抗菌效果＞99%的效果。

表5 防霉劑含量對抗菌率的影響Table 5 Effect of mildew inhibitor content on antibacterial rate

2.3 色粉對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響

由上述抗菌劑和防霉劑及對藍色聚丙烯材料的抗菌效果結果來看，色粉對抗菌效果有一定的影響。因此，進一步考察了色粉類型對改性聚丙烯材料抗菌效果的影響。將不同色粉、PP1、PP2、抗菌劑、抗氧劑按表6 配方組成進行共混、擠出，制備得到不同顏色抗菌聚丙烯材料。

表6 不同顏色抗菌聚丙烯材料的配方組成Table 6 Formula composition of antibacterial polypropylene material with different color

將制得的樣品制備成樣條，進行抗菌測試，結果見7。從表7 可以看出，在常用的色粉當中，除了酞青藍與酞青綠之外，其余色粉都對材料的抗菌效果無明顯副作用，這是因為酞青藍與酞青綠中分別含有Cl-與Br-，可以和抗菌劑中的Ag+發生反應，降低抗菌劑的抗菌作用，尤其是對白色念珠菌的抗菌效果。針對兩種比較特殊的顏色，可以使用有機防霉劑來提高材料的抗菌效果。

表7 色粉類型對抗菌率的影響Table 7 Effect of toner type on antibacterial rate

3 結論

本研究采用銀離子抗菌劑和有機防霉劑，制備了不同顏色的抗菌聚丙烯材料，考察了抗菌劑和防霉劑含量及色粉類型對抗菌效果的影響。結果表明，銀離子抗菌劑對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有優異的抗菌效果，但在含有鹵素的色粉材料中，因鹵素粒子會與抗菌劑中的Ag+ 發生反應，從而降低材料的抗菌效果，對白色念珠菌抗菌效果較差。采用含氮雜環有機防霉劑對含鹵素色粉的材料仍具有優異的抗菌效果。