聚氨酯（PU）合成革具有其突出的耐磨性、強(qiáng)度和韌性、耐溶劑性、耐油性、高裁剪率等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)休閑鞋、皮鞋、皮革衣服、箱包、沙發(fā)（家具）、腰帶、票夾、文具、汽車內(nèi)飾等產(chǎn)品上，是理想的天然皮革替代產(chǎn)品。然而，普通聚氨酯合成革在制成成品使用時(shí)間不久，革表面就出現(xiàn)霉變、龜裂現(xiàn)象，以至無(wú)法使用而失去價(jià)值。究其原因，其中最主要的就是在聚氨酯材料中含有細(xì)菌、霉菌所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在合適的溫度和濕度條件下,微生物(細(xì)菌和霉菌)就會(huì)在PU合成革上大量繁殖,霉菌分泌物引起聚氨酯的生物降解,造成纖維表面產(chǎn)生霉斑及裂紋,縮短合成革和皮革的使用壽命。為了防止PU合成革和皮革產(chǎn)生霉變,保護(hù)人體不受合成革和皮革上致病細(xì)菌的侵害,行之有效的方法是對(duì)聚氨酯（PU）材料進(jìn)行防霉抗菌功能化處理。
一、抗菌材料的作用原理和應(yīng)用意義
抗菌材料是一類新型功能材料，具有抑菌和殺菌性能。在通用材料中，如塑料、合成纖維、陶瓷等，添加一種或幾種特定的抗菌劑，復(fù)合后可獲得抗菌功能材料。抗菌材料技術(shù)的應(yīng)用使普通材料升級(jí)為抗菌材料，即抗菌塑料、抗菌纖維、抗菌陶瓷等。抗菌材料中的抗菌劑成分具有接觸殺菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能，用這些抗菌材料制成的各種制品可減少細(xì)菌交叉感染的機(jī)會(huì)，從而達(dá)到長(zhǎng)期衛(wèi)生、安全的目的。采用抗菌加工技術(shù)是為了避免制品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、銷售、使用等環(huán)節(jié)中，因受到二次污染，繼而造成的對(duì)使用者健康的危害。抗菌制品的應(yīng)用提供了一種防止微生物危害的“一勞永逸”的解決方案。
抗菌劑的抗菌原理是通過(guò)以下幾種途徑與發(fā)生接觸的細(xì)菌作用，從而達(dá)到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，進(jìn)而殺死細(xì)菌的效果。
（1）金屬離子接觸反應(yīng)
這是無(wú)機(jī)抗菌劑最普遍的抗菌作用機(jī)理。金屬離子帶有正電荷，當(dāng)微量金屬離子接觸到微生物的細(xì)胞膜時(shí)，與帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜發(fā)生庫(kù)侖吸引，使兩者牢固結(jié)合，金屬離子穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)與細(xì)菌體內(nèi)蛋白質(zhì)上的巰基、氨基等發(fā)生反應(yīng)。細(xì)胞合成酶的活性中心由含巰基、氨基、羥基等功能基團(tuán)組成，與金屬離子結(jié)合后該蛋白質(zhì)活性中心的結(jié)構(gòu)被破壞，造成微生物死亡或喪失分裂增殖能力。例如，銀離子與蛋白質(zhì)巰基的結(jié)合破壞了微生物的電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質(zhì)傳輸系統(tǒng)。常見(jiàn)金屬離子殺滅、抑制病原菌的活性順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+>Pb2+>Co4+>Zn2+>Fe3+。Ag+的抗菌性高，是Zn2+的1000倍，是Cu2+的200倍
（2）催化激活機(jī)理
有些微量的金屬元素，能起到催化活性中心的作用，如銀、鈦、鋅。該活性中心能吸收環(huán)境的能量，如紫外光，激活空氣或水中的氧，產(chǎn)生羥自由基（?OH）和活性氧離子（O2-）。它們能氧化或使細(xì)菌細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、糖苷等發(fā)生反應(yīng)，破壞其正常結(jié)構(gòu)，從而使其死亡或喪失增殖能力。
（3）陽(yáng)離子固定機(jī)理
細(xì)菌由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核構(gòu)成，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜由磷脂雙分子層組成，在中性條件下帶負(fù)電荷。帶負(fù)電荷的細(xì)菌會(huì)被抗菌材料上的陽(yáng)離子（如有機(jī)季胺鹽基團(tuán)）所吸引，束縛細(xì)菌的活動(dòng)自由，抑制其呼吸機(jī)能，即發(fā)生“接觸死亡”。另外，細(xì)菌在電場(chǎng)引力的作用下，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上的負(fù)電荷分布不均勻造成變形，發(fā)生物理性破裂，使細(xì)胞的內(nèi)容物如水、蛋白質(zhì)等滲出體外，發(fā)生“溶菌”現(xiàn)象而死亡。
（4）細(xì)胞內(nèi)容物、酶、蛋白質(zhì)、核酸損壞機(jī)理
許多有機(jī)抗菌劑屬于這種抗菌作用機(jī)理，如對(duì)細(xì)胞器的作用、對(duì)蛋白質(zhì)和核酸等結(jié)構(gòu)物質(zhì)的作用、對(duì)酶體系的作用（酶形成、酶活性）、對(duì)呼吸作用的影響（糖酵解、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化等過(guò)程）、對(duì)有絲分裂的影響。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)預(yù)防疾病的角度來(lái)看，社會(huì)公眾選擇和使用抗菌制品，是一種防患于未然的有效途徑。抗菌產(chǎn)品的使用，將減少人們的患病機(jī)會(huì)，減少醫(yī)藥支出，提升消費(fèi)者的生活質(zhì)量。
二、合成革（PU）抗菌技術(shù)研制
抗菌合成革的技術(shù)核心是選擇合適的抗菌防霉劑，并且將抗菌負(fù)載到合成革上。
1、可適用的抗菌防霉劑
目前應(yīng)用的抗菌劑已包含無(wú)機(jī)金屬化合物、有機(jī)合成化合物、和天然有機(jī)提取物等幾種類別的抗菌劑：
（1）無(wú)機(jī)金屬化合物如載銀沸石、載銀硅酸鹽、載銀磷酸鋯、納米氧化鋅等，該類化合物是抗菌材料中發(fā)展最快、技術(shù)最完善、前景最好的一類抗菌劑，其具有長(zhǎng)效、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，特別是其突出的耐熱性（600-1000℃以上）使其近年來(lái)在塑料、化纖、陶瓷等材料領(lǐng)域中的應(yīng)用得到迅速推廣。
（2）有機(jī)合成化合物如季胺鹽類、雙胍類、醇類、酚類、有機(jī)金屬類、吡啶類、咪唑類、噻吩類等，該類抗菌劑對(duì)微生物抑殺效率高，特別是對(duì)真菌、霉菌等具有很好的抑殺效果，缺點(diǎn)是耐熱穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生抗藥性，有些有刺激性不好操作和控制，長(zhǎng)效性差。
（3）天然有機(jī)物如殼聚糖等，該類抗菌劑安全性高，但耐熱性差、藥效持續(xù)時(shí)間短，抗菌效率偏低，大規(guī)模商業(yè)化還有待時(shí)日。
2、將抗菌劑負(fù)載到皮革上方法
抗菌劑在各種材料中的應(yīng)用，都應(yīng)當(dāng)以實(shí)現(xiàn)抗菌劑在基體材料中均勻分散、牢固結(jié)合、穩(wěn)定存在為技術(shù)先決條件。所以抗菌技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上是圍繞解決抗菌劑在基體樹(shù)脂中的溶解、分散和穩(wěn)定問(wèn)題展開(kāi)的，是一套專業(yè)性較強(qiáng)的技術(shù)，需要針對(duì)性地“量體裁衣”的解決方案。
制備抗菌防霉聚氨酯人造革，要將抗菌劑的分散性、耐酸堿性、抗菌劑耐流失性放在重要的考慮位置，制備和選擇出合適的抗菌劑。一般應(yīng)選擇化學(xué)穩(wěn)定性高、超細(xì)粒子分散性好的無(wú)機(jī)抗菌劑，并且輔以良好的分散手段。抗菌聚氨酯的生產(chǎn)技術(shù)較復(fù)雜，擬根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合、設(shè)備條件、制品使用特性等加以分析后，確定解決方案。
（1）直接添加法
聚氨酯革的生產(chǎn)包括轉(zhuǎn)移涂層法生產(chǎn)的聚氨酯人造革、聚氨酯濕法合成革。所謂直接添加法就是將抗菌劑在聚氨酯合成革生產(chǎn)過(guò)程的某一環(huán)節(jié)加入，使抗菌劑牢牢載入合成革材料中，如：
①在轉(zhuǎn)移涂層法生產(chǎn)的聚氨酯人造革中，首先將抗菌劑按一定比例通過(guò)合適的分散技術(shù)加入聚氨酯漿液中，然后將該漿液預(yù)先涂在轉(zhuǎn)移紙上，制成聚氨酯膜，隨后將此膜與織物粘接在一起，將聚氨酯膜轉(zhuǎn)移到織物上，最后除去轉(zhuǎn)移紙，露出聚氨酯織物的表面，這樣抗菌聚氨酯合成革材料的生產(chǎn)即可完成。
②在聚氨酯濕法合成革中，首先將抗菌劑按一定比例加入含有溶劑二甲基甲酰胺(DMF)及其他必要的助劑和著色劑的溶劑型單組份聚氨脂之中，然后將涂層漿液施加到一定織物表面，當(dāng)施加有涂層漿的織物進(jìn)入凝固浴(水浴)時(shí)，其表層首先與水接觸，其中的DMF立即向水相擴(kuò)散，濃度因而降低，與涂層內(nèi)部的DMF形成濃度差，這樣就促使內(nèi)部的DMF逐漸向水浴擴(kuò)散，而凝固浴中的水分也逐漸向涂層層擴(kuò)散。聚氨酯不溶于水，有較強(qiáng)的凝集力，濕法涂層就是利用以上特性來(lái)形成薄膜，迅速凝固成為海綿狀的有連續(xù)貫通微孔的薄膜，而抗菌劑通過(guò)這一過(guò)程便被植入合成革材料中。
（2）后整理法
合成革抗菌后整理工藝就是在聚氨酯合成革成品上通過(guò)表面涂飾工藝獲得抗菌功能的方法，如將抗菌劑溶解或分散到特制的能和聚氨酯合成革結(jié)合牢度高的液質(zhì)體系中制成抗菌整理液，然后通過(guò)表面涂刷、噴灑、浸漬或浸軋等方式將整理液施加到合成革材料或制品表面最后經(jīng)烘干、定型等工藝完成抗菌化整理過(guò)程。
與直接添加法相比，后整理工藝更為簡(jiǎn)單易操作，并且也可以在某些制成品上進(jìn)行抗菌后整理，但是抗菌組分的持久性、耐磨牢度不能得到保證。在實(shí)際操作中，采用直接添加法在聚氨酯合成革材料加工成型的過(guò)程中直接植入抗菌組分，效果會(huì)更加理想，這樣可保證合成革材料中抗菌組分源源不斷釋放出來(lái)，不會(huì)因表面局部輕微磨損而使抗菌功效大大受損。
三、抗菌合成革（PU）抗菌防霉性能的檢測(cè)方法和抗菌聚氨酯合成革產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化要求
1、抗菌產(chǎn)品的性能要求
抗菌產(chǎn)品的性能要求是隨著使用目的而定的，一般有以下幾個(gè)方面：
（1）抗菌譜。微生物的種類繁多，抗菌作用范圍寬，意味著抗菌譜寬，所以，抗菌劑要求有廣譜抗菌性。其中，微生物包括抗細(xì)菌（革蘭氏陽(yáng)性菌金黃色葡萄球菌、革蘭氏陰性菌大腸桿菌代表）、真菌（白色念珠菌代表）、霉菌（黑曲霉等）、藻類等。
（2）抗菌濃度和抗菌率。對(duì)于抗菌劑來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)抗菌性能強(qiáng)弱的是用最小抑菌濃度（MIC）值。對(duì)于抗菌產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，則用抗菌率來(lái)衡量。MIC值越小，抗菌劑抗菌效率越高。抗菌率越大，抗菌產(chǎn)品的抗菌性能越好。
（3）抗菌時(shí)效性。抗菌效果的持續(xù)性，即抗菌長(zhǎng)久性，即抗菌材料抗菌性對(duì)時(shí)間的依賴性。抗菌制品要求在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)保持抗菌性。
（4）抗菌速效性。在衛(wèi)生產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)，往往要求在產(chǎn)品使用后，在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生抗菌作用，起到抑殺作用。
2、抗菌產(chǎn)品的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
抗菌劑和抗菌制品的抗菌性能的檢測(cè)方法，根據(jù)抗菌產(chǎn)品的特點(diǎn)，目前主要有薄膜覆蓋法（貼膜法）和抑菌圈測(cè)定法二類方法，前者為接觸機(jī)理，后者為擴(kuò)散機(jī)理。燒瓶振蕩法，也是為了使試樣能接觸到被測(cè)試菌。防霉測(cè)試的方法原理，也是接觸抗菌原理。
3、制定抗菌合成革（PU）標(biāo)準(zhǔn)的重要性
抗菌制品的衛(wèi)生自潔功能，對(duì)保護(hù)人類健康，減少疾病，具有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)外近二十多年來(lái)投入了大量人力物力，發(fā)展抗菌材料產(chǎn)業(yè)，已取得了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)人造革合成革行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，特別是近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高端產(chǎn)品的快速發(fā)展，將再次帶動(dòng)了全行業(yè)向集約經(jīng)濟(jì)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、科技經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。我國(guó)合成革產(chǎn)業(yè)面對(duì)全球大市場(chǎng)的融合與鏈接，必將抓住機(jī)遇，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)合成革進(jìn)行抗菌功能化處理將是比較好地提高合成革產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平、提高合成革產(chǎn)品附加值的一條捷徑，但是目前直接應(yīng)用于合成革（PU）材料或制品抗菌性能檢測(cè)的方法還沒(méi)有，以前各權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)合成革類材料往往參照塑料、紡織的相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。因此有必要建立一套更加具有針性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)也可以為抗菌產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)企業(yè)提供參照依據(jù)。
另外，盡管抗菌合成革產(chǎn)品的市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景，但是目前國(guó)內(nèi)抗菌產(chǎn)品市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，嚴(yán)重影響了抗菌革產(chǎn)品市場(chǎng)的良性發(fā)展。為此市場(chǎng)急需國(guó)家出臺(tái)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)行業(yè)發(fā)展進(jìn)行規(guī)范，并且需要國(guó)家相關(guān)質(zhì)檢部門參與規(guī)范，由政府依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)法，使企業(yè)認(rèn)同一定標(biāo)識(shí)，對(duì)品牌企業(yè)有監(jiān)督約束作用，為企業(yè)提供切實(shí)可行的生產(chǎn)指導(dǎo)，有效地規(guī)范國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，為消費(fèi)者在選購(gòu)抗菌合成革產(chǎn)品時(shí)提供一定的參考依據(jù)。
最后，通過(guò)對(duì)抗菌合成革（PU）材料及制品的標(biāo)準(zhǔn)化，也可以加強(qiáng)同抗菌技術(shù)先進(jìn)的日本、歐美等國(guó)國(guó)際間合作和交流，如通過(guò)抗菌檢測(cè)技術(shù)交流，不斷提高檢測(cè)的可靠性和可重復(fù)性，將我國(guó)抗菌檢測(cè)技術(shù)水平提到國(guó)際一流水平，達(dá)到與我國(guó)抗菌材料和制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展相稱的程度，既符合檢測(cè)機(jī)構(gòu)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的長(zhǎng)期發(fā)展需要，也是抗菌行業(yè)發(fā)展的迫切要求，是抗菌檢測(cè)機(jī)構(gòu)當(dāng)前一項(xiàng)極為重要的任務(wù)。即而通過(guò)檢測(cè)方法的國(guó)際對(duì)接，也可以提高我國(guó)抗菌合成革材料及制品的國(guó)際知名度，繼而更好、更快地把我國(guó)產(chǎn)品推入國(guó)際市場(chǎng).
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