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抗菌剂的概念分析

抗菌剂，是指一类用来防治各类病源微生物引起植物病害的药剂。对病原微生物有杀死作用或抑制生长作用，但又不妨碍植物正常生长的药剂。杀菌剂可根据作用方式、原料来源及化学组成进行分类。国际上，通常是作为防治各类病原微生物的药剂的总称。随着杀菌剂的发展，又区分出杀细菌剂、杀病毒剂、杀藻剂等亚类。

抗菌剂的类别分析

抗菌剂一般分为无机抗菌剂，有机抗菌剂和天然抗菌剂。

无机抗菌剂

利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属（或其离子）固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害；铜、镍、铅等离子带有颜色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000 。因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。

银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达1300℃以上。银离子类抗菌剂的载体有玻璃、磷酸锆、沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。其中生物碳负载银子制成的长效生物碳抗菌材料克服了其他如（玻璃、磷酸锆、沸石、陶瓷、活性炭）这些载体的不稳定和分布不均的特性。

此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。

有机抗菌剂

有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。有机抗菌剂的安全性尚在研究中。季铵盐和生物碳通过物理和化学的作用制备的季铵化生物碳抗菌剂即长效抗菌生物碳材料 克服了一般的有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短的问题。

天然抗菌剂

天然抗菌剂主要来自天然植物的提取，如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用简便，但抗菌作用有限，耐热性较差，杀菌率低，不能广谱长效使用且数量很少。

图表：抗菌剂的类别分析

资料来源：智研瞻研究产业院整理

行业市场规模分析

统计数据显示，2016年中国抗菌剂行业市场规模90.56亿元，2020年中国抗菌剂行业市场规模96.80亿元。2016-2021年中国抗菌剂行业市场规模如下：

图表：2016-2021年中国抗菌剂行业市场规模

数据来源：智研瞻研究产业院整理

抗菌剂行业发展痛点分析

新冠肺炎疫情让人们再次充分认识到病毒微生物对人类的健康和生活影响有多大。微生物无处不在，看似干净整洁的居住环境就可能有大量有害微生物存在，并时刻威胁着居住者的健康。良好的卫生习惯、消毒剂使用等能减少环境中微生物数量。随着科技的进步，材料研究者们也不断推出各种抗菌材料及抗菌制品，通过往物品中增加抗菌功能，从而对落在物品表面的有害微生物起抑制其生长繁殖或直接杀灭的作用，以减少环境中有害微生物的量。

从国内外抗菌材料的发展情况来看，抗菌塑料是发展最快、应用最广的抗菌材料

塑料用抗菌剂的要求

尽管抗菌剂的种类较多，但选择塑料用抗菌剂时须考虑满足以下条件：抗菌性能优异，广谱抗菌，抗菌具有长效性；安全低毒，不产生耐药性，对环境友好，符合相关法规；能经受塑料加工过程中的高温、强剪切等苛刻条件，与塑料组分相容性较好，并不影响塑料制品 其它原有性能；成本适中，使用方便。

基于以上几点，无机抗菌剂由于具有突出的耐热性（塑料加工过程需要较高的温度，无机抗菌剂的耐热性是其能够大批量应用于工业化大批量制备抗菌塑料的关键）、安全性和抗菌持久等优点，已被广泛应用于塑料制品行业，通过实践证明效果比较理想，并且这种优势在未来很长一段时间内仍然存在；天然抗菌剂耐热性差，加工使用困难，在塑料中应用难度较大，使用前景不甚乐观；合成有机抗菌剂种类较多，研发势头强劲，可有针对性地筛选与塑料树脂、加工工艺及使用环境相匹配的品种；复合抗菌剂的思路是解决单一抗菌剂的不足，通过两种或多种抗菌剂的协同作用和优势互补，提升整体综合性能。复合抗菌剂并不仅仅是简单的共混，还涉及到特定的物理手段及化学反应等工艺，该方向的研究尚处于起步阶段，有待进一步探索。

抗菌塑料的制备

抗菌塑料加工的关键在于提高抗菌剂在塑料中的分散性、相容性以及在制备过程中的稳定性。抗菌塑料生产工艺复杂，在满足抗菌功能的同时，还需要满足塑料本身应该具备的机械性能、耐老化性能和化学性能等。

抗菌塑料制备中需要解决的问题

1. 抗菌剂在树脂中的分散

塑料常用抗菌剂多为无机抗菌剂，而无机抗菌剂又多为粉末状，颗粒的粒径很小，甚至有些粒子是纳米级颗粒。在加工过程中，需要将这些细小粒子均匀分散到树脂中，才能达到良好的抗菌性能。上述提及的抗菌母粒法就可解决抗菌剂分散性问题，此外，如使用表面黏合法制备，可将颗粒度为 0.1~0.2μm抗菌剂超微粒子制成喷雾液，喷涂于塑料模具表面。

2. 抗菌剂与树脂的相容性问题

抗菌剂与树脂结合也存在相容性问题。为提高抗菌剂与树脂的相容性，主要通过对抗菌剂进行预处理，如添加偶联剂、分散剂等，具体如偶联剂乙烯基三硅烷、油酰胺、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、γ-疏基丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯蜡等。试验表明，经处理后的抗菌剂粉体与塑料、纤维等有较好的相容性。

3. 树脂与抗菌剂掺混后的色变问题

银系抗菌剂是应用较为广泛的一类抗菌剂，载银无机抗菌剂抗菌活性高，但这类抗菌剂中银离子不够稳定，在紫外线照射下或加热至一定温度后，银离子易被还原为金属银，银被氧化后使塑料制品变灰或变黑。这在一定程度上降低了产品的性能，也导致材料抗菌性下降。在抗菌剂与树脂混合时，加入 ZnO、TiO₂、表面活性物质等紫外线吸收剂，可以改善变色问题。

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