文献综述

1、概述

聚氨酯(PUR)是分子结构中含有重复的氨基甲酸酯基(#8212;NHCOO#8212;)的聚合物的总称。自1937年德国化学家O.Bayer用二异氰酸酯和二醇合成了PUR以来,PUR便以其软硬度可调节范围广、耐低温、耐溶剂、高弹性等优点而逐渐受到市场的推崇,目前已被广泛应用于轻工、家电、纺织和医疗卫生等领域。但PUR材料在实际的应用和保存过程中,在适宜的温度和湿度条件下极易生长和繁殖细菌,严重威胁人类的健康,同时也会带来医疗事故和巨大的经济损失。因此,多年来科学家一直致力于PUR用抗菌剂的选择和抗菌加工方法的研究。抗菌材料是指通过引入带有抗菌基团的抗菌剂对材料进行改性,从而使材料具有抑制或杀灭其表面细菌能力的一类新型功能材料[1]。目前,常用的抗菌剂主要有天然类、无机类和有机类三大类,其中应用广泛的是具有耐热性好、抗菌谱广、有效期长的无机抗菌剂。但以何种方式把抗菌剂引入PUR材料中以实现材料的抗菌改性,则被关注较少。而抗菌改性方法也会对材料的抗菌性能有较大的影响。根据抗菌剂的种类和特点,人们对PUR材料进行抗菌改性的方法主要采用物理改性法和化学改性法。物理改性法有很大的局限性,比如存在抗菌剂容易迁移造成环境污染,以及抗菌剂的损耗易导致抗菌性能下降等问题。因此采用化学改性法利用各种化学键将抗菌基团固定在基体材料上,相比简单的物理改性法具有明显的优越性,不仅延长了抗菌材料的使用寿命,同时也使其在使用过程中更加安全可靠[2]。

2、国内外进展

2.1、国外研究现状

国外对抗菌PU的研究始于20世纪80年代。欧美一些国家开始主要集中研究有机抗菌剂，近年来由于对环保重视，抗菌PU开始应用于普通日用品和玩具中，且规模越来越大。主要是把具有抗菌效果的有机小分子通过化学反应接到高分子链上，使得高分子具有永久的抗菌效果。GrapskiJasonA.等人通过合成含有活泼氢的有机抗菌小分子，让它与-NCO反应，使得高分子具有抗菌效果。抗菌PU研制和应用最发达的是日本，1983年品川燃料株式会社首先实现了无机抗菌剂的工业化，1984年钟纺也推出了自己的抗菌剂产品[3]。

金属离子抗菌剂是利用银、铜、锌、钛等金属及其离子的杀菌或抑菌能力制得的一类抗菌剂，在所有金属离子中银离子是抑菌浓度最小的品种之一，且无毒无色，十分适合用于制备抗菌剂，所以目前制备无机抗菌剂通常使用的是银离子及其化合物。对银系抗菌剂的抗菌机理，目前有2种主流解释：接触反应杀菌机理和活性氧抗菌机理[4]。接触反应杀菌机理认为抗菌剂中的Ag一般以Ag的形式参与杀菌，当微量Ag接触微生物细胞膜时，因后者带负电，依靠库仑引力使二者牢固吸附，Ag穿透细胞壁进入细胞内，破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。Ag也能破坏微生物的电子传输系统、呼吸系统和物质传递系统。活性氧抗菌机理认为在光的作用下，抗菌剂和空气或水作用，生成活性氧或自由基，它们具有很强的还原能力，能使有害细菌分解而得以杀灭[5]。虽然银等金属本身具有抗菌能力，但金属盐类不稳定或很容易溶解，因而人们通过离子交换、溶胶、凝胶、玻璃化等方法将其固定在不同的载体上。常用的金属离子载体有沸石、磷酸盐、二氧化硅胶体和银活性炭等[6]。

纳米无机抗菌材料可分为2类：一是本身具有抗菌活性的金属氧化物如TiO2和ZnO；二是以银锌复合物为主抗菌体，以超细SiO2和TiO2等为载体的抗菌性沸石。纳米无机抗菌剂的抗菌机理主要分为光催化杀菌机理和接触反应机理，与传统金属离子抗菌剂抗菌机理类似。不同的是利用了纳米技术，材料在抗菌过程中由于具备强表面效应和小尺寸效应，使之与微生物接触更加密切，反应更加活泼，抗菌性能有极大改善。将纳米技术应用在抗菌材料上，使得材料的抗菌性能有了质的提高[7]。

2.2、国内研究现状