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?？咕牧现械目咕鷦┏煞志哂薪佑|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?？咕破返膽?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?？咕a(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?？咕郯滨サ纳a(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?？咕试酱螅咕a(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(mén)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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