抗菌PVC功能复合塑料
李春忠 陈雪花 屈宪章
PVC作为五大通用树脂之一，具有广泛用途。目前，全球PVC树
脂的生产能力达到3270万t左右，我国在2001年的生产能力达到330
万t，产量达到240万t，表观消费量达400万t，进口量高达160
万t。目前国内PVC生产成本高、质量差、价格也偏低，缺乏市场竞
争力。特别是加入WTO以后，提高PVC产品质量，已成为我国PVC行
业发展的当务之急。
近年来，随着人们生活质量的提高，对抗菌PVC制品的需求也日
渐增大。由于人们在日常生活中接触的PVC塑料制品，尤其是家用电
器、食品包装物、儿童玩具、水管等表面沾染和滋生多种致病菌，可
能对健康构成威胁。因此在满足PVC材料物理、化学和机械等性能基
础上，赋予PVC塑料抗菌功能，具有非常重要的实用价值。
研究状况
一般情况下，抗菌PVC是通过在PVC树脂中添加具有杀灭微生物
和抑制微生物繁殖作用的物质（抗菌剂）制得。目前所用的抗菌剂大
体可分为天然类、有机类和无机类三大系列，以后两者应用居多。
有机抗菌剂包括有机酸、酯、醇、酚等传统抗菌杀菌剂，是最早
商品化的抗菌剂品种，如美国道康宁公司的DC-5700。1998年日本
Haruo Sugita等人报道了采用有机磷酸酯为抗菌剂的PVC样片，在35
℃下与E coli菌接触2d后，残留细菌浓度小于0.1%，抗菌效果良
好；Ishizuka, Hidehiro等人采用同一种抗菌剂制成的PVC纸具有
良好的抵抗S. aureus, MRSA和B.subtilis的活性； Tanaka,
Masakazu等采用PVC磷酸盐复合，制备出抗菌食品包装膜、医用物
品和卫生物品等。有机类抗菌剂杀菌力强、即效性好，但存在毒性、
安全性问题，会产生微生物耐药性，而且化学稳定性差，在塑料中易
迁移（导致抗菌寿命缩短）等不足。此外，有机抗菌剂耐热性较差这
一致命弱点，在高温、高压、高剪切的塑料加工条件下容易分解失效，
某些分解产物甚至有毒。对加工条件非常敏感的PVC材料，有机抗菌
剂的应用大受限制。
无机抗菌剂具有较高的化学稳定性、良好的热稳定性和低毒性等
优点，弥补了有机抗菌剂的缺陷，近年来得到迅速发展，并在塑料中
得到广泛应用，如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS、HIPS及聚酯等。目
前常用的无机抗菌剂多是以沸石、陶瓷、活性炭、氧化钛、磷酸钙、
磷酸锆等为载体，银、铜、锌离子为抗菌活性成分的超细粉体。
日本最早开始无机抗菌剂的研究开发，目前有生产厂家30多家，
形成如东亚合成Novaron，品川燃料Zeromic系列，石冢硝子Ionpure，
松下Amtekurin Z等多个系列产品。1999年抗菌剂销售额达到280
亿日元，其中无机抗菌剂占60亿～80亿日元。
美国在抗菌剂研究和生产上也不甘落后。杜邦公司推出粉末型无
机抗菌剂AMPs，注册商标为MicroFree，是1种独特的核-壳结构，
使核微粒（如氧化锌、二氧化钛、硫酸钡等）被一层特殊的抗菌涂层
包裹，可抑制微生物的繁殖，能满足纤维、塑料、化妆品和薄膜等制
品的抗菌要求。
我国也有不少厂家从事无机抗菌剂的生产，产品主要有以纳米氧
化钛为载体的银系抗菌粉T200-1、纳米二氧化硅为载体的银系抗菌
粉MFS350和以磷酸锆为载体的银系抗菌粉Conval PAg-40等。
无机抗菌剂与PVC复合制备抗菌PVC的文献报道始见于20世纪
80年代末，目前的研究主要集中在日本，所用的无机抗菌剂多为载
银沸石类，应用领域则涉及地板、墙纸、台面、医院用电线电缆、卫
生用品等。
1988年，日本Toyohiko Kuno 等人采用含银水玻璃与PVC复合
制备抗菌PVC树脂；1993年，韩国Jong Suk Jung等人采用无机陶
瓷粉与PVC复合制备了用于儿童玩具的抗菌PVC树脂；1997年，日
本先后出现了以沸石为载体的抗菌剂与PVC复合制备抗菌胶带、抗菌
球的报道；1998年，日本Hideki Suzuki等人报道了以载银磷酸锆
为抗菌剂制备具有良好抗菌性和抗褪色性的复合PVC片材；同年，
Fumiaki Tsuzuki等人报道了采用石冢硝子公司Ion Pure无机沸石
类抗菌剂制备医院用抗菌PVC墙纸，该墙纸对E. coli, P. aeruginosa
和MRSA菌具有良好的抵抗作用；Masaaki Maekawa等人将硝酸银与
Al(OH)3、Ca(OH)2和ZnO通过湿磨制备载银陶瓷粉，然后在与PVC
复合制备抗菌PVC片；1999年，日本Kenichi Ioroi等人报道了采
用无机载银沸石类抗菌剂Zeomic V 10D或Bactekiller与PVC复合
制备抗菌塑料片，该片对E. Coli 和S. aureus 菌具有良好的抑制
作用；同年，Yoshihisa Kato等人报道了采用载银磷酸钙作抗菌剂
制备医院电线、电缆用抗菌PVC树脂；2000年，Kazuharu Torii等
人报道了采用MoO3-Ag2O复合物为抗菌剂制备抗菌PVC地板、台面和
包装材料等用树脂；2003年，Toshiya Kano等人报道采用载银沸石
为抗菌剂制备抗菌PVC帐蓬。
我国抗菌塑料的研究始于20世纪90年代后期，涉及PE、PP、ABS、
PS、PVC等树脂，主要应用领域是家电产品，如抗菌冰箱用部件（内
胆、密封条、内衬、抽屉），微波炉、空调用塑料配件，电话及零部
件，计算机及零部件（主机面板、键盘、鼠标、软驱、打印机、扫描
仪、掌上电脑等）；砧板；给水管；抗菌餐饮具；抗菌铝塑复合管等。
关键技术
抗菌PVC塑料制备的关键在于无机抗菌剂在PVC基体中的良好分
散和两相界面间的牢固结合。这样才能使PVC基体的力学性能不受影
响，抗菌性能得以充分发挥。但是由于无机粉体表面是亲水性的，而
高分子基体则是亲油性的，如果直接使用，则由于两者表面性质不同，
无机粉体在高分子基体中以团聚状态存在，即不利于分散也不利于结
合。因此，抗菌PVC材料制备的关键之一就是对无机抗菌粉体表面改
性，使其表面由亲水性转变为亲油性。
目前无机粉体与高分子基体复合的方法有：①直接共混法，可以
是溶液形式、乳液形式或熔融形式共混；②在高分子基体中原位生成
纳米单元；③在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子；④纳
米单元和高分子同时生成等。后3种方法是制备良好性能的无机/高
分子复合材料的有效方法，但目前尚处于研究阶段，可工业化的技术
很少。直接共混法操作简单，适于大规模生产，是研制具有工业化实
用价值的抗菌PVC树脂的合适手段。
成果介绍
在上海市纳米科技专项和上海氯碱化工股份有限公司支持下，华
东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室与上海氯碱化工股
份有限公司有关科研人员经过近2年的努力，成功开发出抗菌PVC复
合塑料。研究人员针对载银磷酸锆抗菌粉体，开发了砂磨－分散－表
面处理工艺，确定了表面处理最佳工艺条件。通过载银磷酸锆抗菌粉
体表面包覆钛酸酯偶联剂，明显改善了抗菌粉与PVC基体的相容性及
其在基体中的分散性，提高了材料的力学性能。此外，还研究了载银
磷酸锆抗菌粉与PVC复合的配方对材料力学性能、加工性能和抗菌性
能的影响规律。粉体填充量为0.5～2.0份时，冲击强度明显提高，
而且钛酸酯偶联剂表面改性会使材料冲击性能进一步提高。基于以上
研究，利用载银磷酸锆抗菌粉与PVC复合，采用共混加工方法制备出
力学性能和抗菌性能优良的抗菌PVC材料。在载银磷酸锆抗菌粉填充
量大于1.0份时，抗菌PVC材料的抑菌性能可以达到100%。