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抗菌塑料策马扬鞭正当时
2016年11期 发行日期:2016-05-31
作者:zhoukan2012

  虽然由于消费观念、配套法规、技术进展等问题,目前我国抗菌塑料行业仍处于初级阶段,但从长远来看,随着抗菌理念的提升,我国抗菌塑料产业将保持平稳发展趋势,国际化乃大势所趋。目前一批国际企业已经进军我国市场,国内企业要想跻身国际水平,在未来的竞争中分得一杯羹,需在当前就注重系统型应用研究,加大上下游强强联合,引导消费观念。
抗菌概念有待普及
  据统计,全球抗菌塑料工业应用市场规模已达21.7亿美元,年增长率在3.5%~4%。抗菌塑料的发展与国家的科技水平、社会的进步程度、法律法规及标准是否健全等密切相关。欧美、日本等发达国家抗菌塑料的推广及普及要远高于发展中国家。
  一般而言,大部分抗菌塑料只对材料表面和内部的细菌繁殖起到抑制作用,因为目前主要是依靠银、锌等金属离子,或者有机抗菌剂缓释或者在材料表面裸露起到抗菌作用。除非浓度很高,并可以很快扩散到与抗菌塑料接触的水等介质中,抗菌剂才能对抗菌材料接触的介质中的细菌、霉菌等起到抑制作用,而快速的扩散往往会造成一定安全问题,因为高浓度的金属离子或者有机物往往会超过人体所能承受的范围。也有一些抗菌产品可通过释放气体起到抗菌和防霉作用,例如目前鞋材市场上使用的防霉片,可以放在鞋盒里,逐渐释放出气相抗菌组分,可保护鞋在海洋运输或者存储过程中,避免在高湿热条件下发生霉变,从而减少损失。
欧美日抢滩中国市场
  日本是世界上人均抗菌塑料消耗量最大的国家。据统计,日本抗菌塑料用量已超过100万吨,其中以采用无机抗菌剂为主。日本的无机抗菌剂研发和生产处于世界领先水平,主要有石塚硝子、品川燃料、东亚合成、富士、松下等公司,以银系和银锌系抗菌剂为主,具体有沸石载银(锌)、玻璃载银(锌)、氧化锌等,这几家抗菌剂公司的产能和产量已达到几百吨到千吨级规模,并且很多产品技术水平处于垄断地位。例如东亚合成的磷酸锆载银(锌)抗菌剂在粒径控制及分布、银离子缓释、变色控制及稳定性方面,仍是欧美、中国等地企业难以达到的。在日本市场趋近饱和的情况下,正在不断向国外输出,为了出口到欧美等发达国家,其抗菌剂认证及备案已非常齐全,包括美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA),美国环境保护署(Environmental Protection Agency EPA),欧盟生物杀灭剂产品法规(,Biocidal Products Regulation ,BPR)等。在中国、印度等发展中国家,主要通过经销商等方式进行推广。
  欧美抗菌剂公司也纷纷抢滩中国市场,包括巴斯夫、妙抗保(Microban)、陶氏(Dow)、龙沙(Lonza)、山宁泰(Sanitized)、特洛伊(Troy)等公司,一些公司以有机抗菌剂为主,一些公司有无机抗菌剂和有机抗菌剂两大类。例如,巴斯夫的无机抗菌剂B1000为有机抗菌剂,B5000和B7000为无机银系抗菌剂;陶氏化学主要为有机抗菌剂,其旗下的VINYZENE系列产品可以用于软质PVC、聚氨酯等产品的防霉保护等,具有较好的耐水抽提性和耐老化性能,可以用于户外帐篷、游泳池底衬等产品。山宁泰(Sanitized)公司既有用于软质PVC,聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯的有机抗菌剂,也有用于纺织品可以熔融纺丝加工的Ag系无机抗菌剂,以及用于注塑、挤出等加工应用的塑料用Ag系抗菌剂。欧美的大部分无机抗菌剂具有FDA、EPA、BPR等认证,有机抗菌剂具有EPA、BPR等认证,这是国产抗菌剂企业下一步需要完善的工作。
  总体而言,日本的无机抗菌剂更偏重于抗菌性能,保持抗菌材料表面的洁净、阻止细菌引起疾病的传播,其主要应用对象往往是硬质塑料,包括聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚酯、尼龙等,也包括丙纶、聚酯、尼龙等市场;而欧美的有机抗菌剂种类更多,其应用主要用于阻止细菌、霉菌以材料中的增塑剂、润滑剂等作为营养成份,减少其对高分子材料的分子链段和性能的破坏,典型市场为软质PVC、聚氨酯、木塑材料等。
国内企业迅速成长
  国内抗菌市场主要集中于防霉需要,例如,乳液、软质PVC制品、木塑制品等容易霉变、肉眼可见的,必须要添加防霉剂的领域。但是,在消费者年轻化、整体素质和消费能力不断提高的背景下,国内一些有远见的企业开始逐步增加抗菌制品的比例。抗菌概念可以提升产品的品牌价格,提高附加值成为企业开发抗菌制品的驱动力之一。目前,尽管抗菌剂用量不大,但是国内与抗菌相关的产值已经超过500亿元,市场前景看好。
  在抗菌剂研发和生产方面,总体而言,国内的抗菌剂企业和产品与国外水平仍有较大差距,存在企业规模小、产品添加量大、银系无机抗菌剂易变色、粒径分布宽、安全性评价不足、缺乏国际认证等问题。但是,国内抗菌材料生产企业经过十余年的技术积累(上海润河、海尔科化、中石化北京化工研究院、北京崇高纳米、厦门晋大纳米、上海六立、杭州汇千等),发展了具有自身特色的抗菌产品,在性能及价格方面具有自己的特点和优势,某些有机抗菌剂已经出口到国外或者成为国外代工厂。
  虽然抗菌塑料发展多年,但是调研发现,国内外并没有抗菌树脂专用料,国内家电等下游企业只能通过加入抗菌母粒的方法制备抗菌产品。抗菌母粒的制备需要将抗菌剂和塑料进行二次造粒,增加了加工成本,而且抗菌剂在加工过程中容易发生团聚、变色、热分解。在此背景下,由中国石化科技开发部立项,北京化工研究院、齐鲁石化、扬子石化进行了联合科技攻关,解决了抗菌剂在聚丙烯、苯乙烯等材料中易团聚、抗菌效率低、易变色、抗菌持久性差等问题,在国际上率先开发出抗菌聚丙烯树脂,抗菌PP牌号(PPB-M30-VS、QPK10、QP73NKJ)的抗菌性能符合GB21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能抗菌材料的特殊要求》,抗菌率>99%,防霉达到0~1级,安全性符合GB21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能通则》标准,通过急性口服毒性、鼠伤寒沙门氏菌/回复突变试验(Ames)试验、体外哺乳动物细胞染色体畸变试验、斑马鱼急性毒性试验等测试。抗菌聚丙烯树脂的开发,填补了国内外市场空白,开发的抗菌产品已在海尔、美的、科勒等家电、卫浴、日用品、纺织品、包装、电子电器等企业进行了推广应用,应用效果良好。
跻身国际需多方发力
  未来10年,我国在抗菌塑料方面,应该多借鉴国外的经验,结合我国自身市场特点,加强技术和市场开发工作。此外,正确宣传和恰当使用抗菌塑料也十分必要。尤其是各行业中有实力的企业在其制品中率先使用抗菌塑料,对于推广具有较好的示范效应。
  上游企业则应提高自身研发力量,并与下游客户进行充分的技术沟通,切实针对具体制品制定恰当的抗菌防霉配方。当前国内一般的抗菌剂企业受限于人力、物力、利润,大部分只是负责销售抗菌剂或者抗菌母粒,帮助客户拿到测试报告,告知客户抗菌率达标了事。实际上,生产企业更应和客户共同研究涉水后抗菌和防霉性能的衰减、抗菌助剂导致的颜色与抗菌防霉性能之间的冲突等问题。例如,近几年来大家对有机砷抗菌剂(OBPA)避之不及,但是如果是用于军工的特殊用途,并且做到较好的隔离保护,避免砷元素的流失,其仍是一种理想的抗菌剂。再如,某些防霉剂加到塑料中后可能会导致一定黄变,但如果是用于洗衣机外桶等部件,不仅抗菌防霉的效果比无机抗菌剂更好,而且成本低,不影响美观。
  因此,对于抗菌塑料的应用研究十分必要,应针对不同领域提供不同的配方。对于抗菌卫浴,可以更加着重考虑其白度,老化耐变色性能;用于食品包装的抗菌塑料,重点考虑抗菌助剂的安全性,抗菌组分从材料中析出的速度和浓度等问题;对防藻比较关注的领域,要求抗菌配方中,对藻类有很好的针对作用;加工高透明、食品接触制品时,在抗菌性能、透明性和食品接触问题之间矛盾的解决,都是具有一定难度。客户抗菌制品的使用环境、抗菌功能之外的要求,每增加一项,难点指数就会增加。因此,抗菌塑料不仅仅是“抗菌"那么简单。
  建议未来可从几个方面开展关键技术攻关并取得进展:一是进一步升级抗菌剂技术,包括抗菌率、耐变色性、粒径控制等关键技术,取得更多国际知识产权授权及相关出口认证;二是加强抗菌、防霉机理研究,抗菌耐久性、耐水性和耐变色性以及毒理性研究,抗菌检测方法,抗菌标准等研究,参与制定更多的国际标准,加强话语权;三是开发抗菌树脂专用料,可涵盖市场上抗菌产品需求的各种抗菌塑料。

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