新型纳米铂金抗菌PVC膜的制备和应用研究

荆赟 施凯升 谈翼辰

摘要：纳米铂金材料不同于传统材料，因其纳米级的粒径尺寸和结构，具有独特的力学、磁学、光学和电学等特性，在工业催化、生物传感、医疗美容等领域有广泛的应用。本文介绍了将纳米铂金应用入PVC膜中，使PVC膜具备了抗菌的功能，可运用于各类装饰材料的抗菌防护，减少公共场所细菌的传播。

关键词：纳米铂金;抗菌PVC膜;应用研究

一、背景介绍

PVC（Polyvinyl Chloride，简称PVC）树脂是由氯乙烯单体（Vinyl Chloride Monomer，简称VCM）聚合而成的热塑高聚物。PVC膜是以PVC树脂为基料，与稳定剂、增塑剂、填料、着色剂及改剂等多种助剂混合经塑化、成型加工而成PVC树脂塑料。 PVC膜具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃等特点，并且施工简单，在建材和装饰方面的应用十分广泛，例如PVC单色膜装饰片、PVC耐高温内饰膜、PVC透明膜、PVC木纹地板膜、PVC平贴装饰膜、PVC光亮膜片等[1]。近些年，随着人们对材料抗菌需求的不断提高，开发一款具有抗菌性能的PVC膜成为行业内的关注重点[2]。

目前生产PVC膜是将PVC树脂粉、增塑剂及稳定剂混合，通过螺杆机的搅拌混合，然后再进行密炼，塑化，压延成型后得到PVC膜[3]。为了让PVC膜增加的抗菌功能，公司研究人員在传统的PVC膜制备工艺中，运用了纳米铂金抗菌技术，将纳米铂金助剂添加入原料中，通过对工艺温度和时间的设置，再经过后续工艺的塑化和压延成型，制得纳米铂金抗菌PVC膜。

纳米铂金是铂金的纳米尺寸单质粒子，具有独特的力学、磁学、光学和电学等特性，在工业催化、生物传感、医疗美容等领域有广泛的应用[4]。公司研究人员对纳米铂金进行结构修饰，开发出笼状新型纳米铂金[5]，这种纳米铂金的催化性能更强，能够催化活化氨基、羧基、羟基等基团，被活化的基团能够分解细菌细胞壁和细胞膜结构，使细菌破裂死亡，从而达到抗菌的的作用。

二、纳米铂金抗菌PVC膜制备方法

1.纳米铂金—PVC树脂混合

将纳米铂金与PVC树脂粉按1：50的比例混匀，用200rpm-300rpm的速度搅拌300s，搅拌混合3次，使纳米铂金粉能够在PVC树脂分散均匀。

2.PVC膜的制备

将混合好的PVC树脂—纳米铂金粉、增塑剂和稳定剂在一定的拌速度下预混30s，得到预混物。然后在一定的搅拌速度下，依次向预混物中添加抗氧化剂、有机硅以及碳酸钙再次混合420s，得到再次混合的物料。其中，第一次混合进行至30s时，添加抗氧化剂，得到第一再混体系;在再次混合进行至60s时，添加有机硅，得到第二再混体系，在再次混合进行至240s时，添加钙粉等其他助剂;对混合后的物料依次进行密炼、塑化以及压延成型，得到PVC膜;其中，预混的速度为350rpm，第二次混合的搅拌速度为800rpm。整个组方中纳米铂金—PVC树脂为85%，增塑剂为8.5%，碳酸钙为2.5%，有机硅为2%，抗氧化剂2%。

上述制备方法中的塑化温度需要根据实际原料中所使用的PVC树脂粉的种类不同而略有调整。PVC树脂粉聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动性越差，加工也越困难，需要增大增塑剂的用量，通常的塑化温度135℃—180℃。

三、抗菌性能研究

依据方法：GB/T 31402-2015 《塑料 塑料表面抗菌性能试验方法》对纳米铂金抗菌PVC膜进行测试[6]。检测步骤如下：

（1）细菌预培养

用无菌接种环将细菌从保藏菌种的培养基上转移到斜面培养基上并在（35±1）℃培养 16h～24h。再用无菌接种环将此细菌转移至新鲜的斜面培养基上，在（35±1）℃培养 16h～20h。

（2）试样的制备

准备3片纳米铂金抗菌PVC膜样品，试样尺寸为（50±2）mm×（50±2）mm，试样厚度不超过10 mm。空白对照膜准备6片试样。3片空白试样用于接种后立即测量活的细菌数，另3空白试样片用于测量接种后24h的活细菌数。

（3）将试样分别放入无菌培养皿中，测试面朝上。取0.4mL接种液（见7.3），滴到每个试样表面。并将制备好的40mm×40mm薄膜盖于接种好的菌液上，轻按薄膜使菌液向四周扩散，但不要从薄膜边缘溢出，盖上培养皿盖。

（4）将试样放入恒温恒湿箱中温育24h，温度36℃±1℃，湿度≥90%。

（5）温育结束将试样用无菌水洗脱，并稀释到合适浓度梯度。

（6）取稀释液均匀涂布在培养基上，放入36℃±1℃温箱中温育48h，结束后观察菌落数，并计算抗菌率，结果见表1。

四、结论与讨论：

通过上述抗菌试验的测试发现，纳米铂金抗菌PVC膜在24小时作用时间对以革兰氏阳性菌为代表的金黄色葡萄球菌和以革兰氏阴性菌为代表的大肠杆菌的抗菌活性值都大于5，即抗菌率大于99.999%，具有非常强的抗菌力，是一款优异的抗菌材料制品。

纳米铂金能够使PVC膜具有抗菌功能的同时，保持着其原有的功能特性，并且纳米铂金材料本身安全无害，使用中的安全性也能得到保障。抗菌PCV膜的成功制备，拓展了PVC膜的应用领域，特别是运用于人流量大的公共场所的装饰材料中，能够有效地阻止有害细菌、微生物的传播扩散，对预防交叉感染、减少病菌传播有非常积极的意义。

参考文献：

[1]雷凯文，王克俭. 热缩膜的发展近况[J].塑料包装，2019，29（03）：20-24.

[2]王宇. 抗菌剂、抗菌材料及其在包装中的应用[J].中国包装工业，2008，3：36-38.

[3]李林. 脂肪链接枝改性PVC的制备及其增塑性能研究[D].北京工业大学，2020.

[4]吴晴晴，王玉凤，陈志兵.铂金纳米/壳聚糖/石墨烯修饰玻碳电极的制备及电化学性质研究[J].化学研究与用，2019，31（11）：1912-1915.

[5]荆赟，施凯升.一种新型笼状纳米铂金的制备和应用[J].中国新技术新产品，2021，01：13-15.

[6]塑料 塑料表面抗菌性能试验方法.中国人民共和国国家标准GB/T 31402-2015.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.