纳米银在木地板抑菌应用中的现状及前景分析

张亚茹 刘金波 牛笑一

摘    要：随着生活水平的提高，人们越来越重视室内家居环境的健康、环保问题，抑菌性木地板受到越来越多的关注。纳米银无机抗菌材料以其杀菌活性强、化学稳定性好、热稳定性好、无毒、广谱、不产生耐药性等优点，被广泛应用于抑菌木地板。本文综述了纳米银抗菌材料在木地板中的应用研究进展，详细分析了纳米银抗菌材料的制作方法、抗菌效果，指出了纳米银抗菌材料在木地板抑菌应用中的潜在问题以及今后的发展前景。

关键词：抑菌性能;纳米银颗粒;木地板

1  引言

我国木地板的总量一直保持增长。截止到2017年，木地板产量和销量均超过5亿平方米，居世界前列。随着经济的发展、人民生活水平不断提高，消费者对家居装修特别是地面装饰材料的要求越来越高，尤其是对个性化、功能化产品的需求不断升高。2020年初新型冠状病毒肺炎肆虐全球各地，使得大众更加注重居家生活安全，对安全、环保、健康相关功能性家居产品需求增。纳米银作为抗菌材料，不仅抗菌效果持久，并且安全性高，绿色环保。木地板制备过程中添加纳米银材料，可以得到绿色环保的抑菌木地板，很大程度上满足现代市场的需要。本文将详细介绍了纳米银抑菌的应用现状、纳米银抗菌材料在抑菌木地板方面的研究概论以及抑菌木地板抑菌效果的检测方法，重点阐明了纳米银抑菌材料的优势，指出其纳米银抑菌木地板在市场应用中存在的潜在问题与未来应用前景。

2  抑菌木地板的发展

2.1  抑菌木地板的发展现状

抑菌地板是指在地板材料中添加抑菌剂，抑菌剂能够抑制地板表面细菌的繁殖，从而使卫生环境得到改善。抑菌剂的选用会直接影响到抑菌效果，其浓度、作用时间的长短都会影响到其对微生物的效果[1]。据中国抗菌材料及制品行业协会的介绍，从2003年下半年开始，抗菌剂在建材中使用量的增加明显高于其他行业，家居建材抗菌材料年增长率达30%。银离子无机抗菌剂和锌离子无机抗菌剂已通过了北京市科委的鉴定，先后在涂料、塑胶地板、强化木地板、塑料管材等装饰建材中应用，抑菌地板需求量仍处于增长的趋势。

唐朝发等[2]通过单因素试验分析不同抗菌剂及其浓度对浸渍薄木菌性能的影响，结果显示：在无光照的条件下，载银纳米TiO2的抗菌性能最优;在有光照的条件下，载银纳米TiO2、小粒径纳米TiO2（15nm）均有良好的抗菌特性。王保华[3]利用实验室自制的无机银系抗菌剂处理木材纤维，干燥后施胶并热压成中密度纤维板材。研究表明，其板材抗菌率随着银系抗菌剂浓度的升高而不断升高，当硝酸银溶液的浓度达到1.5g/L时，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的24h的杀菌率均达到了99%以上，符合日本工业标准JIS Z2801中所要求的抗菌效果。圣象集团[1]以大亚人造板防霉基材、将纳米光触媒按胶水质量比的0.5% ～2% 与低甲醛高黏度三聚氰胺浸渍胶黏剂（固含量≥60% ），在高速分散搅拌机中搅拌混合均匀，然后匀质地喷涂到耐磨纸和装饰纸上，研发出家用I级的纳米光触媒抗菌防霉强化木地板，使生产的强化木地板同时具有持久性的抗菌（I级）及防霉效果（强防霉级）。

2.2   抑菌木地板抑菌效果的检测方法

抗菌材料的研发，其抗菌性能和抗菌持久性等为抗菌材料的重要质量指标。目前国内外公认的抗菌性能检测方法主要有：振荡法、吸收法、贴膜法及琼脂扩散法等。不同抗菌制品根据材料的自身特点及使用环境，选用的抗菌评价方法各有差异，但其总体上可大致分为定性和定量两大类：前者采用抑菌圈法定性评价处理材料的抑菌效果;后者采用抑菌率对处理材的抑菌效果和抗菌活性进行量化评定[4]。其中，抑菌圈法的处理量大、操作简便、结果快速（优），不能判定供试菌液浓度，无法定量评定抗菌活性（缺）;抑菌率法（吸收法、贴膜法）是量化评定材料抗菌力的质量指标，特点是结果准确，弱势是测定过程时间周期长（优），操作繁琐，一次处理量小，测定成本较高（缺）。国内外通常采用大肠杆菌ATCC25922（革兰氏阴性菌）和金黄色葡萄球菌ATCC6538（革兰氏阳性菌）作为评价抗菌力的微生物细菌。

3  纳米银抑菌的应用现状

有害细菌的传播和蔓延会严重危害人类的健康和生命，因此控制和消灭有害细菌的生长和繁殖是与人类保护自己息息相关的重要课题。目前抗菌方法大致可分为物理方法和化学方法。物理方法是通过改变环境温度、压力以及使用电磁波、射线等方法杀菌;化学方法则是通过调节 pH 值、气体交换、失水、隔离营养源等手段杀灭细菌，尤其是采用化学药剂—纳米银抗菌剂效果最佳。

纳米银是指由银原子组成、粒径通常在 1nm～100nm范围的纳米颗粒、纳米线、纳米团簇等银纳米材料;是一种化学反应活性极高的金属纳米材料[6]。纳米银具有很强的灭活病毒能力：①释放出游离银离子杀灭病毒;②纳米Ag还可与病毒表面的蛋白質直接结合来使病毒失活;③通过破坏病毒的复制和繁殖过程使病毒失去传染性。纳米银作为抑菌剂，其具有耐热性、广普性、杀菌持久性、和安全性高等优点。目前，纳米银抑菌剂被广泛应用于水和环境消毒、纺织、塑料、建筑涂料、陶瓷、化妆品、日用品、食品加工、生物医药等领域。

4  展望

要将抑菌地板大规模生产，我们不仅要对抑菌处理效果和处理后的板材性能进行深入探索，更加要有针对性地在绿色环保和降低成本方面进行考量，以无害无污染为准则，以投入使用为最终目标寻找更有效的抑菌剂和更合理化的抑菌处理方式。纵观纳米银材料在其他领域的研究颇有成果，对于抑菌地板仅处于起步阶段，目前的抑菌地板研究较少。但是针对抑菌地板的大需求量，有必要进一步加速纳米银材料在实木复合地板中的应用步伐。可以从以下三方面考量：①深入对纳米银材料应用到木地板中的研究，有针对性的将纳米银抑菌剂的配方进行改进设计。②透彻搞清纳米银材料在木地板应用时的抗菌机理，为纳米银材料抑菌剂在木地板中的完美应用以及大规模生产提供可能。③绿色环保的前提下，降低成本。纳米银抗菌剂的成本高于有机抗菌材料，若要在建材产品上更广泛推广应用，还需要降低成本。另外，银的安全用量需要进一步限定，如何有效、科学评价材料抗菌性指标有待建立和完善。

参考文献：

[1] 王晓宇，姜志华，赵保成.抗菌型强化木地板的研发与发展前景探讨 [J].中国人造板，2020（3）：12～15.

[2] 唐朝发，李岩，李春风等.不同抗菌剂对浸渍薄木抗菌性能影响的研究 [J].林产工业，2015（2）：29～31.

[3] 王保华.中密度纤维板抗菌工艺及抗菌效果的研究[D];东北林业大学， 2016.

[4] 李为义.阻燃抗菌木质壁纸的制备、结构与性能[D];北京林业大学， 2016.

基金项目：

1.地板用长白山臭松改性利用技术研究，课题编号：20160828。

2.家具用山杨改性利用技术的研究成果中试，课题编号：20180706

作者简介：

张亚茹（1994—）女，河南商丘人，硕士在读，专业：林业工程。

通讯作者简介：牛笑一（1973—）男，硕士，教授，主要从事家具材料研究。