典型建材产品抗菌防霉性能对比及发展趋势浅析

刘佳娣，张惠玉，关红艳，裴一朴，徐晓梅，蔡寒梅

（中国国检测试控股集团股份有限公司，北京 100024）

0 前言

细菌、真菌、病毒等病原微生物是影响人体健康的重要因素。家庭浴室、厨房等潮湿阴暗的生活环境成了霉菌、细菌滋生的重灾区，霉菌挥发到空气中，形成气溶胶被人吸入会引发疾病。开发高活性的抗菌防霉产品成为一个趋势，具有抗菌防霉功能的产品不仅能改善居室环境，减少交叉污染风险，还能延长建材产品的使用寿命。根据全球市场洞察公司的报告，到2026年抗菌涂料市场规模将超过63亿美元[1]。2021年，抗菌产品在塑料领域中的应用已达20%,未来抗菌应用在涂料、乳液、塑料、发泡产品、个人护理产品等领域都有巨大潜力[2]。

目前市场上的建材产品主要通过添加抗菌剂的方法达到抗菌防霉效果。主流抗菌剂分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂等[3]。有机类抗菌防霉剂易溶入胶体中，缺点是耐热性差、易分解和使用寿命短；无机类抗菌防霉剂的优点是高安全性、缓释性好、广谱抗菌性、不易产生抗药性、耐热性好和加工方便[4]，根据不同应用领域及抗菌机理，又分为接触抗菌、渗透溶出抗菌和光催化氧化抗菌等[5]。这些技术被广泛应用到家电、建材、日化用品、金属加工、造纸等领域。涂料中通常会加入铵盐型有机抗菌剂、纳米型无机抗菌剂等低毒高效的抗菌剂以取得优异的抗菌效果[6]。木制品除添加抗菌剂使表面具有抗菌防霉作用外，因其自身材料特性及加工过程中使用的酚醛胶、脲醛胶和三聚氰胺胶等胶粘剂，也可杀灭病原微生物[7-8]。塑料制品的抗菌工艺技术复杂且不成熟[9]。瓷砖常用抗菌剂中的稀土材料（如CeO2、Tb2O3）具有一定的抗菌和产生活性氧离子的能力[10]。抗菌陶瓷的制备方法有涂抹浸渍和混合烧结，其中涂抹浸渍会出现抗菌剂流失现象，而混合烧结的抗菌效果更长久[11]。

抗菌防霉性能是评价建材产品性能的重要指标之一。本文基于国家建筑材料测试中心近5年检测的典型产品的抗菌防霉性能进行了数据分析，纵向比较了近5年的数据变化，横向比较了各产品的抗菌防霉性能差异，以期促进抗菌防霉行业的技术进步和有序发展。

1 建材产品抗菌防霉性能检测的标准、方法及限值

1.1 抗菌性能

建材产品的抗菌性能是表示建筑材料杀死或妨碍细菌、真菌等微生物生长繁殖及其活性能力的参数[12]，通常以抗菌率或抗菌活性值来表征。建材产品抗菌性能通常采用贴膜法进行评价。贴膜法是通过定量接种细菌于待检验样板上，用贴膜方法使细菌均匀接触样板，经一定时间培养后，检测样板中的活菌数，计算得出样板的抗菌率（抗菌活性值）。

国内外常用的建材产品抗菌性能的检测标准主要包括：HG/T 3950-2007《抗菌涂料》[13]、GB/T 21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》[14]、JC/T 2039-2010《抗菌防霉木质装饰板》抗细菌率限值[15]、JC/T 897-2014 《抗菌陶瓷制品抗菌性能》[16]、JIS Z 2801:2012 《抗菌产品 抗菌活性和效果的试验》[17]、GB/T 31402-2015《塑料 塑料表面抗菌性能试验方法》[18]。在众多检测标准中，产品的抗细菌率的限值通常≥90%，而日本的标准JIS Z 2801:2012的抗菌活性值限值除外（抗菌活性值2.0，相当于抗菌率99%）。对于没有限值要求的方法标准，参照T/CIAA 103.1-2021《抗菌技术规范 第1部分：抗菌产品》表3抗菌活性值≥1或抗菌率≥90%[19]。按照上述检测方法测试的各建材产品的抗菌性能应符合相应的抗菌标准的技术要求。

表1 典型建材产品抗菌率（%）Tab.1 Antibacterial rate of typical building materials (%)

表2 典型建材产品抗菌性能合格率（%）Tab.2 Qualification rate of antibacterial performance of typical building materials (%)

表3 典型建材产品防霉性能合格率（%）Tab.3 Qualification rate of mold resistant performance of typical building materials (%)

1.2 防霉性能

建材产品的防霉性能是用来表示建筑材料杀死或妨碍霉菌的生长繁殖或使之失去活性的能力，通常用防霉等级表征。建材产品的防霉性能通常采用培养皿法进行评价，即通过模仿自然界霉菌生长条件加速试验，在试件表面接种霉菌孢子，置于适宜环境条件下培养，根据试样表面长霉程度进行评定。

国内外常用的建材产品防霉性能的检测标准包括HG/T 3950-2007《抗菌涂料》、GB/T 1741-2020《漆膜耐霉菌性测定法》[20]、GB/T 35469-2017《建筑木塑复合材料防霉性能测试方法》[21]、JC/T 2039-2010《抗菌防霉木质装饰板》[22]、GB/T 24128-2018《塑料 塑料防霉剂的防霉效果评估》[23]、ASTM G21-15《测定合成聚合材料抗真菌性的标准实施规程》[24]。标准中产品防霉等级要求通常为0级或1级。对于没有限值要求的方法标准，参照T/CIAA 103.2-2022《抗菌技术规范 第2部分：防霉/抗真菌产品》[25]的防霉等级应为1级或0级。按上述检测方法测试的建材产品的防霉性能应符合相应标准的技术要求。

2 数据分析

2.1 抗菌性能分析

典型的抗菌建材产品主要包括涂料、木制品、陶瓷、塑料制品等，通过大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率的测定对产品性能进行评价。本文对近5年检测的2000多个抗菌样品（其中涂料样品900多个，木制品样品400多个，陶瓷样品500多个，塑料制品样品200多个）的测试结果进行了统计分析，纵向比较同类产品近5年的变化趋势，横向比较各产品间的性能差异。

图1 建材产品抗菌率变化趋势Fig.1 The trend of antibacterial rate of building materials products

可以看出，涂料类产品对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均在94%左右，近5年来相对稳定，说明该类材料的抗菌性能保持在较高的水平，市场上现有产品合格率达93.92%以上。木制品近5年对大肠埃希氏菌的平均抗菌率为93.12%，对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率为94.57%，说明该类材料的抗菌性能也保持在较高的水平，市场上现有产品的合格率大于92.68%。陶瓷产品近5年对大肠埃希氏菌的抗菌率波动范围较大（51.39%～91.90%），平均抗菌率为77.22%，市场上现有产品合格率约71%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率在一定程度上呈现下降趋势，近5年的平均抗菌率为91.94%，市场上现有产品合格率约89.98%，二者比对说明陶瓷对金黄色葡萄球菌的抗菌性能优于对大肠埃希氏菌的抗菌性能。塑料制品2019-2022年对大肠埃希氏菌的抗菌率均低于80%，近5年的平均抗菌率为75.29%，近5年对金黄色葡萄球菌的抗菌率波动范围较大（79.07%～99.01%），平均抗菌率为89.29%，相关数据表明塑料制品对金黄色葡萄球菌的抗菌性能优于对大肠埃希氏菌的抗菌性能，市场上现有塑料制品的抗菌性能存在较大差异。

图2 建材产品平均抗菌率Fig.2 Average antibacterial rate of building materials

由上可知，典型建材产品的抗菌性能排序是涂料≈木制品＞陶瓷≈塑料制品。涂料和木制品对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌均有较高的抗菌率，说明其抗菌加工工艺较成熟，市场上现有产品基本符合相关规定要求。陶瓷和塑料制品的抗菌性能相近，对金黄色葡萄球菌的抗菌率优于对大肠埃希氏菌的抗菌率，市场上现有产品的抗菌性能差异较大，需通过质量管控规范产品质量，推动相关工艺发展。

2.2 防霉性能分析

具有防霉功能的典型建材产品包括涂料、木制品、塑料制品、胶粘剂等。建材产品的防霉性能评价用菌种主要包括黑曲霉、黄曲霉、腊叶芽枝霉、宛氏拟青霉、桔青霉、出芽短梗霉、链格孢、绿色木霉、土曲霉、绳状青霉、球毛壳等。检测结果＞1级为不合格样品。本文对近5年检测的3000多个防霉样品（其中，涂料样品1800多个，木制品样品400多个，塑料制品样品400多个，胶粘剂样品300多个）的测试结果进行了统计分析。

图3 建材产品防霉性能合格率变化趋势Fig.3 Trend in qualification rate of mold resistant performance of building materials

可以看出，涂料的防霉性能较好，产品防霉性能合格率均在94%以上，较为稳定，近5年平均合格率达96.91%，说明其防霉工艺相对成熟。木制品近5年的防霉性能平均合格率为78.17%，是4类产品中合格率最低的，但其防霉性能呈现较明显的上升趋势，说明其防霉工艺在较迅速发展。塑料制品的防霉性能合格率变化不大，近5年平均合格率为93.08%，防霉工艺相对成熟。胶粘剂近5年的防霉合格率波动较大，平均合格率仅81.87%，说明其防霉工艺尚需进一步发展。

整体来看，典型建材产品的防霉性能排序是涂料＞塑料制品＞胶粘剂＞木制品。涂料和塑料制品的加工工艺相对成熟，产品防霉性能较好，市场上现有产品合格率较高，基本能满足市场需求。木制品和胶粘剂近5年的防霉性能波动较大，产品性能差异较大，需通过质量管控规范产品质量，促进相关工艺发展。

2.3 抗菌、防霉性能关系分析

建材产品的抗菌性能和防霉性能通常通过添加抗菌剂获得。同类型建材产品的抗菌性能和防霉性能既有一定的正相关，也存在一定的差异。经统计发现：

1）涂料产品：防霉性能0级的产品，其抗菌性能都合格；而抗菌性能不合格的产品，其防霉性能几乎也不合格。通常，涂料产品的抗菌性能优于防霉性能。

2）木制品：抗菌性能的平均合格率在92%以上，但防霉性能的平均合格率较低（78.17%），说明通常情况下其抗菌性能高于防霉性能；也存在部分产品抗菌性能合格而防霉性能不合格，或抗菌性能不合格而防霉性能合格的情况。

3）塑料制品：塑料制品的抗菌性能合格率约72.60%，而防霉性能的合格率约93.08%，表明通常塑料制品的防霉性能高于抗菌性能。

3 结语

典型建材产品的抗菌防霉性能可有效抑制病原微生物的滋生繁殖，为人居环境筑起防护屏障。本文对近5年共计5000多个建材样品的抗菌率、抗菌性能合格率和防霉性能合格率进行了统计分析。结果显示，建材产品的抗菌性能和防霉性能通常呈正相关；涂料和木制品有较高的抗菌防霉性能，产品合格率较高；塑料、陶瓷、胶粘剂的抗菌防霉性能仍需进一步提升。