耐高溫硅膠抗菌性能檢測與熱穩(wěn)定性研究：基于納米氧化鋅抗菌劑的貼膜法

耐高溫硅膠抗菌性能檢測技術(shù)規(guī)范與熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究：基于納米氧化鋅抗菌劑的貼膜法-高溫老化試驗(yàn)及工業(yè)密封件/廚具應(yīng)用  

一、檢測原理與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)  

（一）抗菌機(jī)制與分類  

耐高溫硅膠通過添加納米氧化鋅抗菌劑實(shí)現(xiàn)高溫下的抑菌效果，其作用機(jī)制包括：  

物理接觸：Zn2?破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)泄漏；  

持續(xù)釋放：高溫下（≤200℃）Zn2?緩慢釋放，抑制細(xì)菌酶活性  

（二）核心標(biāo)準(zhǔn)  

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T31402-2015《鞋類抗菌性能評(píng)價(jià)》（貼膜法）、GB/T2793-2024《膠粘劑耐高溫老化試驗(yàn)方法》；  

國際標(biāo)準(zhǔn)：ASTME2149-20《材料抗菌活性測定》、ISO2578《塑料耐熱性測定》  

二、試驗(yàn)流程與操作規(guī)范  

（一）樣品預(yù)處理  

1.高溫老化試驗(yàn)  

條件：硅膠試樣（50mm×50mm）置于200℃±2℃烘箱，分別老化1天、3天、7天；  

監(jiān)測指標(biāo)：  

重量損失率（應(yīng)≤3%）：  

邵氏硬度變化（應(yīng)≤±5度）  

2.滅菌處理  

老化后試樣經(jīng)121℃高壓滅菌20分鐘，干燥后備用；  

陰性對照樣（未添加抗菌劑的耐高溫硅膠）同步處理  

（二）抗菌性能測試（貼膜法）  

1.菌懸液制備  

大腸桿菌（8099）和金黃色葡tao球菌（ATCC6538）培養(yǎng)至對數(shù)期；  

用0.03mol/LPBS稀釋至1×10?CFU/mL（含10%小牛血清模擬有機(jī)物）  

2.接種與培養(yǎng)  

試樣接種：  

取0.2mL菌懸液均勻涂布于試樣表面，覆蓋無菌聚乙烯膜（40mm×40mm）；  

37℃±1℃、相對濕度90%培養(yǎng)24小時(shí)。  

活菌計(jì)數(shù)：  

加入10mL中和劑（0.1%卵lin脂+0.5%硫代liu酸鈉）洗脫；  

梯度稀釋后傾注TSA培養(yǎng)基，37℃培養(yǎng)48小時(shí)，計(jì)數(shù)CFU  

（三）結(jié)果計(jì)算與判定   

符號(hào)說明：  

為試驗(yàn)組活菌數(shù)，  

為對照組活菌數(shù)；  

判定標(biāo)準(zhǔn)：高溫老化7天后抑菌率≥90%為合格    

三、熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與影響因素  

（一）熱穩(wěn)定性測試方法  

熱重分析（TGA）：  

升溫速率10℃/min，N?氛圍，記錄500℃時(shí)重量殘留率（應(yīng)≥90%）；  

抗菌劑遷移量：  

老化后試樣浸泡于70℃去離子水24小時(shí)，ICP-MS測定浸出液中Zn2?濃度（應(yīng)＜0.1mg/L）    

（二）關(guān)鍵影響因素  

抗菌劑類型：  

納米氧化鋅（ZnO）：200℃老化后抑菌率保持率95%；  

季銨鹽：200℃老化后分解，抑菌率降至50%以下    

硅膠交聯(lián)度：  

交聯(lián)度≥70%時(shí)，抗菌劑遷移率降低至5%以下；  

測試方法：差示掃描量熱法（DSC）測定交聯(lián)密度    

四、應(yīng)用場景與典型案例  

（一）應(yīng)用場景  

工業(yè)密封件：耐高溫硅膠密封圈（200℃持續(xù)使用）；  

廚具用品：硅膠烤盤（耐溫-40℃~250℃）  

（二）案例分析  

樣品：某品牌耐高溫抗菌硅膠（添加1%納米氧化鋅）  

檢測結(jié)果：  

200℃老化7天：重量損失率2.1%，硬度變化+3度；  

大腸桿菌抑菌率：初始99.8%，老化后92.5%（標(biāo)準(zhǔn)要求≥90%）；  

鋅離子遷移量：0.03mg/L（符合GB4806.11-2024）    

五、質(zhì)量控制與優(yōu)化建議  

（一）質(zhì)控要點(diǎn)  

陽性對照：確保菌懸液濃度1×10?±0.5×10?CFU/mL；  

平行試驗(yàn)：3次平行試樣抑菌率RSD≤5%    

（二）優(yōu)化建議  

抗菌劑復(fù)配：納米ZnO（0.8%）+載銀沸石（0.2%），協(xié)同提升耐高溫性；  

表面改性：硅烷偶聯(lián)劑KH550處理抗菌劑，增強(qiáng)與硅膠基體相容性  

關(guān)鍵詞：耐高溫硅膠；納米氧化鋅；抗菌性能；熱穩(wěn)定性；貼膜法；高溫老化  

參考文獻(xiàn)  

[1]GB/T31402-2015鞋類抗菌性能評(píng)價(jià)[S].  

[2]ASTME2149-20材料抗菌活性測定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法[S].  

[3]耐高溫抗菌硅膠在工業(yè)密封件中的應(yīng)用研究[J].材料工程,2025,53(4):112-118.