2023年项目申报书

嘉兴市科技计划项目可行性报告。

1、立项的背景和意义。

聚丙烯制品性能优良，应用广泛。聚丙烯(pp)质轻，是比重最小(0.9g/cm3)的高分子材料，无毒、易加工、具有良好的综合性能，广泛应用于化学纤维、塑料（汽车、建筑、家电、医疗器械和日用品）等领域。

2023年中国聚丙烯表观消费量超过1200万吨，主要制成塑料制品、薄膜和纤维等产品。聚丙烯塑料在汽车用、医疗器械、医用辅料、包装材料的用量增长比较快，美国每辆汽车用聚丙烯2公斤，随着中国成为第一汽车生产大国，聚丙烯在汽车领域用量将大增；在家电行业的应用也日趋广泛，如洗衣机、电脑。在2023年世界聚丙烯纤维产量为260万吨，而中国产量只有26万吨，只占全世界聚丙烯纤维10%，与之对比，中国2023年聚酯（pet）产量占全世界69%，因此，中国聚丙烯纤维应用开发空间巨大。

预计2023年中国聚丙烯表观消费量将达到1400万吨。

抗菌聚丙烯产品市场需求巨大。聚丙烯在使用和存放过程中，在适宜的温度和湿度条件下，易受到微生物的污染；特别是和人体接触频繁的产品，容易附着人体**表面的汗液、皮脂等代谢产物及外部的污垢，促进微生物繁殖，会对使用者的身体健康造成威胁，因此，在聚丙烯制品中添加具有抗菌功能材料，通过表面的抗菌成分及时通过接触杀菌或抑制在材料表面的微生物繁殖，使整个产品具有抗菌效果，达到长期卫生、安全的目的。抗菌聚丙烯在纺织、家电、汽车、建筑材料、包装材料、医疗器械等领域有巨大市场需求。

聚丙烯由于良好的保暖性、力学性能、无毒性和易成型加工等优点，制成纺织产品广泛用于家纺、装饰用、窗帘、地毯和医用纺织品。近年来，聚丙烯地毯丝和聚丙烯非织造布医用纺织品、婴幼儿产品快速增长。

抗菌聚丙烯在家电行业中主要用作冰箱、冷柜、洗衣机、空调、电子产品。洗衣机经常潮湿，适宜于微生物生长，检查发现残留水中每毫升最多可发现4566个霉菌。近年来，电脑行业发展，抗菌聚丙烯电脑产品需求剧增，跟人体接触最多的键盘、鼠标，容易残留人体的汗液、皮脂而滋生大量微生物，危害使用者身体健康，据调查公共网吧的键盘和鼠标粘附的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌随营业时间延长快速增加，为了使用者健康着想，非常有必要使用抗菌聚丙烯材料制品，对抗菌聚丙烯需求量日益增加。

随着中国成为第一汽车生产大国，对聚丙烯需求激增，方向盘、仪表盘、手柄、车门、车顶、座位等产品均需求抗菌聚丙烯。

抗菌聚丙烯在建筑材料中可以用作塑料门窗、板材、壁纸、塑料地板、地板毡、折叠板系、防水材料、堵水材料、装饰材料、卫生洁具等产品，需求量随房地产开发增长而激增。

抗菌聚丙烯材料可以制成膜和袋用在食品、糖果、菜蔬等营养丰富的物品包装领域，生鲜食品包装是抗菌包装膜的另一适宜领域。随着人们对速食产品消费增加，包装领域对抗菌聚丙烯产品需求与日俱增。

由于聚丙烯无毒，而聚氯乙烯残余氯和有毒增塑剂，许多国家规定不能用聚氯乙烯制成医疗器械，因此，用聚丙烯材料取代聚氯乙烯制成医疗器械被广泛采用，特别是输液瓶和输液管的用量巨大，许多国家要求这些医疗器械具有抗菌效果，为抗菌聚丙烯的发展提供了大好机会。

采用抗菌母粒方法是制备抗菌聚丙烯产品的最有效途径。把抗菌功能材料添加到高分子材料的方法有很多：可以在加工成型过程中直接添加到基体材料中一起成型；也可以将抗菌材料配成容易喷洒在制品表面；也可以通过压层方法，将抗菌材料紧压在产品表面；还可以在产品成型后涂层在表面；可以是原位聚合，即在高分子材料聚合过程中加入抗菌材料，得到复合抗菌材料；还有母粒法，即将抗菌材料与高分子材料基体充分混合，通过双螺杆挤出，制备出高含量抗菌剂与高分子材料复合母粒，抗菌材料含量是最终产品的20-50倍，在产品成型加工过程中，添加少量高浓度母粒，就可制得抗菌产品。

由于聚丙烯抗菌产品加工方式多样，可以是注塑、挤塑还可以是吹塑；可以制成纤维、非织造布，也可以制成板材、型材，还可以制成薄膜、瓶子。这些不同加工方式和不同形态产品，对原材料和加工工艺要求差异很大，把抗菌材料喷、涂、压等方式，都不能找到一种共同的方式，需要不同设备、不同工艺，还会浪费原材料。最经济、最有效的方法是将抗菌材料与聚丙烯共混通过双螺杆制成高含量抗菌剂母粒，在聚丙烯制品过程中添加少量母粒，不影响加工流程与工艺，得到抗菌产品。

开发抗菌聚丙烯母粒将取得良好的社会效益和经济效益。与人体接触产品中，特别是医疗、医药行业中所使用的纺织品，均有可能成为细菌的传播媒介，造成交叉感染，影响病员的**，甚至引发其他疾病，危及生命安全。据中国卫生部提供的资料表明，目前住院病人的医院感染率为9.

7%，在医院死亡病例中约有1/3~1/4与医院的细菌感染有关。据统计，全球每年因细菌感染造成的死亡人数接近2000万，占死亡总数的30%以上，各医院的交叉细菌感染率超过10%。使用抗菌材料是最为简单有效的方法。

聚丙烯材料应用广泛，可以制成不同形态结构产品，在与人体接触产品采用抗菌聚丙烯产品，能有效地防止微生物的产生和滋长，保护人类健康安全，减少不必要的人员损失和经济损失，减少人类恐慌，具有良好的社会效益。特别是2023年sars病毒流行，使人类生存受到严重威胁，整个中国陷入一片恐慌，严重影响了经济、政治和外交，最有效的解决办法是阻止病毒传播、控制疫情，抗菌、杀病毒纺织品，特别是聚丙烯抗菌口罩，对阻止和切断疾病传染起到了至关重要的作用。2023年h1n1病毒泛滥，再次给人类敲响了警钟，人们越来越意识到抗菌材料对于人类生存的重要性。

开发抗菌材料及其产品，不仅有良好的社会效益，也会取得巨大的经济效益。据调查，在美国有75%的人意识到细菌存在于他们的日常生活中，有52%的民众购买日用品时，会注意产品是否具有抗菌性能，有70%左右的人愿意花**购买他们喜欢的高功能性纤维织物。据统计，中国15~49岁生育期妇女有3.

5亿，2周岁以下需用尿片的婴儿5500万，60岁以上老人已达1.4亿，全国还有6万多家医院和11.5万多所医疗门诊，300多万张病床，医疗领域抗菌纺织品的国内市场容量超过60亿人民币。

在纺织、家电、汽车、建筑材料、包装材料、医疗器械等领域的抗菌产品，国内总市场容量接近280亿人民币，聚丙烯抗菌塑料和抗菌纺织品总需求超过40亿人民币。

2、国内外研究现状和发展趋势。

抗菌材料及制品中重要问题是抗菌剂的研究开发、抗菌产品的加工成型和抗菌效果的评价，人们围绕这三大问题展开了不懈研究和努力。

人类最早使用抗菌材料是从抗菌纺织品开始的。早在古埃及时期，人们就将抗菌技术应用于木乃伊的防腐。2023年德国的用季铵盐处理军装，避免了伤员的二次感染，开创了现代意义上的抗菌服用产品，拉开了抗菌纤维及其纺织品研究的序幕，从此，许多国家和企业投入巨量资金和人力资源研究开发抗菌产品。

抗菌剂及抗菌机理研究现状。尽管抗菌材料品种、规格很多，但抗菌材料中最核心的抗菌剂，是指一些微生物高度敏感、少量添加到材料中即可赋予材料抗微生物性能的化学物质。也就是说抗菌剂是能使细菌、真菌等微生物不能发育或抑制微生物生长的物质。

抗菌剂主要只有三大类型：有机、无机和天然生物抗菌剂。

有机抗菌剂主要有卤代物，如五氯酚钠；醇、酚、醚类，如乙醇、对硝基苯酚、乙二醇-甲基醚等；醛、酮、醌类，如戊二醛、邻羟基环戊烯二酮、四氯对醌；酸及盐类，如山梨酸；酯类，如富马酸二甲酯；腈类，如百菌清；胍类，如氯已啶；有机硝基化合物类，如呋喃西林；有机磷及有机砷类，如月桂胂。此外，还有呋喃类、吡咯类、咪唑类、噻唑啉类、苯并呋喃类、苯并噻唑类等杂环类抗菌剂。天然生物抗菌剂是最早为人们所利用的抗菌剂，可将其分为植物源、动物源和微生物源。

最近二十年，无机抗菌剂发展比较迅速，特别是纳米材料的发展，推动了无机纳米抗菌剂的开发和抗菌机理研究。无机抗菌剂主要包括金属离子、金属氧化物和含氯抗菌材料等三大类。金属离子杀灭、抑制病原体的活性按下列顺序递减ag+>hg2+>cu2+> cd2+> cr3+> ni2+ >pd2+>co4+>zn2+>fe3+，含银离子抗菌剂因为抗菌能力最强而研究得最多；金属氧化物主要研究tio2、zno、fe2o3、wo3、cds等；含氯抗菌剂主要有cl2、hclo、hclo3、clo2等。

抗菌剂已经单独形成了一个产业，中国大陆2023年抗菌剂产量达200吨，2023年抗菌剂产量已经超过800吨，2023年超过1200吨，**2023年抗菌剂产量达到2100吨。

这三类抗菌剂中，天然抗菌剂仍然停留在传统经验水平上，进展缓慢；大多数有机抗菌剂能够干扰细胞的基因表达及相关酶系统，因此在抑制有害微生物的同时，对其他生物体细胞也具有毒性，且耐温性能比较差，难以提高有机抗菌材料及其废弃物的安全性，这些因素阻碍了有机抗菌剂的发展。为了克服这些缺点，最近二十年来，研究重点转向了无机抗菌剂。

研究无机抗菌剂的制造方法和抗菌机理是当前研究热点。对于金属离子，通过物理吸附或离子交换等方法，将银（ag）、铜（cu）、锌（zn）等金属(或其离子)固定于沸石、硅胶、不溶性磷酸盐等多孔材料的表面或孔道内，然后将其加入到制品中获得具有抗菌性的材料。最近利用羟基磷灰石载银离子，得到一种具有良好生物相容性抗菌材料。

对于金属离子抗菌材料的抗菌机理，主流观点认为是金属离子接触生物细胞膜，结合蛋白质的巯基而使细胞失去活性；金属氧化物以tio2为代表，在光催化作用下，吸附其表面的oh-和h2o分子，将其氧化成具有强氧化能力的·oh自由基，与细胞中的蛋白质、不饱和脂肪酸、糖苷等物质反应，破坏其正常结构，从而使细胞死亡或这丧失增殖能力。但金属离子抗菌剂易从抗菌材料中溶出，随时间延长抗菌效果递减，耐热性差；而金属氧化物的抗菌性能跟粒径大小直接相关，粒径大抗菌能力减弱，甚至失去抗菌能力。因此，研究纳米无机抗菌剂成为当前重点。

纳米是长度单位，一纳米是十亿分之一米，纳米材料是指至少在一维上尺寸小于100纳米的材料。把无机抗菌剂制成纳米材料，就成了纳米无机抗菌剂，裸露在外表面的电子数目巨大，有较大比表面积和表面能，从而使纳米颗粒具有较高的活性，能够与生命物质的蛋白质、氨基酸等一些活性基团相互作用，抑制生命物质如蛋白质和核糖核酸的合成，达到抑菌或杀菌的目的。

制备纳米材料的方式有很多，可分为物理方法和化学方法，常见的制备方法有：物理粉碎法、机械球磨法、气相沉积法、水热合成法和溶胶-凝胶法。采用气相沉积法、水热合成法和溶胶-凝胶法等化学方法，不仅产品成本很高，更重要的是难于量产，不能适用于大规模的生产方式；目前大多数生产厂商用物理粉碎法或球磨法生产的纳米材料，有两个方面的缺陷：

一是生产时间长，产量太低，能耗大；二是生产出来的纳米材料粒径比较大，粒径分布不均匀。这两个因素严重限制了纳米材料的生产和应用。

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