无机非金属建筑材料的环保性能研究

摘要：随着人民生活水平的提高，对生活质量的要求也随之上升。特别是近年来，房屋建筑和装修中工程用材问题已经引起居民的普遍关注。无机非金属材料因其自身具有良好的抗菌性能而受到业界和消费者的青睐。基本原理是活性氧消菌以及离子缓释杀菌的抗菌功能，使其具有较好的环保功能。在建筑、装修和家电等生活和生产领域，具有广阔的发展前景。

关键词：抗菌；环保性能；无机非金属材料

一、具有抗菌环保性能的无机非金属建筑材料种类

抗菌就是抑制细菌的生长和发育，杀菌就是消灭细菌或达到无菌状态，环保就是没有细菌污染。抗菌材料就是具有抗菌或者杀菌功能有利环保的材料。一般分为两类：第一无机类，这一类具有防高温，效果好，时间长，性能稳定等优点而具有广阔的市场前景；第二有机类，这一类相比之下功能稍差，并且对环境有污染，对健康有损害，因此潜力比较小。

（一）金属氧化物抗菌材料

在中国古代社会史书记载，古人制作消毒杀菌剂的材料为海扇和牡蛎等贝壳。在现代社会，日本在这一方面的技术领先于同行，山本元治于1994年就申请了氧化银（Ag2O）、氧化铜（CuO）、氧化锌（ZnO）等金属氧化物抗菌剂的发明专利；而矢作多贵江在癌变和变异物质 苯并芘（Benzopyrene）中加入微量氧化镁（MgO）之后，该物质的变异菌数降低了一半，氧化物抗变异和防癌变的功能具有广阔的市场潜力。

（二）半导体光催化抗菌材料

早在20世纪70年代日本两位学者就实验出TiO2电极上光电解水现象，这一发明引起了学界专家、学者、科学家的高度重视。因为在纳米半导体材料的制作、构造、功能等实践方面和光催化理论方面的深入研究表明，TiO具有较强的抗菌环保功能，因此市场前景极为广阔，在21世纪利用太阳能净化环境方面发挥重要作用，引发新的技术变革。具有先进功能的半导体材料主要有：WO3、TiO2、ZrO2、V2O3、ZnO、CdS、SeO2、GaP、SiC。但是其他化学物质属于有毒金属或者稀缺金属或者使用期限比较短或者容易发生化学反应，因此最常用的材料为：TiO2和ZnO。

（三）无机抗菌制品

将无机抗菌材料添加到传统的建筑材料地板砖、瓷面砖、涂料、塑料等里面，能够产生很多抗菌制品，效果实现模式：在建筑材料表面涂膜相应的抗菌制品以实现抗菌环保功能。最早研制出抗菌环保建筑材料的是日本的TOTO公司，该产品通常利用光催化作用实现抗菌环保效果。在国内，金宗哲和梁金生等专家与山东一家陶瓷集团合作，成功地利用稀土激活技术研制出抗菌卫生陶瓷，并于1999年通过山东省的专家组认定而投产。淄博一家科技公司与河北工业大学合作成功地研制出具有环保功能的陶瓷：具有较好的抗菌功能，辐射较强的远红外线，微量元素的释放。淄博博纳科技发展公司与华辰集团合作，二者成功地利用抗菌陶瓷材料研制出抗菌环保易洁墙面砖，并且经过国家建筑材料工业环境监测中心检测，该产品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率高达95%。

（四）稀土无机抗菌材料

稀土元素因其自身具有独一无二的外层电子结构，并且业已在医学抗菌消炎药物领域获得应用，学界研究者利用这一材料相继研发出建筑材料和日用品。美国Saad等专家利用稀土元素研制出碱硅酸盐涂层材料，含有氧化铈12%到30%左右，具有很好的自洁功能。日本NIPG公司研发的抗菌防霉涂层材料用于生产抗菌环保玻璃粉。但是上述建筑材料目的是加入稀土以便改善产品的质量，并未充分关注稀土元素的抗菌环保功能，实验结果表明，将稀土与纳米TiO2复合以后，然后在TiO2中添加表面能级，这样的话，建筑材料在光照情况下发生化学反应从而产生具有良好的抗菌和净化功能的羟基自由基，具有良好的环保功能。

二、无机非金属材料的抗菌环保原理

建筑的抗菌环保作用，就是指某种建筑材料对自然界里面微生物的生物链产生的消极影响。主要表现在：微生物的寿命变短，食物變少，繁殖能力变弱，对其物种数量影响极大，有可能导致基因变异。无机非金属建筑建筑材料和微生物之间的关系，实际上就是与环境的关系，环保问题。建筑材料抗菌环保机理主要有四个方面：（1）细胞壁的合成过程受到干扰。肽聚糖是细菌细胞壁的重要组成分子，细胞壁受到无机非金属抗菌材料的干扰作用，主要通过影响四肽交联与多糖链的连结，使得细胞壁处于非完整状态，损害菌体导致细菌死亡。（2）细胞膜受到损伤。细菌细胞组织活动的重要结构部分是细胞膜，因此如果细胞膜受到破坏、损伤，细菌会因为失去良好的活动场所而死亡。（3）蛋白质的合成过程受到控制。氨基酸是蛋白质合成过程所必须的物质，并且必须以核糖体为载体配合酶的参与作用才能完成。阻拦、破坏、抑制任何一个环节的化学反应过程或者其中一个化学物质，都会导致蛋白质的合成过程受阻，从而导致细菌死亡。（4）核酸合成受破坏。

三、无机非金属建筑材料的环保性能前景

无机非金属建筑材料的环保性能主要表现在一下一个方面：（1）符合建筑材料工业环境制定的能源评价法，该方法通过计算能源消耗数量的多少以此衡量建筑材料对环境造成的影响，无机非金属材料生产制作过程能源消耗比较低，对环境的污染比较小，所以符合能源评价法；（2）环境因子影响法（EAF），这种方法是在产品的生产过程对环境造成各种影响带来污染的种种因素都加以考虑。其基本表达式是：EAF=自然资源、能源消耗、废弃物排放、微生物的影响、区域整体影响。无机分金属建筑材料同样符合这一评价体系，无机非金属建筑材料污染物排放量比较少，对微生物的负面影响比较小；（3）符合生态指数法，符合环境商值法，符合生态因子发，符合生命周期法。具有良好的抗菌环保功能。

四、结语

综上所述，在当今社会发展中，无机非金属建筑材料已经成为了不可或缺的一部分，必须充分研究其性能，开发出更多种类的材料，才可以发挥更大的用处，促进社会的发展。

参考文献：

[1]梁金生，王静，金宗哲等.无机非金属材料的抗菌性能[J].山东陶瓷，2003 （4）：16-20.

[2]葛伟青，苑少强，郝斌.无机抗菌材料的应用及其抗菌性能测试和评价[J].陶瓷，2007 （7）：53-55.

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