新型抗菌PVC复合材料的制备：基于缺陷蚕茧和辣木籽油的生物基增塑剂应用

为解决医院环境中PVC材料抗菌性能不足的问题，埃及国家研究中心的Nagwa A.kamel团队通过将聚氯乙烯(PVC)与缺陷蚕茧废料(SCW)以50:50比例共混，并引入辣木籽油(MSO)作为生物基增塑剂(1-3%)，成功开发出兼具优异抗菌性和介电性能的复合材料。研究通过SEM、FTIR、TGA等技术证实，2% MSO添加量可显著提升相间相容性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率最高达83.54%。该成果为开发可持续医用抗菌材料提供了新策略。

　　

论文解读

医院获得性感染是全球公共卫生的重大威胁，而聚氯乙烯(PVC)作为医用器械和隐私帘幕的常用材料，其固有抗菌性能不足成为细菌滋生的温床。传统邻苯二甲酸酯类增塑剂存在健康风险，而每年约1100万吨的缺陷蚕茧废料(SCW)因无法用于纺织业造成资源浪费。这些缺陷蚕茧富含抗菌蛋白和纤维蛋白，而辣木籽油(MSO)作为天然抗菌剂含稳定油酸和酚类化合物。如何将二者协同整合到PVC基质中，开发兼具环境友好和高效抗菌的复合材料，成为突破现有技术瓶颈的关键。

针对这一挑战，埃及国家研究中心的研究人员创新性地采用50:50比例的PVC/SCW共混体系，通过添加1-3% MSO作为生物基增塑剂，制备了新型抗菌薄膜。研究运用扫描电镜(SEM)观察形貌、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析化学结构、接触角测试评估润湿性、热重分析(TGA)测定热稳定性，并系统检测了介电性能、力学强度和抗菌活性。

表面形貌与结构表征
SEM显示原始PVC/SCW存在明显相分离和裂纹，而2% MSO样品呈现均匀断面，表明油相有效填充了界面空隙。FTIR证实MSO的酯基峰(1743 cm^-1)与PVC/SCW的酰胺键(1618 cm^-1)产生协同增强，但3%添加量会导致峰强减弱，提示过量MSO引发相分离。

功能性能测试
接触角测量发现2% MSO样品亲水性最佳(59.23°±3.808)，归因于酚类化合物的表面富集。介电分析表明，MSO含量提升使直流电导率(σ_dc)增至10^-10 S/cm量级，符合抗静电材料要求(10^-9-10^-14 S/cm)。TGA显示2% MSO样品残炭率最高(28.85%)，起始降解温度达282.75°C，证实其热稳定性优化。

抗菌效能评估
摇瓶法测试表明，3% MSO样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率分别达82.43%、83.54%和81.81%，较未添加MSO样品提升1.7-2.5倍。这种协同抗菌效应源于SCW的抗菌蛋白(如丝胶蛋白)与MSO的异硫氰酸苄酯共同作用。

该研究开创性地将农业废弃物转化为高性能抗菌材料，2% MSO优化配比的复合材料兼具优异的界面相容性(断裂伸长率提升40%)和广谱抗菌性，其介电常数(ε')增强特性还拓展了在储能材料中的应用潜力。成果为开发可持续医用防护材料提供了范式，尤其适用于医院隐私帘幕等高频接触表面的抗菌改造。未来研究可进一步探索MSO在其它聚合物体系中的普适性，以及工业化生产的成本效益分析。