汽車常用材料抗菌性檢測方法探討

劉亞林，鄭思維，王焰孟，李傳杰，陳魯鐵，付佳永

(1.中汽研汽車零部件檢驗中心(寧波)有限公司,浙江寧波 315104;2.中汽研汽車檢驗中心(天津)有限公司，天津 300399)

0 引言

自2020年新冠肺炎疫情以來，人們對健康的關注愈發重視，無論是個人衛生還是環境健康意識都有了明顯的提升。在防疫抗疫的過程中，私家車儼然成為一個移動的堡壘，在降低人群接觸、提升自我保護方面的價值及通行便利性方面的重要作用，使得人們對私家車的依賴性進一步提升。雖然受到了疫情及復工復廠的影響，2020年國內各大車企的產銷量紛紛又創新高。人們依賴私家車的同時，對車輛的健康屏障要求也越來越高，在熟知的車內揮發性有機物含量、車內異味外，抗菌性也逐漸成為車企和消費者關注的熱點。各大主機廠也紛紛提出了健康座艙的要點。文中就材料常見抗菌方法及抗菌性檢測常用方法兩個方面進行分析，并對汽車常用材料相應檢測方法進行了論述，為行業內相關產品的生產及檢測提供參考。

1 材料常見抗菌分類

抗菌性是指產品所具有的抑制細菌繁殖的性能[1],具有防止材料表面細菌等微生物滋生，防止人體皮膚、汗液、污漬等滋生微生物。一方面降低了病原微生物的滋生，減少疾病的產生與傳播，另一方面還能減少材料因細菌微生物引起的老化。此外，通過抑制細菌的生長、繁殖也減少了異味的產生。

產品抗菌通?？煞譃槭褂每咕牧稀⑻砑涌咕鷦﹣碇瞥?。也有產品使用光照等達到抗菌效果，但目前車內主流的抗菌方式仍然是添加抗菌劑來提高產品抗菌性作用。

汽車內飾材料以非金屬內飾材料為主，車內抗菌材料生產可分為以下幾類：使用天然抗菌纖維制造的材料、使用人造天然抗菌纖劑制造的材料、添加有機抗菌劑制造的材料、添加無機抗菌劑制造的材料[2]等。

天然抗菌纖維通常包括麻纖維、竹纖維、木棉纖維[3]等，可直接用來制造具有抗菌抑菌效果的紡織品；人工天然抗菌劑是從動植物中提取的天然成分，如艾草、薄荷、蘆薈、蝦殼等?？商砑釉诩徔椘吩现兄圃炜咕徔椘?；有機抗菌劑主要指苯類、雜環類、季銨鹽類等有機化合物作為添加劑在產品制造時廣泛使用；無機抗菌劑包括銀納米顆粒、氧化鋅納米材料、氧化鈦納米材料、氧化石墨烯等以金屬離子負載或光催化方的方式達到抗菌效果。

2 抗菌性檢測常用方法分類

抗菌性檢測方法根據檢測對象不同有多種類別，涉及的領域和針對的對象也非常多，如家具、衛生用品、光學儀器、建材、紡織品、包裝材料、醫療、軍工等，不同的對象要求的差異也比較大。

根據抗菌劑的不同類型采取不同的檢測方法。抗菌劑可分為溶出型抗菌劑和非溶出型抗菌劑兩種[4]。溶出型抗菌劑遇水接觸后可以被水帶走，可使用瓊脂平皿擴散法檢測。瓊脂平皿擴散法試驗原理是試樣在培養基上一定時間后，觀察是否可以抑制微生物繁殖并對抑菌帶寬度進行評價；吸收法也適用于溶出型抗菌劑，使用洗脫液對樣品進行洗脫，洗脫液經稀釋后在培養基上培養，通過與空白樣對比活菌數來定量評價抑菌率。非溶出型抗菌劑的特點是其與材料化學鍵相結合，不能被水帶走，無法在瓊脂平皿形成抑菌圈，一般通過接觸來殺死微生物。非溶出型抗菌劑一般使用振蕩法，適合對吸水性要求不高的粉狀或不規則形狀試樣。將樣品浸泡在菌懸液中振蕩培養，使用振蕩前后菌落數下降比例評價抑菌率。

貼膜法[5]是一種測定零件樣品表面抑菌性的方法，適用于測定有一定面積的材料或涂層，如塑料、漆膜、金屬等。試驗先將試樣放入無菌平皿中，然后把試驗菌懸液直接滴加在樣品的表面,用滅菌鑷子夾起覆蓋膜(聚乙烯薄膜)蓋在試樣表面,使菌液均勻接觸樣品,蓋好平皿。接觸培養一定時間后,洗脫樣品和覆蓋膜上的微生物,洗脫液經適當稀釋后進行活菌培養計數,據此計算出樣品的抗/抑菌率。人造革樣品抗抑菌性能的檢測也適合用貼膜法進行評價。

參考上述國內常用抗菌性檢測標準并進行分類，常用抗菌性檢測方法如表1所示。

表1 常用抗菌性檢測方法

除此之外，針對地毯類產品除了有抗菌性要求外，還有抗霉性要求，代表檢測方法有GB/T 23164—2008《地毯抗微生物活性測定》[6]。塑料材料防霉性代表檢測方法有GB/T 24128—2009《塑料防霉性能試驗方法》[7]。

3 汽車常用材料及相應的檢測方法

汽車內飾材料種類繁多，但考慮到抗菌檢測的必要性，需關注的材料屬于與人體頻繁接觸、呼吸接觸或易污染的部件。這類部件主要有轉向盤、座椅、遮陽板、換擋扶手、儀表板、副儀表板、安全帶、門內飾板、扶手、頂棚、地毯、空調、風管及出風口等。

上述部件雖然種類較多，但按所涉及的材料類型分類主要有織物、皮革、塑料3種。目前專門針對汽車內飾材料統一的抗菌性檢測要求還沒有專門的標準要求，可基于相關材料的其他標準并結合表1篩選各種材料的試驗方法。目前，汽車內飾材料的抗菌性開發由于考慮到汽車材料其他性能的影響及新產品開發的成本，各種材料的抗菌性使用最多的方式是無機抗菌劑添加的方式。納米級無機抗菌劑可以在不改變原加工工藝的條件下，添加到塑料、皮革、發泡等零部件材料中。無機抗菌劑檢測常用振蕩法和吸收法進行試驗。添加無機抗菌劑的內飾材料按振蕩法試驗，其簡易步驟如下：

(1)樣品制備：將樣品統一制成10 mm×10 mm的樣塊，且樣品質量為(1.0±0.05)g，然后放入錐形瓶中，加入95 mL的試驗用磷酸鹽緩沖液PBS，再加入5 mL預制菌懸液。

(2)對照組樣液制備：稱取(1.0±0.05)g對照樣本二氧化硅粉末(小于10 nm,純度98%～99%)，放入錐形瓶中，加入95 mL的試驗用磷酸鹽緩沖液PBS，再加入5 mL預制菌懸液。

(3)對照樣本“0”接觸時間活菌計數：將對照樣液適當稀釋后取1.0 mL接種于來菌平皿上，加入營養瓊脂，然后在(37±1) ℃恒溫箱中，做菌落計數。

(4)將樣品溶液和對照溶液在(37±1) ℃下振蕩接觸培養24 h。

(5)將振蕩后對照樣液和試驗樣液適當稀釋后取1.0 mL接種于來菌平皿上，加入營養瓊脂，然后在(37±1) ℃恒溫箱中，做菌落計數。

(6)抗菌率用對照樣品菌落數減試驗樣品菌落數再除以對照樣品菌落數的百分比來表示，檢測結果見表2。

表2 添加無機抗菌劑的內飾材料檢測結果

上述無機抗菌劑的使用僅反映了當前在汽車材料方面應對產品抗菌性要求的快速工藝改善?？紤]到汽車產品多樣性及后續材料開發的系統性，后續汽車材料抗菌性開發會采用更多的抗菌方式及加工方式，將有更全面的汽車抗菌檢測方式。

汽車織物類材料一般使用人造抗菌劑來達到抗菌效果，有機抗菌劑和無機抗菌劑均可使用，這兩種抗菌劑以添加劑的形式在生產過程中或通過后整理的方式添加到紡織品中。針對這兩種抗菌劑可使用吸收法和振蕩法進行定量檢測，使用瓊脂平皿擴散法進行定性檢測。皮革材料的檢測與紡織品材料類似，可選擇瓊脂平皿擴散法、吸收法、振蕩法。塑料材料的抗菌有多種加工方式，但塑料材料加工使用的抗菌劑主要以無機抗菌劑為主，針對塑料樣品可以直接使用貼膜法檢測塑料成品件的抗菌性能，此外振蕩法也可用于塑料材料的抗菌性評價。

汽車內飾材料抗菌性檢測方法分類匯總分類見表3。

表3 汽車內飾材料抗菌性檢測方法分類匯總

4 結論

綜上所述，汽車內飾種類繁多但抗菌抑菌檢測內飾件材料可大致分為織物、皮革、塑料3類，主要內飾件包括轉向盤、座椅、遮陽板、換擋扶手、儀表板、副儀表板、安全帶、門內飾板、扶手、頂棚、地毯等。針對不同內飾材料及其抑菌劑使用方式需根據材料分類選擇更合適的測試評價方法。瓊脂平皿擴散法適用于快捷定性檢測，若定量分析則需根據是否可溶出型抗菌劑分別選擇吸收法和振蕩法，對于塑料、涂層等平面材料使用貼膜法進行抗菌性評價能更直觀地反映成品件表面材料的抗菌效果。

上述總結出的汽車內飾材料抗菌性試驗方法，可以為汽車行業相關檢測方法的開發及標準的研制提供參考。汽車尤其是私家車作為現代人們生活的重要交通工具，其不僅是人們通勤代步的工具，很多時候也是人們休閑、旅游、放松的小窩，人們將健康的需要逐步從住宅擴展到了汽車。消費者在對汽車的健康屬性要求不斷提高的同時，各車企也采用了多種措施滿足消費者的需求，人們的健康理念在經過疫情影響后得到了顯著提升，抗菌性要求作為汽車內飾新的要求將成為新的關注點。

此外，無機抗菌劑的使用以Ag等金屬離子添加到內飾材料中，無機抗菌劑的添加對材料物質性能、機械性能的影響還需要進一步的全面試驗進行驗證；抗菌劑的添加量與抗菌性能需求如何去權衡，來控制抗菌劑的使用量也是需要解決的問題之一；在汽車材料追求全生命周期低碳綠色發展的當下，如何衡量抗菌劑的添加對材料的回收再利用的影響也是隨之而來需要考慮的問題。