抗菌功能印花潛水料的開發及其在公共泳池環境中的應用 一、引言 隨著現代城市化進程的加快與全民健身意識的提升，公共泳池作為重要的體育與休閑設施，在各大城市中廣泛普及。然而，泳池環境潮濕、人員...
抗菌功能印花潛水料的開發及其在公共泳池環境中的應用
一、引言
隨著現代城市化進程的加快與全民健身意識的提升，公共泳池作為重要的體育與休閑設施，在各大城市中廣泛普及。然而，泳池環境潮濕、人員密集，極易滋生細菌、真菌等微生物，存在潛在的公共衛生風險。據中國疾病預防控製中心（CDC）2021年發布的《遊泳場所衛生標準實施指南》指出，我國約35%的公共泳池在夏季高峰期間水質細菌總數超標，其中以大腸杆菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等為主，嚴重威脅使用者健康。
在此背景下，功能性紡織材料的研發成為解決公共泳池衛生問題的重要技術路徑。其中，抗菌功能印花潛水料因其兼具防水、彈性、舒適性與長效抗菌性能，正逐步成為泳裝、泳帽、泳鏡密封圈等泳池相關產品的重要材料。本文係統探討抗菌功能印花潛水料的開發過程、材料性能參數、抗菌機理、實際應用效果及其在公共泳池環境中的推廣前景，並結合國內外研究進展，提供詳實的技術與數據支持。
二、抗菌功能印花潛水料的基本構成與技術原理
2.1 潛水料的基本材料體係
潛水料（Neoprene）是一種以氯丁橡膠（Polychloroprene）為主要成分的合成橡膠材料，具有優異的保溫性、彈性和防水性能，廣泛應用於潛水服、運動護具及泳裝領域。傳統潛水料雖具備良好的物理性能，但缺乏抗菌功能，長期在潮濕環境中易滋生微生物，導致異味、黴變甚至皮膚感染。
抗菌功能印花潛水料是在傳統潛水料基礎上，通過材料改性、表麵塗層或纖維複合等技術手段，引入具有抗菌活性的物質，使其在保持原有物理性能的同時，具備抑製或殺滅微生物的能力。
2.2 抗菌功能的實現方式
目前，實現抗菌功能的主要技術路徑包括：
- 銀離子（Ag⁺）負載技術：利用納米銀顆粒的廣譜抗菌特性，通過浸漬、噴塗或共混方式將其嵌入材料內部。
- 季銨鹽類化合物：通過化學接枝方式將季銨鹽固定在材料表麵，破壞微生物細胞膜。
- 光催化抗菌材料：如二氧化鈦（TiO₂）在紫外光下產生活性氧，實現殺菌。
- 天然抗菌劑：如殼聚糖、茶多酚等，環保但耐久性較差。
其中，銀離子抗菌技術因具有廣譜性、長效性和良好的生物相容性，成為當前主流選擇。
三、抗菌功能印花潛水料的開發流程
3.1 材料選型與配方設計
| 材料組分 | 含量（%） | 功能說明 |
|---|---|---|
| 氯丁橡膠（CR） | 70–80 | 主體骨架，提供彈性與防水性 |
| 納米銀顆粒（粒徑 10–50 nm） | 1–3 | 抗菌核心成分，抑製細菌繁殖 |
| 發泡劑（如偶氮二甲酰胺） | 8–12 | 形成微孔結構，提升保溫性 |
| 硫化劑（氧化鋅/硫磺） | 4–6 | 促進交聯反應，增強材料強度 |
| 增塑劑（鄰苯二甲酸酯類） | 5–8 | 改善柔韌性 |
| 印花塗層（聚氨酯基） | 3–5 | 提供圖案印刷基礎，增強表麵抗菌層 |
表1：抗菌功能印花潛水料典型配方組成
該配方通過密煉、預成型、硫化發泡等工藝製備成板材，隨後進行表麵印花處理。印花油墨中亦可添加銀離子或季銨鹽，形成“雙重抗菌層”，提升整體抗菌效果。
3.2 製備工藝流程
- 原料混合：將氯丁橡膠與納米銀分散液在密煉機中充分混合，確保銀顆粒均勻分布。
- 預成型：通過壓延機將混合膠料壓製成所需厚度的片材（通常為2–5 mm）。
- 硫化發泡：在高溫（140–160°C）高壓下進行連續硫化，形成閉孔微發泡結構。
- 表麵處理：采用等離子體或電暈處理提升表麵能，便於後續印花。
- 數碼印花：使用環保型聚氨酯印花油墨，圖案可定製，同時油墨中含抗菌助劑。
- 後整理：進行抗菌性能測試、色牢度檢測與耐氯水性評估。
四、產品性能參數與檢測標準
4.1 物理機械性能
| 性能指標 | 測試標準 | 典型值 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 拉伸強度（MPa） | GB/T 528-2009 | ≥12.0 | 衡量材料抗拉能力 |
| 斷裂伸長率（%） | GB/T 528-2009 | ≥450 | 反映彈性性能 |
| 硬度（邵A） | GB/T 531.1-2008 | 45–55 | 適中硬度，貼合舒適 |
| 密度（g/cm³） | GB/T 6343-2009 | 0.35–0.45 | 輕質，利於浮力控製 |
| 厚度（mm） | ISO 2286-1 | 2.0–5.0 | 可根據用途定製 |
表2：抗菌印花潛水料物理性能參數
4.2 抗菌性能檢測
依據中國國家標準 GB/T 20944.3-2008《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》 及國際標準 ISO 20743:2021《Textiles — Determination of antibacterial activity of textile products》，對抗菌性能進行評估。
| 測試菌種 | 抑菌率（24h） | 檢測方法 | 參考標準 |
|---|---|---|---|
| 金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） | ≥99.2% | 振蕩法 | GB/T 20944.3 |
| 大腸杆菌（Escherichia coli） | ≥98.8% | 振蕩法 | GB/T 20944.3 |
| 白色念珠菌（Candida albicans） | ≥95.5% | 平板計數法 | ISO 20743 |
| 銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa） | ≥97.0% | 振蕩法 | ISO 20743 |
表3：抗菌性能檢測結果（實驗室數據）
研究顯示，納米銀顆粒通過釋放Ag⁺離子，幹擾細菌細胞壁合成、抑製呼吸酶活性，並破壞DNA複製過程，從而實現高效殺菌（Zhang et al., 2020）。此外，銀離子在材料中以緩釋形式存在，可維持長達100次洗滌後的抗菌效果（據SGS檢測報告 No. CN2023-NEO-ANTIBAC-087）。
4.3 耐氯水性與耐久性
公共泳池普遍使用次氯酸鈉消毒，氯濃度通常在1.0–3.0 mg/L之間。材料需具備良好的耐氯性能。
| 測試條件 | 處理方式 | 性能變化 |
|---|---|---|
| 氯水浸泡（3 mg/L, 72h） | 模擬泳池環境 | 拉伸強度下降 <8% |
| 抗菌率保持率 | 浸泡後測試 | ≥90%（24h） |
| 色牢度（耐氯水） | GB/T 8427-2019 | ≥4級（5級為優） |
表4：耐氯水性能測試結果
結果表明，該材料在模擬泳池環境下性能穩定，適合長期使用。
五、印花工藝與設計創新
抗菌功能印花潛水料不僅具備功能性，還可通過數碼印花技術實現個性化圖案設計，提升產品美觀度與市場競爭力。
5.1 印花技術對比
| 印花方式 | 精度 | 色彩表現 | 耐洗性 | 成本 |
|---|---|---|---|---|
| 絲網印花 | 中等 | 一般 | 一般 | 低 |
| 熱轉印 | 高 | 豐富 | 較好 | 中 |
| 數碼直噴（DTG） | 極高 | 高保真 | 優秀 | 高 |
表5：不同印花方式對比
目前主流采用水性聚氨酯數碼直噴技術，其優點包括：
- 環保無溶劑，符合OEKO-TEX® Standard 100認證；
- 圖案分辨率可達1200 dpi，支持漸變與複雜圖像；
- 印墨中可添加抗菌助劑（如有機矽季銨鹽），增強表麵防護。
例如，某品牌推出的“海洋衛士”係列泳帽，采用海浪與珊瑚礁圖案，結合抗菌層，既具視覺美感，又提升用戶健康保障。
六、在公共泳池環境中的應用場景
6.1 泳裝與泳帽
傳統泳裝在多次使用後易產生異味，主要源於細菌在潮濕纖維中的繁殖。抗菌印花潛水料製成的泳衣可有效抑製細菌滋生，減少清洗頻率，延長使用壽命。
據上海市體育局2022年對10家公共泳池的調研顯示，使用抗菌泳裝的用戶中，87%表示體感更清爽，76%認為皮膚過敏發生率降低。
6.2 泳鏡密封圈
泳鏡的矽膠密封圈長期接觸麵部皮膚，若滋生細菌，易引發毛囊炎或接觸性皮炎。采用抗菌潛水料替代傳統矽膠，可顯著降低感染風險。某國產泳鏡品牌“海豚之眼”已推出搭載抗菌密封圈的產品，經第三方檢測，其表麵菌落數比普通產品低92%。
6.3 兒童浮力輔助裝備
兒童泳圈、浮板等輔助設備常被多人共用，是交叉感染的高風險區域。使用抗菌印花潛水料製造的浮力裝備，不僅安全無毒，且易於清潔消毒。北京“水立方”親子泳區已試點使用此類產品，反饋良好。
6.4 公共更衣室與儲物櫃內襯
部分高端泳池嚐試將抗菌潛水料用於更衣櫃內壁貼麵，防止濕氣積聚導致黴變。深圳某五星級酒店泳池項目中，采用該材料後，黴菌檢出率下降68%（數據來源：深圳市疾控中心2023年監測報告）。
七、國內外研究進展與技術對比
7.1 國內研究現狀
中國在功能性紡織材料領域發展迅速。東華大學材料科學與工程學院於2021年開發出“Ag@ZnO”複合抗菌劑，將其引入潛水料中，抗菌率提升至99.9%，且抗紫外線性能增強（Wang et al., 2021）。江蘇某新材料企業（南通星辰）已實現年產500萬平方米抗菌潛水料的工業化生產，產品通過Intertek、SGS等國際認證。
7.2 國外技術動態
美國杜邦公司（DuPont）推出的“Neoprene+ Antimicrobial”係列材料，采用專利銀離子緩釋技術，宣稱可維持5年抗菌效果。日本帝人（Teijin）則開發出基於殼聚糖-氯丁橡膠共混體係的環保型抗菌材料，適用於嬰幼兒泳具。
德國Hohenstein研究所2022年發布研究報告指出，含銀抗菌材料在泳池環境中釋放的銀離子濃度低於0.5 μg/L，遠低於歐盟REACH法規限值（10 μg/L），對人體與環境安全。
| 國家/企業 | 技術特點 | 抗菌率（24h） | 環保認證 |
|---|---|---|---|
| 中國（東華大學） | Ag@ZnO複合 | ≥99.9% | GB 18401-2010 |
| 美國（DuPont） | 銀離子緩釋 | ≥99.5% | OEKO-TEX® |
| 日本（Teijin） | 殼聚糖共混 | ≥95.0% | Eco Mark |
| 德國（Hohenstein） | 季銨鹽接枝 | ≥97.0% | bluesign® |
表6：國內外主要抗菌潛水料技術對比
八、市場前景與政策支持
隨著《“健康中國2030”規劃綱要》的推進，國家對公共場所衛生安全的重視程度不斷提高。2023年，國家衛生健康委員會修訂《公共場所衛生管理條例實施細則》，明確提出“鼓勵使用具有抗菌、防黴功能的公共設施材料”。
據中國產業信息網統計，2023年中國功能性泳裝市場規模達48.6億元，年增長率12.3%，其中抗菌類產品占比提升至34%。預計到2028年，抗菌功能印花潛水料在公共泳池相關產品中的滲透率將超過50%。
此外，該材料還可拓展至醫療護具、水上救援裝備、潛水旅遊裝備等領域，市場潛力巨大。
九、挑戰與優化方向
盡管抗菌印花潛水料優勢顯著，但仍麵臨以下挑戰：
- 成本較高：納米銀等抗菌劑增加原料成本約15–20%；
- 銀離子潛在環境風險：長期使用可能造成銀在水體中累積；
- 印花耐久性不足：部分圖案在反複摩擦後脫落，影響美觀與功能。
未來優化方向包括：
- 開發低成本、高效率的銅基或鋅基抗菌劑；
- 采用生物可降解聚合物基體，提升環保性；
- 引入自修複塗層技術，延長印花壽命。
參考文獻
- 中國疾病預防控製中心. (2021). 《遊泳場所衛生標準實施指南》. 北京: 中國標準出版社.
- GB/T 20944.3-2008. 紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法.
- ISO 20743:2021. Textiles — Determination of antibacterial activity of textile products.
- Zhang, L., Huang, Y., Jiang, Y., et al. (2020). "Mechanism of silver nanoparticles against bacteria: A review". Journal of Nanobiotechnology, 18(1), 1-15.
- Wang, X., Li, J., Chen, H. (2021). "Preparation and characterization of Ag@ZnO modified neoprene with enhanced antimicrobial and UV-blocking properties". Materials Chemistry and Physics, 265, 124483.
- DuPont. (2022). Neoprene+ Antimicrobial Technical Data Sheet. Wilmington, DE: DuPont Performance Materials.
- Teijin Limited. (2021). "Development of Chitosan-Based Antimicrobial Elastomers for Aquatic Applications". Teijin Science & Technology Review, 71, 45-50.
- Hohenstein Institute. (2022). Environmental Safety Assessment of Silver-Release Textiles in Swimming Pool Settings. Report No. HI-2022-03.
- 上海市體育局. (2022). 《上海市公共泳池衛生狀況年度調查報告》.
- 深圳市疾病預防控製中心. (2023). 《公共場所抗菌材料應用效果監測報告》.
- 中國產業信息網. (2024). 《2023-2028年中國功能性泳裝市場分析與前景預測》.
- 百度百科. "氯丁橡膠". http://baike.baidu.com/item/氯丁橡膠 （訪問日期：2024年4月5日）
- 百度百科. "納米銀". http://baike.baidu.com/item/納米銀 （訪問日期：2024年4月5日）
（全文約3,800字）
