耐高温硅胶抗菌性能检测与热稳定性研究：基于纳米氧化锌抗菌剂的贴膜法

耐高温硅胶抗菌性能检测技术规范与热稳定性评价研究：基于纳米氧化锌抗菌剂的贴膜法-高温老化试验及工业密封件/厨具应用  

一、检测原理与标准依据  

（一）抗菌机制与分类  

耐高温硅胶通过添加纳米氧化锌抗菌剂实现高温下的抑菌效果，其作用机制包括：  

物理接触：Zn²⁺破坏细菌细胞膜，导致胞内物质泄漏；  

持续释放：高温下（≤200℃）Zn²⁺缓慢释放，抑制细菌酶活性  

（二）核心标准  

国内标准：GB/T31402-2015《鞋类抗菌性能评价》（贴膜法）、GB/T2793-2024《胶粘剂耐高温老化试验方法》；  

国际标准：ASTME2149-20《材料抗菌活性测定》、ISO2578《塑料耐热性测定》  

二、试验流程与操作规范  

（一）样品预处理  

1.高温老化试验  

条件：硅胶试样（50mm×50mm）置于200℃±2℃烘箱，分别老化1天、3天、7天；  

监测指标：  

重量损失率（应≤3%）：  

邵氏硬度变化（应≤±5度）  

2.灭菌处理  

老化后试样经121℃高压灭菌20分钟，干燥后备用；  

阴性对照样（未添加抗菌剂的耐高温硅胶）同步处理  

（二）抗菌性能测试（贴膜法）  

1.菌悬液制备  

大肠杆菌（8099）和金黄色葡tao球菌（ATCC6538）培养至对数期；  

用0.03mol/LPBS稀释至1×10⁶CFU/mL（含10%小牛血清模拟有机物）  

2.接种与培养  

试样接种：  

取0.2mL菌悬液均匀涂布于试样表面，覆盖无菌聚乙烯膜（40mm×40mm）；  

37℃±1℃、相对湿度90%培养24小时。  

活菌计数：  

加入10mL中和剂（0.1%卵lin脂+0.5%硫代liu酸钠）洗脱；  

梯度稀释后倾注TSA培养基，37℃培养48小时，计数CFU  

（三）结果计算与判定   

符号说明：  

为试验组活菌数，  

为对照组活菌数；  

判定标准：高温老化7天后抑菌率≥90%为合格    

三、热稳定性评价与影响因素  

（一）热稳定性测试方法  

热重分析（TGA）：  

升温速率10℃/min，N₂氛围，记录500℃时重量残留率（应≥90%）；  

抗菌剂迁移量：  

老化后试样浸泡于70℃去离子水24小时，ICP-MS测定浸出液中Zn²⁺浓度（应＜0.1mg/L）    

（二）关键影响因素  

抗菌剂类型：  

纳米氧化锌（ZnO）：200℃老化后抑菌率保持率95%；  

季铵盐：200℃老化后分解，抑菌率降至50%以下    

硅胶交联度：  

交联度≥70%时，抗菌剂迁移率降低至5%以下；  

测试方法：差示扫描量热法（DSC）测定交联密度    

四、应用场景与典型案例  

（一）应用场景  

工业密封件：耐高温硅胶密封圈（200℃持续使用）；  

厨具用品：硅胶烤盘（耐温-40℃~250℃）  

（二）案例分析  

样品：某品牌耐高温抗菌硅胶（添加1%纳米氧化锌）  

检测结果：  

200℃老化7天：重量损失率2.1%，硬度变化+3度；  

大肠杆菌抑菌率：初始99.8%，老化后92.5%（标准要求≥90%）；  

锌离子迁移量：0.03mg/L（符合GB4806.11-2024）    

五、质量控制与优化建议  

（一）质控要点  

阳性对照：确保菌悬液浓度1×10⁶±0.5×10⁶CFU/mL；  

平行试验：3次平行试样抑菌率RSD≤5%    

（二）优化建议  

抗菌剂复配：纳米ZnO（0.8%）+载银沸石（0.2%），协同提升耐高温性；  

表面改性：硅烷偶联剂KH550处理抗菌剂，增强与硅胶基体相容性  

关键词：耐高温硅胶；纳米氧化锌；抗菌性能；热稳定性；贴膜法；高温老化  

参考文献  

[1]GB/T31402-2015鞋类抗菌性能评价[S].  

[2]ASTME2149-20材料抗菌活性测定标准试验方法[S].  

[3]耐高温抗菌硅胶在工业密封件中的应用研究[J].材料工程,2025,53(4):112-118.