Thành phần cụ thể của phụ gia kháng khuẩn có thể khác nhau, nhưng một số chất phổ biến bao gồm Triclosan, kẽm hoạt tính, và các loại bạc hoạt tính. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm từ khăn giấy, bàn chải đến các mặt hàng nhà bếp và nội thất.

Tuy nhiên, cần chú ý rằng việc sử dụng phụ gia kháng khuẩn cần tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn về môi trường và sức khỏe công cộng, vì chúng có thể tạo ra các vấn đề về sức khỏe và môi trường nếu không được quản lý đúng cách.
Phụ gia kháng khuẩn cho nhựa thường bao gồm các thành phần hoạt động kháng khuẩn như ion kim loại (chẳng hạn như bạc, đồng, kẽm) hoặc các hợp chất hữu cơ như Triclosan hoặc các polymer có chứa nhóm hoạt động có khả năng diệt khuẩn.

Thành phần cấu tạo:

• Ion Bạc (Silver): Đây là một trong những thành phần kháng khuẩn phổ biến nhất, thường được sử dụng ở dạng nano bạc. Các hạt nano này giải phóng ion Ag+ mà có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.
• Ion Đồng (Copper): Tương tự như bạc, ion đồng có thuộc tính kháng khuẩn mạnh.
• Ion Kẽm (Zinc): Một số hợp chất của kẽm như kẽm pyrithione cũng được dùng do hiệu quả kháng nấm và kháng khuẩn của chúng.
• Hợp chất hữu cơ: Triclosan là một ví dụ, nó có thể cản trở quá trình sinh tổng hợp lipid quan trọng cho vi khuẩn.
• Biopolymer hoạt tính: Có những biopolymer được thiết kế để có các nhóm hoạt động có khả năng diệt hoặc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.

Cơ chế hoạt động:

• Gây rối loạn màng sinh học: Ion kim loại có thể liên kết với các thành phần màng sinh học (như protein màng) của vi khuẩn, gây thay đổi tính chất màng và cuối cùng dẫn đến sự rò rỉ tế bào và chết tế bào.
• Cản trở quá trình sinh tổng hợp trong tế bào: Các ion kim loại như Ag+ có thể ức chế quá trình tổng hợp DNA và RNA, làm ngừng các quá trình tế bào quan trọng khác.
• Sản sinh các gốc tự do và gây stress oxy hóa: Một số ion kim loại có thể kích hoạt sự hình thành các gốc tự do, gây stress oxy hóa và tổn thương tế bào vi khuẩn.
• Ức chế enzyme: Ion kim loại hoặc hợp chất hữu cơ có thể gắn vào và ức chế các enzyme cần thiết của vi khuẩn, từ đó ngăn cản sự sống sót của vi khuẩn.

Phụ gia kháng khuẩn được trộn đều trong quá trình sản xuất nhựa để đảm bảo rằng chúng được phân bố đồng đều trong toàn bộ khối liệu. Khi nhựa được biến dạng thành sản phẩm cuối cùng, các phụ gia này vẫn giữ vững được tính năng kháng khuẩn của mình. Các sản phẩm nhựa kháng khuẩn này thường được dùng trong bệnh viện, trường học, nhà bếp, nơi công cộng nhằm ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn và tạo ra môi trường sạch sẽ hơn.

Ngoài các phụ gia kháng khuẩn chứa ion bạc (Ag+), kẽm (Zn2+), đồng (Cu2+), và hợp chất hữu cơ như Triclosan, có một số loại phụ gia kháng khuẩn khác cũng thường được dùng trong nhựa:

Quaternary Ammonium Compounds (QACs): Đây là các hợp chất bề mặt hoạt động mang điện tích dương và có khả năng phá hủy màng tế bào của vi khuẩn, gây chết tế bào.

Chitosan: Đây là một biopolymer có nguồn gốc tự nhiên được chiết xuất từ vỏ của loài giáp xác. Chitosan có khả năng kháng khuẩn do cấu trúc của nó có thể làm thay đổi tính chất của màng tế bào vi khuẩn.

Polyhexamethylene biguanide (PHMB): Là một hợp chất polymer có tính kháng khuẩn do khả năng gắn chặt vào màng tế bào và gây rò rỉ tế bào chất.

Nanoparticles: Các loại nanoparticles khác như nano đồng, titanium dioxide (TiO2), và zinc oxide (ZnO) cũng được sử dụng vì chúng có tính kháng khuẩn mạnh, đồng thời titanium dioxide khi kích hoạt dưới ánh sáng UV còn tạo ra gốc tự do có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.

Essential Oils and Plant Extracts: Một số tinh dầu và chiết xuất từ thực vật có chứa các hợp chất kháng khuẩn tự nhiên cũng được khám phá để sử dụng trong nhựa, chẳng hạn như chiết xuất từ cây tràm, oregano, và thyme.

Khi chọn phụ gia kháng khuẩn để sử dụng trong nhựa, cần cân nhắc đến tính hiệu quả, độ an toàn, độ bền của chúng trong môi trường cũng như khả năng chịu được quá trình chế biến nhựa ở nhiệt độ cao. Ngoài các loại phụ gia kháng khuẩn thông dụng như bạc nano, Triclosan, và các hợp chất của kẽm và đồng, có một số loại phụ gia kháng khuẩn khác càng ngày càng được sử dụng trong ngành nhựa, bao gồm:

Các hợp chất quaternary ammonium (Quats): Các chất này là các polymer hoặc hợp chất nhỏ có tính nặng khuẩn cao và cũng có khả năng chịu nhiệt độ chế biến nhựa.

Oxy hóa kẽm (ZnO): Không chỉ có tính chất kháng khuẩn, nhưng nano hạt ZnO thường xuyên được sử dụng như một hợp chất làm trắng và UV bức xạ chấn họa.

Oxy hóa titan (TiO2): Các hạt nano TiO2 cũng có thể có tính kháng khuẩn, đặc biệt khi được kích hoạt dưới ánh sáng UV.

Đồng và hợp chất của nó: Đồng và các hợp chất của đồng như hạt nano đồng cũng có hiệu quả kháng khuẩn cao.

Biomolecules: Các loại protein tự nhiên hoặc enzym được cải tiến có tính kháng khuẩn, chẳng hạn như lysozyme, cũng có thể được bổ sung vào nhựa như một phụ gia kháng khuẩn.

Tinh dầu thiên nhiên và chiết xuất từ thực vật: Các chiết xuất này, chẳng hạn như từ tràm trà, bưởi, và quế, cũng đã được khám phá vì các đặc tính kháng khuẩn của chúng.

Trong việc chọn phụ gia kháng khuẩn, các yếu tố như hiệu quả kháng khuẩn, khả năng phối hợp với nhựa cơ sở, tác động đến tính chất vật lý của sản phẩm nhựa hoàn thiện và an toàn cho người sử dụng và môi trường là rất quan trọng. Ngoài ra, khả năng chịu nhiệt độ và hóa chất trong quá trình sản xuất và sử dụng nhựa cũng cần được cân nhắc.