[发明专利]纳米氧化石墨烯改性棉纤维及其抗菌制品的制备

说明书

技术领域

本发明属于纺织领域，特别涉及一种纳米氧化石墨烯改性棉纤维及其抗菌制品的制备。

背景技术

天然棉制品虽然具有穿着舒适性、可再生性和生物可降解性等优点，但在服用过程中，因棉纤维具有较大的比表面积和较强的吸湿能力，棉制品极易附着微生物，并为其繁殖和传播创造条件，从而造成纤维强力的损伤、产生污点和褪色、产生令人不愉快的气味，甚至造成疾病的传播，影响人体的健康。因此在棉纤维改性研究中，一个重要的研究方向就是实现棉纤维的抗菌性能，减少细菌对人体的侵害。

抗菌纺织品的开发通常有二种方法，即原液纺丝法和后整理法。原液纺丝法主要适用于合成纤维，不能用于棉、麻、丝、毛等天然纤维的抗菌加工，因此棉纤维的抗菌加工主要采用后整理法，即通过物理吸附或化学反应（共价交联、接枝、聚合和配位结合的方法）将抗菌整理剂吸附或固着在棉制品上。目前，棉纤维的抗菌整理剂大致可以分为三大类，即无机抗菌剂、有机抗菌剂和复合抗菌剂。但是目前使用的无机或者有机抗菌剂加工过程相对复杂、成本高，或多或少的都会引起细菌耐药性的产生，且具有一定的细胞毒性，不适合用于与人体皮肤直接接触的场合。

氧化石墨烯是石墨烯的派生物，与石墨烯的结构大体相同，只是在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连接有大量含氧基团，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片层边缘含有C=O和COOH。与石墨烯相比，氧化石墨烯具有良好的润湿性能和表面活性，而且能被小分子或者聚合物插层后剥离，在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

近期的研究表明：氧化石墨烯(GO)具有良好的抗菌性能。Hu等研究发现，氧化石墨烯纳米层具有极好的抗菌活性和很小的细胞毒作用。在37℃、85μg/mL氧化石墨烯与大肠杆菌孵育2h后，氧化石墨烯几乎完全抑制了大肠杆菌的生长，98.5%的大肠杆菌丧失生存能力。Liu等比较了石墨、氧化石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯的抗菌性能。结果表明氧化石墨烯的抗菌性能最好。Akhavan以大肠杆菌(G^-)和金黄色葡萄球菌(G⁺)为例，研究发现氧化石墨烯通过锋利的边缘与细菌直接作用，从而使细菌细胞膜破坏，内容物流失，从而杀灭细菌。由于革兰氏阴性菌结构中外膜的保护，氧化石墨烯对革兰氏阴性菌的杀伤作用较弱。

发明内容

本发明提供一种纳米氧化石墨烯改性棉纤维及其抗菌制品的制备，实现对棉织物的抗菌整理。

本发明的一种纳米氧化石墨烯改性棉纤维及其抗菌制品的制备，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤：

将20g的50目石墨粉、10g过硫酸钾和10g五氧化二磷加入80℃的浓硫酸中，搅拌均匀，冷却6-12h，洗涤至中性，干燥。将干燥后的样品加入0℃、230mL的浓硫酸中，再加入60g高锰酸钾。混合物的温度保持在10-20℃，然后在30-40℃的油浴中保持2-3h后，缓慢加入920mL去离子水。10-20min后，再加入2.8 L去离子水(其中含有50mL浓度为30％的双氧水)，之后混合物颜色变为亮黄色，趁热抽滤，再用5L浓度为10％的盐酸进行洗涤、抽滤、干燥即得到氧化石墨。将1-4g氧化石墨和4-1g的乙二醛、戊二醛、二缩水甘油醚中的任意一种交联剂放入烧杯中加入95mL去离子水，超声2-4h，得到粒径分布范围为400-900nm的氧化石墨烯溶液。抗菌制品的制备采用二浸二轧工艺，氧化石墨烯和交联剂的用量为棉织物用量的10-100倍，浸渍时间30-60min，轧液率80-100%。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种抗菌制品的制备，具有良好的安全性、广谱高效的抗菌性、优异的耐洗涤性和透气性，适宜做内衣、睡衣、运动服、袜子、鞋垫、婴儿尿布、工作服、绷带、纱布，医院、宾馆、家用的床单、被套、毛毯、餐巾、毛巾、沙发巾、地毯等，市场前景十分巨大。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

本发明的一种纳米氧化石墨烯改性棉纤维及其抗菌制品的制备，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤：