[发明专利]一种抗菌性聚乙烯醇/纳米晶纤维素-氧化石墨烯PVA/CNC-GO复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种抗菌性聚乙烯醇/纤维素‑氧化石墨烯PVA/CNC‑GO复合膜的制备方法，包括：将CNC和GO分散在去离子水中，超声分散均匀，得到CNC和GO的复合分散液CNC‑GO；将PVA在90℃下搅拌溶于去离子水中，加入CNC和GO复合分散液，搅拌均匀后在玻璃模具中浇铸成膜；将PVA/CNC‑GO复合膜浸入AgNO₃的乙醇/水溶液中50℃下搅拌反应24h，制备出具有抗菌活性的PVA/CNC‑GO复合膜。本发明的PVA复合膜综合了氧化石墨烯、纳米晶纤维素、聚乙烯醇和纳米银四者的优异性能，具有耐水性好、热稳定性好、拉伸强度高、抗菌活性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种抗菌性聚乙烯醇/纤维素-氧化石墨PVA/CNC-GO复合膜的制备方法，特别是加入CNC、GO、Ag得到耐水抗菌性复合材料，属于高分子复合材料领域。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对生产生活环境也提出了更高的要求，使用更环保、更安全、更健康的抗菌制品活性包装膜，全面杜绝人与人、人与物、物与物之间的细菌交叉感染，已成为世界健康发展的主流。

水溶性聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯水解得到，结构式为-CH₂CH(OH)_n-是一种带羟基的高分子聚合物。PVA分子主链为碳链，每一个重复单元上均含有一个羟基，由于羟基尺寸小，极性强，容易形成氢键，其化学性质稳定，具有足够的热稳定性、高度的亲水性和水溶性；同时它还具有良好的成膜性和粘接力，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能以及良好的物理化学稳定性，是一种理想型的包装材料。

由于PVA亲水性较高，在环境湿度较大的情况下，羟基易和水分子形成氢键，导致PVA聚集态结构发生变化，使其阻隔性、强度急剧下降，限制了其在很多领域的应用，特别是日用包装材料领域。所以，需要对PVA进行耐水性改性，减小湿度对PVA阻隔性能和强度的影响。PVA耐水改性机理是通过化学或物理方法使PVA分子链上的羟基全部或部分封闭，以降低其亲水性，从而达到提高耐水性的目的。目前提高耐水性的方法主要有防水涂层法、共混法和交联法等。其中，纳米粒子共混改性PVA的方法具有操作简单，易于产业化等独特优势。

纳米晶纤维素(Cellulose Nanocrystals，CNC)，或者叫做纤维素微晶，它的直径为几到几十纳米，长度几十到几百纳米。从可再生资源中提取出来的CNC，它具有优异的机械性能(高的强度和模量)，大的比表面积，环境友好和低成本等优点。纳米晶纤维素表面含有大量的活性羟基，能够和PVA链上的羟基发生强的相互作用，减少PVA链上的活性羟基，提高PVA膜的强度和耐水性。

氧化石墨烯是由共价键连接的碳原子组成的二维片层堆叠而成，在基面和边缘带有各种亲水性酸性氧化官能团，如轻基、环氧基等，具有比表面积大、离子交换能力强等特点，这些特点赋予了其良好的复合能力。这些含氧官能团使氧化石墨烯能够和极小分子、纳米粒子或聚合物相互作用形成氧化石墨烯插层复合材料或氧化石墨烯剥离复合材料。

纳米银具有很强的杀菌效果，而且表面积较大以及超强的活性，被广泛应用于对革兰阴性菌和革兰阳性菌的杀灭。许多抗菌剂的性能会随着粒径的降低而提高。因此，将银抗菌剂做成纳米级(粒径在1-100nm)，其比表面积极大，可以有效地吸附微生物，表现出极高的超微粒子效应和表面效应，具有极高的杀菌活性，纳米银抗菌剂的抗菌性远远超于传统的银杀菌剂。

发明内容

本发明的目的是在PVA中加入CNC和GO两种纳米粒子，天然纳米粒子CNC，可以降低PVA基复合材料的成本，提高GO在PVA中的分散性，增强PVA基复合材料的耐水性；GO独特的二维片状结构，较大的比表面积，能够提高PVA膜的水阻隔性能，降低PVA复合材料的水敏感性能；另外，CNC-GO复合纳米粒子的加入能够为Ag纳米粒子的形成提供一个有效的负载空间，控制Ag的长久高效释放。

本发明的目的是通过下述技术方案实现：一种抗菌性聚乙烯醇/纤维素-氧化石墨烯PVA/CNC-GO复合膜的制备方法,包含下述步骤：