[发明专利]一种壳聚糖-氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖‑氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备方法。所述方法首先制备氧化石墨烯分散液，然后将聚丙烯腈溶入分散液中，混合均匀得到氧化石墨烯/聚丙烯腈静电纺丝液，并将壳聚糖和聚氧化乙烯溶解在甲酸溶液中混合均匀制备壳聚糖静电纺丝液，之后利用氧化石墨烯/聚丙烯腈静电纺丝液进行静电纺丝制备氧化石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维膜，最后利用壳聚糖静电纺丝液在氧化石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维表面进行静电纺丝，制得壳聚糖‑氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜。本发明通过在氧化石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维表面电纺一层壳聚糖，有效提高了聚丙烯腈纳米纤维膜的机械性能，增加了聚丙烯腈纳米纤维膜的拉伸强度和弹性模量。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖-氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

石墨烯氧化物由于其巨大的比表面积和丰富的含氧基团(环氧化物，羟基，羰基和羧基)，被广泛用于重金属的处理领域。石墨烯氧化物在去除例如Cd²⁺，Cu²⁺，Pb²⁺和Co²⁺等重金属离子方面取得了巨大成功。然而，由于其基面和边缘上存在亲水基团，水溶液中的氧化石墨烯表现出高的分散性能。因此，吸附处理后，在水溶液中分离出氧化石墨烯的是非常困难的。

电纺聚丙烯腈纳米膜可用于许多领域，例如导电纳米纤维，伤口敷料，生物催化剂，组织支架和药物输送系统。聚丙烯腈纳米纤维具有高耐化学性、热稳定性和可湿性，可作为超滤和纳滤膜。

为了提高聚丙烯腈纳米纤维重金属吸附和除去微生物的性能，需要掺入功能性化学物质和聚合物。然而将功能性化学物质掺入到纳米纤维中会导致纳米纤维的机械性能包括弹性模量、抗拉强度和韧性降低，例如Pooria Pasbakhsh等人将氧化锌掺入到聚丙烯腈纳米纤维中，发现纤维的抗拉强度和弹性模量分别降低了35％和18％(Makaremi M,etal.Electrospun functionalized polyacrylonitrile–chitosan Bi-layer membranesfor water filtration applications[J].RSC Advances,2016,6(59):53882-53893.)。

发明内容

针对现有的掺杂功能化物质的聚丙烯腈纳米纤维存在的机械性能降低的问题，本发明提供了一种壳聚糖-氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备方法，极大地改善了聚丙烯腈纳米纤维的机械强度。

本发明的技术方案如下：

一种壳聚糖-氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，氧化石墨烯均匀分散液的制备：

将氧化石墨烯置于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，室温下超声破碎60～120min，得到均匀的氧化石墨烯分散液；

步骤2，氧化石墨烯/聚丙烯腈静电纺丝液的制备：

将聚丙烯腈加入到氧化石墨烯分散液中，室温下以160～200r/min的速度搅拌5～10h，得到氧化石墨烯/聚丙烯腈静电纺丝液；

步骤3，壳聚糖静电纺丝液的制备：

将质量比为6:4～8:2的壳聚糖和聚氧化乙烯溶解在质量分数为40～80％的甲酸溶液中，室温下以200～350r/min的速度搅拌4～8h，离心脱泡处理得到壳聚糖静电纺丝液；

步骤4，壳聚糖-氧化石墨烯/聚丙烯腈双层纳米纤维膜的制备：