[发明专利]一种全身活性抗菌纤维素复合纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全身活性抗菌纤维素复合纤维及其制备方法；纤维素基银/氧化石墨烯/氧化锌复合纤维以多孔纤维素作为支架，纳米氧化锌和氧化石墨烯分布在纤维素基质中，纳米银包覆在纳米氧化锌表面。本发明巧妙利用生物矿化作用一步将氧化锌溶解到纤维素中，再加入氧化石墨烯，利用纤维素/氧化锌的还原性，制得纤维素基氧化石墨烯/氧化锌溶液，通过湿法纺丝技术制备纤维，并使纤维浸入一定浓度的硝酸银溶液，用日光灯照射，使纳米银包覆到纤维上，形成最后的纤维素银/氧化石墨烯/氧化锌复合纤维。本方法简单、绿色环保，得到的复合纤维具备优良的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及一种全身活性抗菌纤维素复合纤维及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

纤维素是自然界最丰富的可再生资源，对环境友好，生物相容和功能材料的发展起重要作用，由于其独特的反应功能和分子特性可望成为未来主要的化工原料。然而功能性差成为纤维素材料发展的瓶颈问题，将纤维素与功能纳米粒子复合被证明是一种重要的纤维素改性手段。然而，受纤维素难溶于一般溶剂中的限制，目前制备纤维素基纳米复合材料的方法包括：1)机械共混法，如Alejandro等使用混合-压轧设备在高压条件下(750MPa)将纤维素浆粕与氧化锌粉末简单混合制备得到纤维素/氧化锌薄片。然而，直接共混法制备纤维素/氧化锌复合材料对设备的要求较高，不利于扩大化生产；2)化学法，该方法主要通过将纤维素基质浸于无机纳米粒子的前驱体溶液中浸泡，然后经溶胶-凝胶获得，主要包括水热法和溶剂热两种，两者都需较高的反应温度(90～150℃)和较长的反应时间(3～20h)；3)电纺法，通过对纤维素进行衍生化改性制备得到溶解性能显著改善的纤维素衍生物，然后将其与无机纳米粒子前驱体一同溶于有机溶剂进行电纺，电纺后的纳米材料经过水洗、高温处理最终制备得到纤维素基无机纳米粒子复合材料，然而电纺法制备得到的复合材料力学性能有待提高。此外，上述方法制备得到的纤维素基无机纳米粒子复合膜中无机纳米粒子主要分布在纤维素基质的外面，用作抗菌材料时，存在抗菌时间短的弊病。

本发明要解决的问题：纤维素虽然储量丰富且价格低廉，但功能单一，引入无机纳米粒子可以解决这个问题。然后，已报导的纤维素基无机纳米粒子复合材料制备方法过于复杂、繁琐，并且纳米粒子大都分散在纤维基质材料的表面，且容易引其团聚。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种全身活性抗菌纤维素复合纤维及其制备方法：巧妙利用生物矿化作用，利用纤维素的生物矿化作用从纤维素溶液出发原位制备氧化锌；进而，利用纤维素的还原性末端在氧化石墨烯以及光照辅助条件下将硝酸银还原为银并引入复合纤维中。

一种全身活性抗菌纤维素复合纤维，以多孔纤维素作为支架，纳米氧化锌和氧化石墨烯分布在纤维素基质中，纳米银包覆在纳米氧化锌表面。

一种全身活性抗菌纤维素复合纤维及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

步骤一：将氧化锌、氢氧化钠、尿素依次加入水中使它们溶解，然后置于低温环境中冷冻至-11～-15℃；其中氧化锌的浓度为0.5-2.0wt％；氢氧化钠的浓度为6.5-7.5wt％；尿素的浓度为11-13wt％；

步骤二：将粉碎的纤维素原料浸于步骤一的预冷的水体系中，使用金属搅拌杆在8000~10000转/分高速搅拌使纤维素溶解，得到纤维素溶液；

步骤三：在步骤二得到的纤维素溶液中加入氧化石墨烯，超声使氧化石墨烯均匀分散到纤维素溶液中；

步骤四：将步骤三得到的纤维素溶液真空脱泡以用作纺丝原液，经压缩空气打压、计量泵挤压进入凝固浴中凝固；经过凝固浴后再进入硝酸银/甘油/硅油混合溶液中油浴，其中甘油浓度为1~5wt%，硅油浓度为2~4wt%，并用日光灯照射，最后干燥得到纤维素基银/氧化石墨烯/氧化锌复合纤维；其中凝固浴包括第一凝固浴、第二凝固浴和第三凝固浴，乙二醇为第一凝固浴，乙醇为第二凝固浴，水为第三凝固浴。