[发明专利]复合抗菌薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种复合抗菌薄膜及其制备方法和应用。本发明以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为偶联剂，氧化石墨烯(GO)和负载银的氧化锌(Ag/ZnO)为原料，采用共价方式构建GO‑IPDI‑Ag/ZnO NPs(AGO)纳米复合材料；最后通过溶液共混(原位乳液聚合法)制备AGO@HPC复合薄膜。将AZ纳米填料引入羟丙基纤维素(HPC)基质，由于纳米氧化锌和纳米银离子之间的抗菌协同效应，以及复合材料与HPC基质之间的良好的相容性，使复合薄膜抗菌活性大幅提高，具有抗菌谱广、抗菌效率高、耐热性、耐紫外抗性和良好的机械性能等优点。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种复合抗菌薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着时间的推移，石油和天然气这些不可再生的自然资源迅速减少，以天然气和石油为基础原料的各种合成的高分子多功能材料日益枯竭，且存在难降解容易造成白色污染问题，严重威胁到人们的日常生活，具有良好的生物相容性和可降解性能的材料越来越受到人们关注。羟丙基纤维素(Hydroxypropyl cellulose，HPC)是一种以天然纤维素为原料经化学改性而制成的半合成型高分子聚合物材料，属于非离子型纤维素醚，它无毒，且具有优良的生物相容性和可降解性能，被认为是环保型高分子聚合物中最好的材料之一。目前，HPC广泛被用于食品包装、化妆品和生物医药领域，是一种应用广泛的多功能辅料。

H-HPC常温下溶于水和多种有机溶剂，具有良好的热塑性、黏结性和成膜性，可以作为粘合剂、成膜剂、亲水骨架和热熔挤出载体等，取代基分布比较均匀、充分，H-HPC抗菌强，是应用广泛的多功能辅料，也是目前最常用的成膜剂之一。

在过去的十几年中，大量的研究结果表明，纯的聚合物纳米复合材料薄膜各种性能远达不到生产生活中使用的要求。但是在非常低的纳米填料负载下其性能得到显着改善，聚合物中填入纳米填料可以获得强的力学性能，抗紫外线性能和抗菌性能的多功能聚合物复合薄膜材料。例如，有通过静电纺丝技术在PLA基质中填入1wt％GO-Ag(1-7wt％)，制备出了不同含量的具有杀菌活性的新型PLA-GO-Ag杂化纳米复合纤维垫(Liu C,Shen J,Yeung K W K,et al.Development and Antibacterial Performance of NovelPolylactic Acid-Graphene Oxide-Silver Nanoparticle Hybrid Nanocomposite MatsPrepared By Electrospinning[J].ACS Biomaterials ScienceEngineering,2017,3(3):471-486.)；也有通过将纤维素纳米晶体(CNCs)酸水解后，将其引入HPC基质中，从而制备出纤维素纳米复合材料(CNCs/HPC)膜，以获得力学性能和稳定性能好的CNCs/HPC纳米复合膜(Ma L,Wang L,Wu L,et al.Cellulosic nanocomposite membranes fromhydroxypropyl cellulose reinforced by cellulose nanocrystals[J].Cellulose,2014,21(6):4443-4454.)。但是现有技术中对于将接枝后的复合纳米材料作为纳米填料制备聚合物纳米复合薄膜材料的研究却很少。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种复合抗菌薄膜的制备方法。本发明以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为偶联剂，氧化石墨烯(GO)和负载银的氧化锌(Ag/ZnO)(AZ)为原料，采用共价方式构建GO-IPDI-Ag/ZnO NPs(AGO)纳米复合材料；最后通过溶液共混(原位乳液聚合法)制备AGO@HPC复合薄膜。将AZ纳米填料引入羟丙基纤维素(HPC)基质，由于纳米氧化锌和纳米银离子之间的抗菌协同效应，以及复合材料与HPC基质之间的良好的相容性，使复合薄膜抗菌活性大幅提高，具有抗菌谱广、抗菌效率高、耐热性、耐紫外抗性和良好的机械性能等优点。