[发明专利]一种石墨烯-纳米银修饰壳聚糖-纤维素抗菌薄膜及其制法

说明书

本发明涉及抗菌材料材料技术领域，且公开了一种石墨烯‑纳米银修饰壳聚糖‑纤维素抗菌薄膜，包括以下配方原料及组分：纳米银负载改性石墨烯、壳聚糖、戊二醛、羧甲基纤维素。该一种石墨烯‑纳米银修饰壳聚糖‑纤维素抗菌薄膜，四乙烯五胺和氧化石墨烯进行开环反应，改性三维多孔石墨烯中的氨基和亚氨基与Ag⁺发生络合作用，得到的纳米银均匀分散在石墨烯的巨大的比表面积和大量的孔隙结构中，降低了纳米银团聚的现象，改性三维多孔石墨烯的氨基与壳聚糖中的氨基进行交联反应，通过化学共价键结合，增强了纳米银负载石墨烯与复合薄膜的相容性，赋予了复合薄膜良好的阻隔性能和优异的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及抗菌材料材料技术领域，具体为一种石墨烯-纳米银修饰壳聚糖-纤维素抗菌薄膜及其制法。

背景技术

塑料、纤维织物和金属等材料可以添加一定的抗菌物质，使材料具有抑制或杀灭表面细菌的能力，抗菌物质主要有香草醛、季铵盐类、双呱类等有机抗菌剂、氧化锌、氧化铜和纳米银等无机抗菌剂，其中纳米银可以与细菌和微生物中细胞膜和细胞壁中的DNA发生作用，置换双螺旋结构的氢键，使微生物的DNA分子结合坍塌、抑制DAN、RNA，并且纳米银可以与蛋白酶中的巯基基体反应，使蛋白酶失去活性，从而起到优异的抗菌性能。

壳聚糖和纤维素薄膜可再生生物质原料，广泛应用于薄膜材料、吸附材料、包装材料和载药水凝胶等方面，普通的壳聚糖和纤维素以及复合薄膜的氧气和水分子阻隔性较低，并且抗菌性能较差，限制了壳聚糖和纤维素复合材料的实用性和应用，可以将纳米银与壳聚糖和纤维素复合，增强材料的抗菌性能，但是纳米银在壳聚糖和纤维素复合材料中的分散性很差，很容易发生团聚，会严重影响复合材料的韧性和拉伸强度等力学性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯-纳米银修饰壳聚糖-纤维素抗菌薄膜及其制法，解决壳聚糖-纤维素复合薄膜的阻隔性能和抗菌性能较差的问题，同时解决了纳米银在复合薄膜中分散性很差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯-纳米银修饰壳聚糖-纤维素抗菌薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：0.5-3份纳米银负载改性石墨烯、22-30份壳聚糖、7.5-15份戊二醛、52-70份羧甲基纤维素。

优选的，所述纳米银负载改性石墨烯制备方法包括以下步骤：

(1)向微型反应釜中加入蒸馏水和石墨烯，置于超声反应釜加热箱中，在50-80℃进行超声分散处理，超声频率为30-50KHz，再加热至170-190℃反应5-10h，将溶液冷却至室温，真空干燥除去溶剂，固体产物置于氢氧化钠溶液中，在40-80℃下匀速搅拌10-18h，真空干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中并通入氩气，升温速率为2-5℃/min，在720-780℃下保温处理1-3h，制备得到三维多孔石墨烯。

(2)向反应瓶中加入体积比为2.5-3.5:1的浓硫酸和浓硝酸混合溶液中，加入三维多孔石墨烯，超声分散均匀后，将溶液置于油浴锅中，加热至70-100℃，匀速搅拌反应4-8h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物至中性并充分干燥，制备得到三维多孔氧化石墨烯。

(3)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，以及三维多孔氧化石墨烯，超声分散均匀后加入氨水调节溶液pH至9-10，再加入四乙烯五胺，在80-110℃下匀速搅拌反应10-20h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到四乙烯五胺接枝的改性三维多孔石墨烯。

(4)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、改性三维多孔石墨烯和表面活性剂十二烷基磺酸钠，超声分散均匀后加入硝酸银和还原剂硼氢化钠，加热至50-70℃，匀速搅拌反应1-3h，温度降至30-40℃，继续反应1-2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银负载改性石墨烯。