一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，植物蛋白纳米纤维原液主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占比为0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占比为10wt～35wt％，石墨烯片层占比为0.1wt％～1.5wt％。所述方法将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯片层以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纤维纳米原液并通过静电纺丝制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。该方法制备出的纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法
本专利技术属于纺织材料领域，涉及一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法，尤其是涉及一种用于卫生用品领域的含有石墨烯的植物蛋白复合纳米纤维及其制备方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高和科学技术的不断发展，近年来对功能性纤维及织物的需求不断增长，各种类型的功能性纤维和织物相继问世。其中，含有蛋白质的纤维内富含多种氨基酸，且柔软性和吸湿性具佳，对人体皮肤具有亲肤护肤的功效，还能起到一定的抗紫外线作用，是一种开发前景极佳的保健纤维。并且，植物蛋白质的来源广泛，是一种可以再生的资源，能以比较低廉的成本从我国广大农村获得。CN1515710A公开了一种蛋白质合成纤维及其制造方法，该纤维透气导湿性好并具有羊绒的柔软和较好的亲肤性。但这种纤维的缺点是不具有抗菌抑菌和低温远红外的性能。CN103388195B公开了一种抗菌大豆蛋白纤维生产方法及其产品，通过在大豆蛋白纤维中加入纳米银抗菌剂，实现抗菌效果。该方案虽然使得大豆蛋白纤维具有了抗菌效果，但是其存在的缺陷是，纳米银价格昂贵，而且在加入纺丝原液前，纳米银需要使用单油酸聚乙二醇400磷酸酯进行研磨分散处理，增加了工艺流程，会增加额外的生产成本。此外该方案无法获得低温远红外性能。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。虽然人们已经进行了一些石墨烯复合纤维的研究和开发，但是目前尚未有将石墨烯应用于植物蛋白纤维的报道。石墨烯因其存在团聚的问题，使其在与各种纺丝液混合时需要解决分散性的问题。因此，开发具有抑菌和低温远红外功能的石墨烯植物蛋白纤维，仍然是本领域的重要研究方向。
技术实现思路
针对现有技术中蛋白质纤维普遍不具有抗菌抑菌和低温远红外性能的问题，以及石墨烯固体容易发生团聚现象，形成较大的颗粒团聚体，影响纺丝液流动性，进而无法进行纺丝的问题，本专利技术提供了一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维及其制备方法。本专利技术通过采用石墨烯水性浆料制备植物蛋白纳米纤维，该纳米纤维既兼具了植物蛋白的优异特性，同时又复合了墨烯的低温远红外性能和优良的抗菌抑菌性，同时解决了采用石墨烯固体在制备过程中出现的团聚现象。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一，在于提供一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层。其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt％～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。其中，所述植物蛋白质的含量可为0.25wt％、0.5wt％、1wt％、3wt％、5wt％、7wt％或10wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述聚乙烯醇的含量可为10wt％、13wt％、15wt％、17wt％、20wt％、25wt％、30wt％或35wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；石墨烯片层的含量可为0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术所述的植物蛋白纳米纤维原液经纺丝等方法制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，但其制备方法并不仅限于纺丝。作为本专利技术优选的技术方案，所述植物蛋白质包括大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质、玉米蛋白质或小麦蛋白质中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：大豆蛋白质和花生蛋白质的组合、花生蛋白质和丝素蛋白质的组合、玉米蛋白质和小麦蛋白质的组合，大豆蛋白质、花生蛋白质和丝素蛋白质的组合、丝素蛋白质、玉米蛋白质和小麦蛋白质的组合，大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质和玉米蛋白质的组合等。所述含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维除具有羊绒般的柔软和较好的亲肤性外，还具有抗菌抑菌和低温远红外的性能，可适用于伤口愈合、创可贴、绷带和人工组织等等卫生领域。本专利技术的目的之二，在于提供上述含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯材料以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液；(2)将步骤(1)所述植物蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后经纺丝方法制得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。本专利技术所述方法，各原料配比参照前述植物蛋白纳米纤维原液的组成配比进行。作为本专利技术优选的技术方案，所述石墨烯材料为具有石墨烯片层结构的材料，包括石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：石墨烯和氧化石墨烯的组合，氧化石墨烯和石墨烯衍生物的组合，石墨烯、氧化石墨烯和石墨烯衍生物的组合等。优选地，所述石墨烯包括石墨通过剥离法制备得到的石墨烯。优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯通过还原制备得到的石墨烯。优选地，所述石墨烯包括石墨通过氧化还原制备得到的石墨烯。优选地，所述石墨烯包括含碳气体通过CVD法制备得到的石墨烯。优选地，所述石墨烯包括以生物质为原料通过高温裂解法制备得到的石墨烯。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述方法具体的为：将步骤(1)所述植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯材料分别制成溶液，再与活性剂混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液。作为本专利技术优选的技术方案，所述植物蛋白质溶液的制备方法为：将植物蛋白质超声分散于溶剂，制成植物蛋白质溶液。优选地，所述溶剂为去离子水。优选地，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质量比为(5～40):(95～60)，例如5:(95～60)、7:(95～60)、10:(95～60)、15:(95～60)、20:(95～60)、25:(95～60)、30:(95～60)、35:(95～60)或40:(95～60)等，又如(5～40):95、(5～40):90、(5～40):85、(5～40):80、(5～40):75、(5～40):70、(5～40):65或(5～40):60等，还可为5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:65或40:60等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质量比应控制在一定范围内，若植物蛋白质的用量过多，会使制得的纺丝液不稳定，发生团聚现象，并影响最终的纺丝结果，更严重的，会出现无法纺丝的情形。优选地，所述超声分散的时间≥30min，例如30min、33min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等以及更长时间，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述聚乙烯醇溶液的制备方法包括：将聚乙烯醇溶于溶剂，油浴加热并磁力搅拌，制成聚乙烯醇溶液。优选地，所述溶剂为去离子水。优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为10wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，其特征在于，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。

【技术特征摘要】
1.一种含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维，其特征在于，所述植物蛋白纳米纤维由植物蛋白纳米纤维原液制成，所述植物蛋白纳米纤维原液中主要包括植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯片层，其中植物蛋白质占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.25wt％～10wt％，聚乙烯醇占植物蛋白纳米纤维原液总质量的10wt～35wt％，石墨烯片层占植物蛋白纳米纤维原液总质量的0.1wt％～1.5wt％。2.根据权利要求1所述的植物蛋白纳米纤维，其特征在于，所述植物蛋白质包括大豆蛋白质、花生蛋白质、丝素蛋白质、玉米蛋白质或小麦蛋白质中任意一种或至少两种的组合。3.一种如权利要求1或2所述的植物蛋白纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将植物蛋白质、聚乙烯醇、石墨烯材料以及活性剂通过溶液混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液；(2)步骤(1)所述植物蛋白纳米纤维原液经过滤和脱泡后经纺丝得含有石墨烯的植物蛋白纳米纤维。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料为具有石墨烯片层结构的材料，包括石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石墨烯包括石墨通过剥离法制备得到的石墨烯；优选地，所述石墨烯包括氧化石墨烯通过还原制备得到的石墨烯；优选地，所述石墨烯包括石墨通过氧化还原制备得到的石墨烯；优选地，所述石墨烯包括含碳气体通过CVD法制备得到的石墨烯；优选地，所述石墨烯包括以生物质为原料通过高温裂解法制备得到的石墨烯。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述方法具体的为：将步骤(1)所述植物蛋白质、聚乙烯醇和石墨烯材料分别制成溶液，再与活性剂混合均匀，形成植物蛋白纳米纤维原液。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述植物蛋白质溶液的制备方法包括：将植物蛋白质超声分散于溶剂中，制成植物蛋白质溶液；优选地，所述溶剂为去离子水；优选地，所述植物蛋白质与聚乙烯醇的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕冬生，韩素青，王双成，马军强，
申请(专利权)人：山东圣泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37