一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜及其制法制造技术

本发明专利技术涉及抗菌材料技术领域，且公开了一种纳米银‑石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，包括以下配方原料及组分：纳米银接枝石墨烯、醋酸纤维素、壳聚糖、戊二醛。该一种纳米银‑石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，酰氯化丝氨酸与氧化石墨烯进行缩合反应，得到丝氨酸接枝的羟基‑氨基化石墨烯，再以尿素为催化剂，磷酸化纳米银与羟基‑氨基化石墨烯反应，得到纳米银接枝石墨烯，以戊二醛为交联剂，纳米银接枝石墨烯与壳聚糖进行缩合反应，使纳米银接枝石墨烯与壳聚糖进行化学交联，与醋酸纤维素共混得到复合薄膜处理，增强了纳米银和氧化石墨烯与醋酸纤维素的相容性和分散性，分散均匀的纳米银赋予了薄膜材料优异的抗菌性能。

A nano silver graphene modified cellulose antibacterial composite film and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜及其制法
本专利技术涉及抗菌材料
，具体为一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜及其制法。
技术介绍
抗菌材料是通过添加一定的抗菌物质，使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌纤维和抗菌薄膜等，抗菌物质主要有纳米银、氧化锌和磷酸二氢铵等无机抗菌剂，以及咪唑化合物、季铵盐类化合物和双呱类化合物等有机抗菌剂，其中纳米银的抗菌性能优异，对大肠杆菌和淋球菌等数十种致病微生物，都有强烈的抑制和杀灭能力。醋酸纤维素是化学稳定性优异的纤维素酯类化合物中，具有廉价易得、无毒无污染、亲水性好等优点，是使用最为广泛的纤维素衍生物，由醋酸纤维素制成的多孔膜材料，具有选择性高、透水量大、截滤性能好、并且具有优异的生物相容性，醋酸纤维素在海水淡化、血液透析、油水分离等方面具有广泛的应用，但是醋酸纤维素的抗菌性能较差，很容易被水体中的细菌和微生物侵蚀和降解，严重影响了醋酸纤维素薄膜材料应用和实用性，可以将纳米银作为填料掺杂进入醋酸纤维素中，增强膜材料的抗菌和防生物腐蚀性能，但是纳米银与醋酸纤维素的相容性较差，很容易在膜材料中团聚和聚集，影响膜材料的整体性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜及其制法，解决了醋酸纤维素膜材料抗菌性能较差的问题，同时解决了纳米银与醋酸纤维素的分散性和相容性很差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-6份纳米银接枝石墨烯、62-78份醋酸纤维素、16-22份壳聚糖、5-10份戊二醛。优选的，所述纳米银接枝石墨烯制备方法如下：(1)向反应瓶中加入质量分数为20-30％的氨水溶液和硝酸银，匀速搅拌反应3-6h，再加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和磷酸铵，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0-5℃下加入氧化剂过氧化氢，匀速搅拌反应8-12h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸化纳米银。(2)向反应瓶中加入三氟乙酸溶剂、丝氨酸和SOCl2，将反应瓶置于油浴锅中，在氮气氛围下加热至60-90℃，匀速搅拌反应12-18h，通过TLC薄层色谱分析法观测反应过程，当丝氨酸反应完全后，将溶液减压浓缩除去溶剂，混合产物通过硅胶层析柱进行薄层色谱分离，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝3-10:1，分离纯化得到酰氯化丝氨酸。(3)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氧化石墨烯和酰氯化丝氨酸，超声分散均匀后将溶液置于油浴锅中，在氮气氛围下加热至40-80℃，匀速搅拌反应15-25h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇和蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到丝氨酸接枝的羟基-氨基化石墨烯。(4)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂、羟基-氨基化石墨烯和磷酸化纳米银，超声分散均匀后加入催化剂尿素，置于油浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌反应15-20h，升温至90-110℃，匀速搅拌反应8-12h，将溶液冷却至室温，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，制备得到纳米银接枝石墨烯。优选的，所述硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮和磷酸铵的质量比为20-30:1-1.5:1。优选的，所述丝氨酸和SOCl2的物质的量比为1:8-15。优选的，所述氧化石墨烯和酰氯化丝氨酸的质量比为1:3-5。优选的，所述羟基-氨基化石墨烯、磷酸化纳米银和尿素的质量比为1:2-6:4.5-7.5。优选的，所述纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜制备方法如下：(1)向反应瓶中加入丙酮溶剂和16-22份壳聚糖，匀速搅拌滴加并醋酸直至壳聚糖溶解，再加入1-6份纳米银修饰石墨烯超声分散均匀后，加入5-10份戊二醛，将反应瓶置于油浴锅中加热至60-80℃，匀速搅拌反应6-12h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米银接枝石墨烯交联壳聚糖。(2)向反应瓶中加入丙酮和丙三醇混合溶剂、两者体积比为4-8:1，再加入纳米银接枝石墨烯交联壳聚糖和62-78份醋酸纤维素，置于油浴锅中加热至60-80℃，匀速搅拌2-4h，将溶液倒入成膜模具中，真空干燥除去溶剂，并用压片机热压成膜，制备得到纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜。优选的，所述油浴锅包括锅体、锅体的内部固定连接有隔热层、隔热层的内部两侧固定连接有加热棒、锅体上侧内部固定连接有通孔杆、通孔杆表面设置有通孔、通孔与插销活动连接，插销固定连接有伸缩杆、伸缩杆的一端固定连接有弹簧杆、伸缩杆的另一端活动连接有调节阀、调节阀与固定夹活动连接。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，使用含有羟基的丝氨酸与SOCl2反应得到活性更高的酰氯化丝氨酸，再与氧化石墨烯表面的羟基进行缩合反应，得到丝氨酸接枝的羟基-氨基化石墨烯，再以尿素为催化剂，磷酸化纳米银表面的磷酸基团与羟基-氨基化石墨烯中的羟基反应，得到纳米银接枝石墨烯，再以戊二醛为交联剂，使纳米银接枝石墨烯中的氨基与壳聚糖中的氨基进行缩合反应，通过化学键共价作用，使纳米银接枝石墨烯与壳聚糖进行交联，再与醋酸纤维素进行共混，得到醋酸纤维素复合薄膜，在壳聚糖共价键作用力下，通过化学交联大幅大幅增强了纳米银和氧化石墨烯与醋酸纤维素的相容性和分散性，避免了纳米银和氧化石墨烯在与醋酸纤维素复合薄膜中团聚和聚集的现象，此外机械性能优异的纳米片层结构的氧化石墨烯有利于改善薄膜材料的韧性和拉伸强度等机械性能。该一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，分散均匀的纳米银赋予了复合薄膜材料优异的抗菌性能，通过大肠杆菌菌落培养实验，实施例1-5在菌落培养24h之后，抗菌率达到71.4-82％，菌落培养48h，抗菌率达到84.8-90.9％，对大肠杆菌具有非常高效的抑制和杀灭作用。附图说明图1是油浴锅锅体正面示意图；图2是伸缩杆放大示意图；图3是伸缩杆调节示意图。1、锅体；2、隔热层；3、加热棒；4、通孔杆；5、通孔；6、插销；7、伸缩杆；8、弹簧杆；9、调节阀；10、固定夹。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-6份纳米银接枝石墨烯、62-78份醋酸纤维素、16-22份壳聚糖、5-10份戊二醛。纳米银接枝石墨烯制备方法如下：(1)向反应瓶中加入质量分数为20-30％的氨水溶液和硝酸银，匀速搅拌反应3-6h，再加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和磷酸铵，三者质量比为20-30:1-1.5:1，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0-5℃下加入氧化剂过氧化氢，匀速搅拌反应8-12h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：1-6份纳米银接枝石墨烯、62-78份醋酸纤维素、16-22份壳聚糖、5-10份戊二醛。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：1-6份纳米银接枝石墨烯、62-78份醋酸纤维素、16-22份壳聚糖、5-10份戊二醛。


2.根据权利要求1所述的一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，其特征在于：所述纳米银接枝石墨烯制备方法如下：
(1)向质量分数为20-30％的氨水溶液中加入硝酸银，反应3-6h，再加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和磷酸铵，在0-5℃下加入氧化剂过氧化氢，反应8-12h，除去溶剂、洗涤并干燥，制备得到磷酸化纳米银；
(2)向三氟乙酸溶剂中加入丝氨酸和SOCl2，置于油浴锅中，在氮气氛围下加热至60-90℃，反应12-18h，通过TLC薄层色谱分析法观测反应过程，减压浓缩，混合产物进行薄层色谱分离，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝3-10:1，分离纯化得到酰氯化丝氨酸；
(3)向乙醇溶剂中加入氧化石墨烯和酰氯化丝氨酸，超声分散均匀后将溶液置于油浴锅中，在氮气氛围下加热至40-80℃，反应15-25h，除去溶剂、洗涤并干燥，制备得到丝氨酸接枝的羟基-氨基化石墨烯；
(4)向蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入羟基-氨基化石墨烯和磷酸化纳米银，超声分散均匀后加入催化剂尿素，置于油浴锅中加热至40-60℃，反应15-20h，升温至90-110℃，反应8-12h，过滤、洗涤并干燥，制备得到纳米银接枝石墨烯。


3.根据权利要求2所述的一种纳米银-石墨烯改性纤维素抗菌复合薄膜，其特征在于：所述硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮和磷酸铵的质量比为20-30:1-1.5:1。


4.根据权利要求2所述的一种纳米银-石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏步龙，
申请(专利权)人：魏步龙，
类型：发明
国别省市：浙江;33