氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法技术

本发明专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，包括：获取碱性氧化石墨烯溶液：以强碱调节氧化石墨烯溶液至碱性；获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液：在端氨基超支化聚合物溶液中滴加适量硝酸银溶液，搅拌、反应；获取氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液：将端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到碱性氧化石墨烯溶液中并搅拌；获得复合材料分散液：氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液离心分离得到复合材料，弃上清后加入四氢呋喃分散成分散液；获得复合涂层非织造材料：分散液喷涂到非织造产品表面，干燥形成复合涂层非织造材料。本方案简单高效，能够快速地提供高质量的消杀防护用品，具有极高的便利性。

【技术实现步骤摘要】
氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法
本专利技术属于功能性防护材料制备
，具体涉及一种氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法。
技术介绍
随着SARS、禽流感、新冠等病毒的出现，防护已成为当前迫切需要解决的公共卫生问题，对防护材料的要求也越来越高。传统的防护纺织品还存在着较多缺陷，如口罩在使用过程中只能起到阻隔病毒的作用，无法杀灭和抑制病毒。因此，这类一次性防护纺织品在有效起到阻隔病毒传播的同时更是病毒聚集的场所，特别是感染人群使用的防护纺织品。这些大量消耗的一次性防护纺织品在收集和处理过程中的安全问题也至关重要，极易引发工作人员的感染。因此，开发具有高效抗菌、抗病毒功能的防护纺织品具有重要意义。石墨烯及其衍生物作为新兴二维多功能纳米材料，以其优异广谱抗菌抗病毒能力、不会诱导细菌产生耐药性、制备工艺简单、较好的生物相容性等优点，相对于传统抗菌抗病毒成分，在生物医学、家居纺织、建筑工程等领域均表现出良好的应用潜力。石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下几种机制的混合协同作用：物理切割、膜表面成分提取、物理捕获、氧化应激作用(ROS)等。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生物，二维结构表面及边缘镶嵌如羧基、羰基、环氧基等含氧基团，具有易分散、表面易功能化等特点。银纳米粒子由于巨大的比表面积和高反应活性，表现出显著的广谱抗菌抗病毒性能。但较高的表面能又使其在分散过程中极不稳定，容易发生团聚，影响其抗菌抗病毒性能。具有二维片层结构的氧化石墨烯则成为固载银纳米粒子的最佳基底材料之一，能够使银纳米粒子获得很好的分散性和稳定性，同时，固载的银纳米颗粒可以有效抑制石墨烯片层之间的堆叠，得到分散性能优异的复合纳米材料。因此，以氧化石墨烯为基底负载银纳米颗粒，两者共同作用，依据其不同的抗菌杀菌机理相互协同作用，可获得抗菌抗病毒性能更优，具有更好的广谱性和更低耐药性的复合抗菌抗病毒材料。纤维非织造防护材料是20世纪90年代发展起来的。最初，欧美一些发达国家利用非织造先进技术，开发出了一种成本低廉、外观及手感接近传统纺织品的水刺非织造布，可通过“三抗”(抗酒精、抗血、抗油)、抗静电、抗菌等处理及γ射线消毒，是替代传统纺织品的优异材料。但是这种水刺非织造布的抗静水压相对较低，对病毒粒子阻隔效率也比较差，只能替代传统的纺织品用于普通的手术服、手术洞巾等材料的制备，不是理想的防护材料。之后研究人员开发了熔喷法非织造布作为防护材料，由于其纤维直径只有几个微米，产品的耐静水压得到了较大提高。同时，熔喷法非织造材料对病毒、PM2.5的阻隔效果相比其他非织造材料均有所提高。但作为隔离防护材料，其自身对细菌和病毒主动灭活功能的缺失大大制约了在医用防护材料方面使用安全性和防护效果的进一步提升。
技术实现思路
本专利技术方案通过获得氧化石墨烯/纳米银复合材料喷涂液进行喷涂的形式进行功能材料的生产制备，简单高效，能够快速地提高高质量的消杀防护用品，具有极高的便利性。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，包括：获取碱性氧化石墨烯溶液：以强碱调节氧化石墨烯溶液至碱性；获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液：在端氨基超支化聚合物溶液中滴加适量硝酸银溶液，搅拌、反应；获取氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液：将端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到碱性氧化石墨烯溶液中并搅拌；搅拌时间优选为5-24h；获得复合材料分散液：氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液离心分离得到复合材料，弃上清后加入四氢呋喃分散成分散液；分散液的浓度优选为1-10g/L；获得复合涂层非织造材料：分散液喷涂到非织造产品表面，干燥形成复合涂层非织造材料。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，碱性氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～5mg/ml。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液时，端氨基超支化聚合物溶液中端氨基超支化聚合物的浓度为0.5～5g/L。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液时，硝酸银溶液中硝酸银的浓度为1～50mmol/L。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液时，端氨基超支化聚合物溶液与硝酸银溶液的体积比为(1～2):1。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，获取氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液时，端氨基超支化聚合物纳米银溶液与氧化石墨烯溶液的体积比为1:(10～30)。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，分散液中复合材料的浓度为0.1～10g/L。本专利技术的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法的一种改进，非织造产品为熔喷非织造布。具体地讲本申请可以采用如下所示的方案进行生产：(1)将氧化石墨烯水溶液稀释到一定浓度后，用氢氧化钠溶液调节其pH值至碱性；(2)在端氨基超支化聚合物水溶液中滴加硝酸银水溶液，并不断搅拌，滴加完毕后加热至沸腾反应3～5分钟，得到端氨基超支化聚合物纳米银溶液；(3)将步骤(2)中得到的端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到步骤(1)中得到的碱性氧化石墨烯水溶液中并持续搅拌一段时间，得到氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料水溶液；(4)将氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料水溶液高速离心分离，去除上清液，加入四氢呋喃并超声分散；(5)利用高压喷枪将步骤(4)中得到的氧化石墨烯/纳米银四氢呋喃溶液喷涂到熔喷非织造布表面，待干燥后即可得到氧化石墨烯/纳米银复合涂层熔喷非织造防护材料。优选的，高压喷枪的喷射压力为0.3-0.6MPa，喷射流量为1-10ml/s，喷涂处理时间为0.5-3s。本方案的总体策略在于：首先，利用端氨基超支化聚合物对纳米银的调控制备作用制备氨基化的纳米银胶体溶液。然后，利用碱性条件下纳米银表面的氨基与氧化石墨烯中的羧基反应，将纳米银共价接枝到氧化石墨烯上，形成氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料。接着，通过溶剂置换得到四氢呋喃分散的复合纳米材料的溶液。最后，通过高压喷涂的方式将复合纳米材料喷涂到熔喷非织造布的表面，在熔喷布的表面形成抗菌抗病毒的氧化石墨烯/纳米银复合纳米涂层。与现有技术相比，本申请具有以下优势：通过端氨基超支化聚合物调控可以获得具有较小粒径，并具有高反应活性的纳米银分散液。通过调节银离子与端氨基超支化聚合物的比例能够有效调控纳米银颗粒的大小。通过纳米银表面的氨基与氧化石墨烯接枝反应能够将纳米银固着在氧化石墨烯片层上，形成稳定的掺杂修饰，且分散均匀，复合纳米材料结构稳定，并能有效阻止氧化石墨烯片的堆叠，保持长久稳定分散。复合氧化石墨烯片基于表面能作用能够在纤维表面牢固贴服，形成有效的修饰涂层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，包括：/n获取碱性氧化石墨烯溶液：以强碱调节氧化石墨烯溶液至碱性；/n获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液：在端氨基超支化聚合物溶液中滴加适量硝酸银溶液，搅拌、反应；/n获取氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液：将端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到碱性氧化石墨烯溶液中并搅拌；/n获得复合材料分散液：氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液离心分离得到复合材料，弃上清后加入四氢呋喃分散成分散液；/n获得复合涂层非织造材料：分散液喷涂到非织造产品表面，干燥形成复合涂层非织造材料。/n

【技术特征摘要】
1.氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，包括：
获取碱性氧化石墨烯溶液：以强碱调节氧化石墨烯溶液至碱性；
获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液：在端氨基超支化聚合物溶液中滴加适量硝酸银溶液，搅拌、反应；
获取氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液：将端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到碱性氧化石墨烯溶液中并搅拌；
获得复合材料分散液：氧化石墨烯/纳米银复合纳米材料溶液离心分离得到复合材料，弃上清后加入四氢呋喃分散成分散液；
获得复合涂层非织造材料：分散液喷涂到非织造产品表面，干燥形成复合涂层非织造材料。


2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～5mg/ml。


3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。


4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/纳米银复合涂层非织造材料的制备方法，其特征在于，获取端氨基超支化聚合物纳米银溶液时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇岳，肖长发，杨竹强，张德锁，陈凯凯，林红，封严，
申请(专利权)人：苏州大学，邯郸恒永防护洁净用品有限公司，上海工程技术大学，天津工业大学，江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32