一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备的抗菌抗病毒植物纤维及其方法和应用技术

本发明专利技术涉及天然高分子材料领域，公开了一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备的抗菌抗病毒植物纤维及其方法和应用。该方法把氯化锌和尿素混合加热熔融得到氯化锌/尿素低共熔体系，降低温度后依次加入水和分丝帚化的植物纤维，升温反应，后过滤洗涤得到纳米氧化锌包覆的抗菌抗病毒植物纤维。该方法制备工艺简单、易操作、能耗低、植物纤维的抗菌抗病毒性能好，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率大于99.9％，其对甲型H1N1流感病毒的抗病毒活性值(Mv)大于3.0。提高了植物纤维的附加值，促进了植物纤维在纺织、医疗、食品包装等领域的应用。的应用。的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备的抗菌抗病毒植物纤维及其方法和应用


[0001]本专利技术涉及天然高分子材料领域，具体涉及一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备的抗菌抗病毒植物纤维及其方法和应用。

技术介绍

[0002]植物纤维是一种天然高分子材料，属于可再生资源，被广泛应用于造纸、医疗、纺织等行业，例如在医疗行业被用于制造止血棉、绷带、纱布、口罩等医疗防护用品。随着现代医学技术与观念的发展，人们对医疗防护用品和材料的功能要求越来越多，如抗菌、抗病毒、防辐射、防化学有毒物质、可吸收、高创伤处理性能等，使得具备抗菌抗病毒功能的医用防护材料的需求激增。
[0003]目前，植物纤维主要来源于制浆造纸企业的普通植物纤维，它具有原料来源丰富、供应稳定、成本较低等优点，然而，普通的植物纤维没有抗菌抗病毒性能，应用范围受到极大的限制。研究出具有抗菌抗病毒功能的植物纤维，对于满足快速增长的医用防护用品的产量和质量需求，促进我国水刺无纺布行业、造纸工业和医用防护用品行业的发展具有重要意义。
[0004]现有技术公开了一种仿生苍耳型抗菌抗病毒植物纤维的制备方法和应用，该专利技术利用了分丝帚化后的植物纤维比表面积大、孔隙率高能增加纳米银的负载量等。
[0005]现有技术公开了一种基于NaOH/尿素溶液的纳米ZnO纤维素复合材料的水热制备方法及应用，其将溶解后的微晶纤维素上的羟基与锌离子结合，采用水热法原位复合制备获得不规则颗粒状的材料。该方法使用微晶纤维素采用溶解浆方式形成混合材料，这与在植物纤维表面生成纳米氧化锌是完全不同的。类似的，现有技术公开一种利用溶解浆技术制备缓释抗菌纤维素纤维的方法。
[0006]现有技术公开了一种纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维的制备方法，主要是利用高浓氯化锌溶液将锌离子固定在纤维素纤维内部，借助水热法在纤维表面原位生成氧化锌。但该制备方法存在以下几方面的不足，一方面通过浸泡氯化锌溶液并充分洗涤至洗涤液中无游离锌离子，因为纤维形态并不均一，这可能使得纤维素内部的锌离子分布不均匀；另一方面，在纤维内部的锌离子不容易还原出位于纤维表面的氧化锌；再者，在pH值9～12的碱性溶液中于80～180℃反应8～36小时，将对纤维本身造成较严重的碱性水解，破坏纤维的强度等。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的制备方法。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维及其应用。
[0009]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0010]一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一，将氯化锌和尿素混合加热至熔融状态，降温后得到氯化锌/尿素低共熔体系；所述氯化锌和尿素的摩尔比值小于1:1；
[0012]步骤二，在步骤一的氯化锌/尿素低共熔体系中依次加入去离子水和分丝帚化的植物纤维，搅拌均匀后加热至82～88℃条件下反应，再经过滤、洗涤得到抗菌抗病毒植物纤维。
[0013]不同于现有技术先将氯化锌跟纤维素纤维混合，再添加水跟碱性溶液，本专利技术创新的采用氯化锌/尿素低共熔体系。
[0014]首先由氯化锌/尿素组成的共熔混合物，其熔点显著低于各个组分纯物质的熔点。其中，尿素作为配体，与金属盐氯化锌形成配位化合物，当尿素和氯化锌混合加热时，尿素分子会包围在Zn
2+
周围形成一个很大的配位阳离子，Zn
2+
与 Cl
‑
之问的库仑力相互作用减弱，从而使ZnCl2易于解离，熔点降低。
[0015]氯化锌与尿素混合加热至一定温度熔融，使得氯化锌/尿素共熔剂体系存在 [ZnCl]+
基阳离子[ZnCl(urea)]+
、[ZnCl(urea)2]+
、[ZnCl(urea)3]+
和阴离子[ZnCl3]‑
。
[0016]在氯化锌/尿素共溶剂体系中，尿素分子与Zn
2+
会形成配位键，不是以游离的状态存在，后再依次加入水和植物纤维，尿素与Zn
2+
形成的配位键会被慢慢破坏，尿素缓慢分解成NH
4+
、OH
‑
和CO2，缓慢的分解过程有助于[ZnCl]+
、[ZnCl3]‑
、 OH
‑
与纤维素分子上大量羟基产生氢键作用，有力地促进纳米氧化锌于高浓反应物下生成。
[0017]进一步地，[ZnCl]+
基阳离子和阴离子[ZnCl3]‑
会与OH
‑
反应生成Zn(OH)4‑
， Zn(OH)4‑
再水解成氧化锌。
[0018]本专利技术利用了纤维素分子上大量羟基与[ZnCl]+
、[ZnCl3]‑
和OH
‑
产生氢键作用，有力地促进纳米氧化锌于高浓度反应物下生成，增加了纳米氧化锌在植物纤维中的负载量。同时，由于氧化锌与植物纤维表面上的羟基也能产生氢键作用，能在植物纤维上原位形成纳米氧化锌颗粒，进一步加强了纳米氧化锌在植物纤维上的附着力，极大地提高了植物纤维的抗菌抗病毒性能。
[0019]如果先用氯化锌、尿素和水直接配制成氯化锌/尿素溶液，在配制过程中，尿素会被快速地分解成NH
4+
、OH
‑
和CO2，容易造成局部离子浓度过高，溶液中出现同时进行均相成核和非均相成核的现象，导致获得的沉淀颗粒尺寸不均匀，且形貌难以控制。
[0020]在制备抗菌抗病毒植物纤维中，原材料添加的先后顺序、反应温度、反应时间、原材料的浓度、用量比例等参数都会影响纳米氧化锌的形貌状态、在植物纤维上的附着率，以及植物纤维的抗菌抗病毒能力等。
[0021]优选地，步骤一中氯化锌和尿素的摩尔比为1:2～4，尿素过量可以促进其在一定时间内与氯化锌充分反应。
[0022]进一步优选地，步骤一中氯化锌和尿素的摩尔比为1:3.0～3.5。
[0023]进一步优选地，步骤一中氯化锌和尿素的摩尔比为1.0:3.0。
[0024]优选地，氯化锌/尿素共熔体系的熔融温度为90～110℃。
[0025]进一步优选地，氯化锌/尿素共熔体系的熔融温度为110℃。
[0026]优选地，降温后得到氯化锌/尿素低共熔体系的温度为50～60℃。
[0027]优选地，步骤二氯化锌/尿素低共溶剂体系加入水后氯化锌的摩尔浓度为 0.02～0.20mol/L；加热反应时植物纤维的质量浓度为2％～4％。
[0028]进一步优选地，步骤二氯化锌/尿素低共溶剂体系加入水后氯化锌的摩尔浓度为0.1～0.2mol/L；植物纤维质量浓度为3％～4％。
[0029]优选地，步骤二的搅拌时间为5～15分钟，搅拌转速为150～500rpm，反应温度为84～86℃，反应时间为2～3h。
[0030]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将氯化锌和尿素混合加热至熔融状态，降温后得到氯化锌/尿素低共熔体系；所述氯化锌和尿素的摩尔比值小于1:1；步骤二，在步骤一的氯化锌/尿素低共熔体系中依次加入去离子水和分丝帚化的植物纤维，搅拌均匀后加热至82～88℃条件下反应，再经过滤、洗涤得到抗菌抗病毒植物纤维。2.根据权利要求1所述用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的方法，其特征在于，步骤一中氯化锌和尿素的摩尔比为1:2～4；优选地，氯化锌/尿素共熔体系的熔融温度为90～110℃；优选地，降温后得到氯化锌/尿素低共熔体系的温度为50～60℃。3.根据权利要求1所述用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的方法，其特征在于，步骤二中氯化锌/尿素低共溶剂体系加入去离子水后氯化锌的摩尔浓度为0.02～0.20mol/L；加热反应时植物纤维的质量浓度为2％～4％。4.根据权利要求1所述用氯化锌/尿素低共熔体系制备抗菌抗病毒植物纤维的方法，其特征在于，步骤二的搅拌时间为5～15分钟，搅拌转速为150～500rpm，反应温度为84～86℃，反应时间为2～3h。5.根据权利要求1所述用...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹石林，林嫦妹，马晓娟，王俊，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：