一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合纤维技术领域，尤其是一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法，是由经溶解的石墨烯量子点与增稠剂，利用超声波进行震荡分散、混合后形成均匀且粘稠的混合物与再生纤维素溶液搅拌混合过滤后得到的纺丝液通过湿法纺丝制备而成，具有优异的抗菌抗病毒性能，且耐水洗、耐皂洗稳定，且环境友好，触感舒适，服用性能好，此外，颜色更加多彩，突破了传统石墨烯改性纤维固有的黑灰色局限性。并且由于石墨烯量子点属于无机非金属抗菌材料，因此，石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的研制可突破欧美对金属基银离子抗菌纤维的出口禁令。属基银离子抗菌纤维的出口禁令。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合纤维
，尤其是一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)是一种新型碳纳米材料。目前研究认为，横向尺度100nm以内、厚度几个纳米的石墨烯，都可被称为石墨烯量子点。石墨烯量子点作为碳量子点的一种准零维纳米材料，除了具有碳量子点所具有的优点，如化学惰性、低毒性、较好的生物相容性、抗光漂白以及尺寸和波长依赖的光致发光等，还具有石墨烯独特的结构和优异的特性，如超高的比表面积、优异的导电性等。另外，由于石墨烯量子点尺寸是纳米级，使其受到量子限域效应和尺寸边缘效应的影响，因此具有随尺寸变化的可调带隙。石墨烯量子点由于兼具石墨烯和碳量子点的部分性质，使其在纳米传感、电极材料、光催化、功能复合材料等领域有广泛的应用前景。
[0003]由于石墨烯量子点是通过切割大尺寸的石墨烯而获得，因此石墨烯量子点的粒径更小，使其具有比石墨烯更大的比表面积；而且由于石墨烯量子点不同于最常见的石墨烯和氧化石墨烯，其具有高效的将光能转换为热能的特性，同时还具有能够产生活性氧的特点(reactive oxygen species,ROS)。但是，过量的ROS会破坏细胞膜、蛋白质以及DNA从而杀伤细胞，因此石墨烯量子点将是一种性能优异、应用前景较好的杀菌材料，并且由于石墨烯量子点属于无机非金属抗菌材料，优于目前银离子和季铵盐抗菌纤维。因此，无机非金属
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石墨烯量子点抗菌复合纤维的研发及产业化将从根本上突破欧美对金属基银离子抗菌纤维的出口禁令。石墨烯量子点作为具有与石墨烯类似的刚性片状结构碳纳米材料，若能通过与聚合物共价连接形成高分子复合材料，可大幅度增强纤维结构的规整性以及径向结构的均质化程度，使纤维的性能进一步提高。但是基于石墨烯量子点制备抗菌抑菌纤维还存在着石墨烯量子点易于团聚、难于有效取向、难以实现多尺度结构调控等问题，这也增加了有机
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无机杂化抗菌纤维制备的难度。
[0004]本专利针对欧美对抗菌纺织品使用纳米银的限制禁令，基于石墨烯量子点优异的抗菌性能和再生纤维素纤维具有的优良特性，研发的石墨烯量子点/再生纤维素复合纤维具有优异的抗菌抑菌性能，优于目前银离子和季铵盐抗菌纤维。因此，无机非金属
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石墨烯量子点/再生纤维素复合抗菌纤维的研发及产业化将从根本上突破欧美对金属基银离子抗菌纤维的出口禁令。
[0005]纺织产业是我国重要的民生产业和国民经济支柱产业，随着经济的发展和生活水平的提高，其内涵已经发生了质的飞跃，“科技、绿色、时尚”成为行业的新标签，纺织行业的发展也从传统纺织品到功能一体化的先进纺织品进行转变。因此，开展无机非金属
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石墨烯量子点/再生纤维素抗菌复合纤维制备及其产业化工程，将先进的石墨烯量子点新材料与先进纺织技术结合，对功能一体化的纺织材料的研发具有重要意义和市场前景。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术存在的不足，提供了一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法，具有优异的抗菌抗病毒性能，且耐水洗、耐皂洗稳定，且环境友好，触感舒适，服用性能好。此外，颜色更加多彩，突破了传统石墨烯改性纤维固有的黑灰色局限性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是，一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，是由经溶解的石墨烯量子点与增稠剂，利用超声波进行震荡分散、混合后形成均匀且粘稠的混合物与再生纤维素溶液搅拌混合过滤后得到的纺丝液通过湿法纺丝制备而成。
[0008]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，石墨烯量子点的尺寸10～8000nm。
[0009]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，所述再生纤维素包括粘胶、天丝、莫代尔。
[0010]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)、分别量取10
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30ml浓硫酸和50
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70ml浓硝酸，将其均匀混合；称取80
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120mg石墨烯加入强酸混合液中，超声处理12
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18h，超声处理完成后以7000r/min的速率将混合液离心洗涤至中性；
[0012](2)、将离心洗涤后的样品再次分散于50
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70ml蒸馏水中，用氢氧化钠溶液调节pH至8，并超声处理1
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3h，之后将样品移入反应釜中，200℃处理10h，待样品冷却至室温后用0.22μm滤膜过滤，将滤液透析1
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3天；
[0013](3)、滤液透析后通过旋转蒸发得到固体样品，对样品进行热处理除去残余的含氧官能团，得到最终石墨烯量子点；
[0014](4)、先将所得石墨烯量子点固体进行溶解，并加入增稠剂，利用超声波进行震荡分散30
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60min，混合后形成均匀且粘稠的混合物；
[0015](5)、将上述混合物加入到再生纤维素溶液中进行搅拌混合，再过滤后得到混合均匀的纺丝液；
[0016](6)、将上述制备的纺丝液通过湿法纺丝设备进行纺丝，得到石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维。
[0017]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的制备方法，所述石墨烯量子点经乙醇溶液溶解，增稠剂为甘油，石墨烯量子点:乙醇:甘油的比例为1：(50
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80)：(10
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20)。
[0018]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的制备方法，所述步骤(5)中，所述石墨烯量子点与再生纤维素的重量百分比为1:10
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1:100。
[0019]上述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的制备方法，所述步骤(6)中，纺丝工艺参数包括：牵伸倍数设置为1.1～1.5；凝固浴温度设置为20～160℃；凝固时间设置为1～120min。
[0020]本专利技术一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维及其制备方法，石墨烯量子点的制备方法高效率、高品质、高产，石墨烯量子点的尺寸10～8000nm。
[0021](1)石墨烯量子点/聚酰胺复合纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率≥99％，对甲型流感病毒H1N1(A/PR/8/34)的灭活率达到99％，对肠道病毒71型的灭活率达到99％。
[0022](2)所制备的石墨烯量子点/再生纤维素复合纤维的耐水洗、耐皂洗牢度达到四级以上。
[0023](3)石墨烯量子点/再生纤维素复合纤维的强度比常规再生纤维素纤维提高10
‑
30％。
[0024](4)解决了石墨烯量子点易于团聚、难于有效取向、难以实现多尺度结构调控问题,具有优异的抗菌抑菌性能，且力学性能好，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，其特征在于：是由经溶解的石墨烯量子点与增稠剂，利用超声波进行震荡分散、混合后形成均匀且粘稠的混合物与再生纤维素溶液搅拌混合过滤后得到的纺丝液通过湿法纺丝制备而成。2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，其特征是，石墨烯量子点的尺寸10～8000nm。3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维，其特征是，所述再生纤维素包括粘胶、天丝、莫代尔。4.根据权利要求1
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3任一项所述的石墨烯量子点/再生纤维素抗菌抗病毒复合纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、分别量取10
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30ml浓硫酸和50
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70ml浓硝酸，将其均匀混合；称取80
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120mg石墨烯加入强酸混合液中，超声处理12
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18h，超声处理完成后以7000r/min的速率将混合液离心洗涤至中性；(2)、将离心洗涤后的样品再次分散于50
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70ml蒸馏水中，用氢氧化钠溶液调节pH至8，并超声处理1
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3h，之后将样品移入反应釜中，200℃处理10h，待样品冷却至室温后用0.22μm滤膜过滤，将滤液透析1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲丽君，胡希丽，赵洪涛，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：