本发明专利技术克服现有的无机抗菌剂和有机抗菌剂自身存在的细胞毒性以及氧化石墨烯与织物复合过程复杂的不足，提供一种基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂，其为壳聚糖/氧化石墨烯/染料复合材料。上述的基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂的制备方法为，首先利用氧化石墨烯表面富有的羧基的反应活性，将其酰氯化，然后利用酰氯与活泼氨基、羟基间的反应性将天然抗菌材料壳聚糖共价接枝到氧化石墨烯上；再利用氧化石墨烯与水溶性染料之间的π-π相互作用，使染料吸附在氧化石墨烯平面上而得。上述的基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂可在纺织品中应用。本发明专利技术选用对人体无任何毒副作用的氧化石墨烯、天然阳离子聚合物壳聚糖作为抗菌成分，细胞毒性低。
【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂及其制备方法和 应用
本专利技术属于纺织
，具体涉及一种基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂及 利用该助剂实现纺织品一步染色、抗菌整理方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，防病抗病意识的增强，抗菌功能纺织品越来越受到人 们的青睐。抗菌功能纺织品的制备通常是将抗菌剂通过共混纺丝或功能整理等方式处理到 纺织品上。常见的抗菌剂主要有有机抗菌剂和无机抗菌剂两类。有机抗菌剂多为季铵盐、 胍类、脂肪酸类和金属化合物等，多数有毒，不环保；无机抗菌剂特别是银系抗菌剂因其良 好的耐热性、广谱抗菌性而受到人们的青睐，但其具有一定的细胞毒性，长期使用易引起皮 肤问题。石墨烯是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有 一个碳原子厚度的二维材料；其独特的物理化学性能引起各国科学家的广泛关注。近年来， 中国科研人员发现氧化石墨烯纳米悬浊液在与大肠杆菌孵育2h后，对其抑制率超过90%。 进一步研究表明，氧化石墨烯的抗菌性源于其对大肠杆菌细胞膜的破坏，且氧化石墨烯对 哺乳动物细胞产生的细胞毒性很小。相关研究成果发表在美国化学会《ACS Nano》杂志上， 并申请了专利(公开号CN101990900A)。由于氧化石墨烯与纺织品之间缺乏亲和力，因此很难通过传统工艺将氧化石墨烯 处理到纺织品上。专利CN102168370A公开了一种利用氧化石墨烯制备抗菌纺织品的方法。 该专利首先将细胞毒性低的交联剂吸附在含C-H键的织物上，然后以织物为滤布，采用过 滤的方式将氧化石墨烯处理到织物上，再通过辐射交联或热交联的方式引发吸附在织物上 的交联剂聚合，制得抗菌织物。该法工艺路线复杂，难以产业化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有的无机抗菌剂和有机抗菌剂自身存在 的细胞毒性以及氧化石墨烯与织物复合过程复杂的不足，提供一种基于氧化石墨烯的染 色、抗菌整理剂及其纺织品整理方法。为解决上述技术问题本专利技术采用的技术方案是一种基于氧化石墨烯的染色、抗 菌整理剂，其为壳聚糖/氧化石墨烯/染料复合材料。上述的基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂的制备方法为，首先利用氧化石墨烯 表面富有的羧基的反应活性，将其酰氯化，然后利用酰氯与活泼氨基、羟基间的反应性将 天然抗菌材料壳聚糖共价接枝到氧化石墨烯上；再利用氧化石墨烯与水溶性染料之间的相互作用，使染料吸附在氧化石墨烯平面上而得。上述基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂的制备方法，具体步骤如下(I)将氧化石墨以固液质量体积比为l:10-l:40g/ml分散于酰胺类溶剂中，超声处理l_2h，得氧化石墨烯(G0-C00H)分散液；(2)将上述氧化石墨烯分散液与氯化亚砜(SOCl2)溶液混合，氧化石墨烯与氯化亚砜的质量体积比为l:60-l:100g/ml，再将其加热至70_80°C，搅拌下反应24_72h，反应结束后，离心分离，固体物用无水四氢呋喃(THF)或酰胺类溶剂洗涤3-5次后，60-80°C真空干燥 12_24h,得酸氯化的氧化石墨烯(G0-C0C1)；(3)将壳聚糖分散在有机溶剂中，搅拌下加热至120_14(TC，保温l_2h，待壳聚糖完全溶解后，加入G0-C0C1，保持该温度，反应48-96h，反应结束后，抽滤除去溶剂，用有机酸溶液洗涤固体物3-5次，除去未反应的壳聚糖后，蒸馏水洗涤3-5次，60-80°C真空干燥 12-24h，得共价接枝的壳聚糖/氧化石墨烯复合材料；(4)将壳聚糖/氧化石墨烯复合材料超声分散在有机酸溶液中，加入l-2g/L的染料溶液，超声反应30-60min，过滤，收集滤饼，去离子水洗涤3_5次后，60-80°C真空干燥 12-24h后，即得氧化石墨烯基染色、抗菌整理剂。步骤(I) (2)中所述的酰胺类溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N_ 二甲基乙酰胺(DMAC)。步骤(3)所述的壳聚糖为低分子量壳聚糖，相对分子质量为5000-30000，脱乙酰度85-95% ;步骤(3)中所述的有机溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺和N，N- 二甲基乙酰胺中的一种或两种；所述的壳聚糖与有机溶剂的质量体积比为1:60-1:100g/ml，壳聚糖与G0-C0C1 的质量之比为6:1-10:1 ;步骤(3)所述的有机酸溶液为质量浓度为2°/Γ5%的醋酸或朽1檬酸溶液。 步骤(4)所述的壳聚糖/氧化石墨烯复合材料溶于有机酸溶液后的浓度为 1-lOmg/mL ;染料与壳聚糖/氧化石墨烯复合材料质量之比为1:4-1:10 ;所述的有机酸溶液为质量浓度为O. 59Γ2%的醋酸或柠檬酸溶液；所述的染料为具有共轭体系的活性染料、 酸性染料、直接染料中的一种或几种。由上述技术方案可知本专利技术首先利用氧化石墨烯表面富有的羧基的反应活性， 将其酰氯化，然后利用酰氯与活泼氨基、羟基间的反应性将天然抗菌材料壳聚糖共价接枝到氧化石墨烯上；再利用氧化石墨烯与水溶性染料之间的相互作用，制备具有着色、 抗菌双重功能的纺织品染色、抗菌整理剂。壳聚糖的引入一方面可与氧化石墨烯产生协同抗菌作用；另一方面，壳聚糖具有与纤维素类似的分子结构，它的引入有利于提高染料与氧化石墨烯的结合量(染料可与壳聚糖之间产生范德华力、氢键、离子键的结合)，也有利于提高氧化石墨烯与纺织品的结合牢度(共价结合在氧化石墨烯上的壳聚糖可与纤维素纤维之间产生范德华力、氢键的结合，也可通过交联剂的作用，与纤维素纤维形成共价键结合)。水溶性染料不仅使材料具有着色功能，还有利于提高氧化石墨烯在溶液中的分散稳定性。上述的基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂可在纺织品中应用。其应用按如下步骤进行(I)将氧化石墨烯基染色、抗菌整理剂超声分散在水溶液中，然后加入交联剂环氧氯丙烷，制得氧化石墨烯基染色、抗菌整理液；(2)将经退浆、煮练、漂白的纤维素纤维织物浸轧上述整理液，两浸两轧，轧余率 70%-100%，80-90°C烘干后，焙烘l_3min，然后水洗3_5次，皂煮、烘干即可。上述应用步骤(I)中所述的氧化石墨烯基染色、抗菌整理剂分散在水溶液中后浓度为O. 5-20g/L ;交联剂加入到氧化石墨烯基染色、抗菌整理剂水溶液中后浓度为 O.01-0. 05mol/L。上述应用步骤(2)中所述的纤维素纤维织物为棉、麻和粘胶织物的其中一种或两者的交织物；所述的焙烘温度为140-160°C本专利技术的有益效果是(I)选用对人体无任何毒副作用的氧化石墨烯、天然阳离子聚合物壳聚糖作为抗菌成分，细胞毒性低，对人体皮肤没有刺激性，适用于与人体皮肤直接接触的纺织品。(2)壳聚糖不仅作为辅助抗菌成分，而且像一座桥梁，将氧化石墨烯与纺织品共价结合在一起，提高了氧化石墨烯与纺织品的结合牢度。(3)本专利技术通过一步法实现了纺织品的染色、抗菌功能整理，处理方法简单、成本低、无需特殊设备，适合于大规模工业生产。附图说明图1实施例1所得氧化石墨烯基染色、抗菌整理剂红外光谱图。具体实施方式下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本专利技术。应理解，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1(I)将Ig氧化石墨分散到IOml N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，超声处理lh， 得氧化石墨烯(G0-C00H)分散液；(2)将上述氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理剂，其特征在于：其为壳聚糖/氧化石墨烯/染料复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇刚，纪俊玲，汪媛，赵晓燕，施建平，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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