本發(fā)明涉及紡織工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及了一種新型高性能復(fù)合抗菌纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯簡(jiǎn)單的講就是單層的石墨片，一層密集的、包裹在蜂巢晶體點(diǎn)陣上的碳原子以sp²雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格的只有一個(gè)碳原子厚度的平面薄膜。2010年，首次發(fā)現(xiàn)了石墨烯材料的抗菌性能，立刻引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。但是石墨烯不具備抗菌廣譜性，因此在應(yīng)用方面需要對(duì)其進(jìn)行改性以增強(qiáng)其抗菌廣譜性、高效性。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)于紡織品的需求已不僅僅停留在好看和舒適方面，原有的單一的紡織材料已不能滿足人們的需求?？咕牧夏芤种评w維上微生物的生長(zhǎng)、繁殖，從而起到保護(hù)纖維不受微生物的侵襲，防止其變色和發(fā)霉，更能在與皮膚接觸時(shí)，對(duì)人完全無(wú)毒、無(wú)刺激，并且對(duì)人體不產(chǎn)生致敏現(xiàn)象。

抗菌化纖及織物的加工主要采用以下兩種方法：后整理和纖維改性法。后整理法以有機(jī)抗菌劑為主，如季胺鹽型抗菌劑。由于該法是將抗菌有效成分附著在纖維和織物表面，制得的抗菌產(chǎn)品耐洗滌、持久性差。因此這種方法逐漸被纖維改性法取代。纖維改性法主要是將抗菌劑添加到成纖高聚物中，得到永久性的抗菌纖維，其中以共混改性為主。但是共混改性將抗菌劑包裹在纖維內(nèi)部，大大降低了纖維的抗菌性能。申請(qǐng)者在發(fā)明專利(授權(quán)公告號(hào)CN 102162174A)中，通過(guò)將纖維浸泡進(jìn)納米銀溶液中，使納米銀負(fù)載到纖維表面上，得到了具有抗菌性能的纖維。這種抗菌纖維具有良好的抗菌效果，但是抗菌材料不穩(wěn)定，銀納米顆粒易脫落致使其抗菌性能受影響，不利于長(zhǎng)時(shí)間使用。

因此本研究中選用具有協(xié)同抗菌作用的功能化石墨烯為原料，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備出功能化石墨烯納米纖維。該纖維經(jīng)過(guò)100次洗滌后，負(fù)載在纖維表層的功能化石墨烯仍不易脫落，不僅保持長(zhǎng)效抗菌性而且具有高效廣譜性、無(wú)毒環(huán)保等特點(diǎn)，為研發(fā)與生產(chǎn)抗菌納米紡織品提供新的思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種新型高性能功能化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維材料及其制備方法，利用靜電紡絲技術(shù)將功能化氧化石墨烯抗菌劑復(fù)合在多孔納米纖維表層上，引入新型成孔技術(shù)制備出孔洞均勻的多孔納米纖維。工藝簡(jiǎn)便可行，具有很好的可控性，所得復(fù)合材料形貌規(guī)則，功能化石墨烯分布均勻。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

1.所述的一種新型高性能的功能化氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)一種功能化氧化石墨烯抑菌材料的制備方法，包括如下步驟：將含氧量大于20％的氧化石墨烯、鹵銨鹽和利于酯化的催化劑加入有機(jī)溶劑中，在50～100℃、攪拌條件下，充分反應(yīng)，然后將反應(yīng)物離心，丟棄上清液，將下層液體經(jīng)水洗、醇洗后收集固體，經(jīng)冷凍干燥得到物質(zhì)A；

(2)將物質(zhì)A與次氯酸鈉溶液按照質(zhì)量比不低于1∶10混合均勻，在25～50℃、攪拌條件下，充分反應(yīng)，然后將反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、冷凍干燥，即得所述功能化氧化石墨烯抑菌材料。

(3)將100份丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶于100～1000份的丙酮和DMF溶液的混合液中攪拌2～72hr，攪拌速度控制在1～1000rpm；

其中丙酮占混合液質(zhì)量比的5％～20％；

(4)將(2)得到的抗菌粉體放置在0～-100℃冷凍干燥機(jī)中干燥3～72h；

本發(fā)明所述功能化石墨烯是納米級(jí)別，顆粒尺寸在50nm～10μm；

(5)將(2)得到的片狀固體干燥后，分散于100～1000份的丙酮和DMF溶液的混合液中攪拌2～72hr，攪拌速度控制在1～1000rpm；

其中丙酮占混合液質(zhì)量比的5％～20％；

(6)所述的一種新型高性能的功能化氧化石墨烯復(fù)合多孔納米纖維的制備方法，通過(guò)類皮芯復(fù)合靜電紡絲，將(5)得到功能化氧化石墨烯分散液作為皮層和將(3)得到的丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶液作為芯層，按進(jìn)料比例為1∶1，分別通過(guò)兩組計(jì)量泵，進(jìn)入復(fù)合紡絲箱，最后在皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合噴絲頭出口匯合一起噴出，以蒸餾水作為接受介質(zhì)，得到具有皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維。

本發(fā)明制備了新型功能化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維材料及其制備方法，該復(fù)合材料以化學(xué)纖維為基材，將功能化石墨烯抗菌劑復(fù)合在多孔納米纖維表層上，利用新型成孔技術(shù)制備出孔洞均勻的多孔納米纖維，不僅增加了纖維的比表面積而且提高了抗菌活性離子的釋放效率。其中復(fù)合的功能化石墨烯相嵌在纖維表層，占纖維質(zhì)量比的15％～25％，大大提高了纖維的抗菌性能，同時(shí)增強(qiáng)了纖維的抗拉伸強(qiáng)度。本發(fā)明使纖維具有持久、高效、廣譜的抗菌效果，纖維經(jīng)過(guò)100次洗滌后，負(fù)載在纖維表層的功能化石墨烯仍不易脫落，對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌率為88％，對(duì)大腸桿菌的抗菌率為83％。大大降低了纖維抗菌母粒的使用量，節(jié)約了成本，提高了抗菌效果。本發(fā)明適用于功能化學(xué)纖維領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1所制備新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維與細(xì)菌接觸24h照片(掃描電子顯微圖片)。

圖2是實(shí)施例1所制得的新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維形貌圖(掃描電子顯微圖片)。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施例用于進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明描述的方法，但是并不意味著本發(fā)明局限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

一種新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取濕重為10g平均粒徑為800nm的功能化氧化石墨烯抗菌劑，將抗菌劑放置在冷凍干燥機(jī)中干燥72小時(shí)，干燥后將其完全分散于30ml的混合溶液中(DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為皮材；稱取4g的丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶于30ml的混合溶液中(其中DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為芯材，按進(jìn)料比例為1∶1，分別通過(guò)兩組計(jì)量泵，進(jìn)入復(fù)合紡絲箱，最后在皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合噴絲頭出口匯合一起噴出，以蒸餾水作為接介質(zhì)，得到具有類皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維。得到的復(fù)合纖維經(jīng)次氯酸浸泡，然后洗滌100次后，該復(fù)合纖維金黃葡萄球菌的抗菌率為87％，大腸肝菌抗菌率為80％。

實(shí)施例2：

一種新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取濕重為15g平均粒徑為1200nm的功能化氧化石墨烯抗菌劑，將抗菌劑放置在冷凍干燥機(jī)中干燥72小時(shí)，干燥后將其完全分散于40ml的混合溶液中(DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為5∶1)作為皮材；稱取4.5g的丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶于30ml的混合溶液中(其中DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為5∶1)作為芯材，按進(jìn)料比例為2∶1，分別通過(guò)兩組計(jì)量泵，進(jìn)入復(fù)合紡絲箱，最后在皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合噴絲頭出口匯合一起噴出，以蒸餾水作為接介質(zhì)，得到具有類皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維。得到的復(fù)合纖維經(jīng)次氯酸浸泡，然后洗滌100次后，該復(fù)合纖維的金黃葡萄球菌抗菌率為88％，大腸肝菌抗菌率為82％。

實(shí)施例3：

一種新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取濕重為8g平均粒徑為1500nm的功能化氧化石墨烯抗菌劑，將抗菌劑放置在冷凍干燥機(jī)中干燥72小時(shí)，干燥后將其完全分散于35ml的混合溶液中(DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為皮材；稱取4g的丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶于20ml的混合溶液中(其中DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為芯材，按進(jìn)料比例為1∶1，分別通過(guò)兩組計(jì)量泵，進(jìn)入復(fù)合紡絲箱，最后在皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合噴絲頭出口匯合一起噴出，以蒸餾水作為接介質(zhì)，得到具有類皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維。得到的復(fù)合纖維經(jīng)次氯酸浸泡，然后洗滌100次后，該復(fù)合纖維金黃葡萄球菌抗菌率為82％，大腸肝菌抗菌率為81％。

實(shí)施例4：

一種新型高性能的氧化石墨烯復(fù)合多孔納米抗菌纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)稱取濕重為12g平均粒徑為800nm的功能化氧化石墨烯抗菌劑，將抗菌劑放置在冷凍干燥機(jī)中干燥72小時(shí)，干燥后將其完全分散于40ml的混合溶液中(DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為皮材；稱取4g的丙烯腈-偏氯乙烯共聚物溶于25ml的混合溶液中(其中DMF與丙酮兩者質(zhì)量比為4∶1)作為芯材，按進(jìn)料比例為1∶1，分別通過(guò)兩組計(jì)量泵，進(jìn)入復(fù)合紡絲箱，最后在皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合噴絲頭出口匯合一起噴出，以蒸餾水作為接介質(zhì)，得到具有類皮芯結(jié)構(gòu)的初生纖維。得到的復(fù)合纖維經(jīng)次氯酸浸泡，然后洗滌100次后，該復(fù)合纖維金黃葡萄球菌抗菌率為86％，大腸肝菌抗菌率為82％。