[发明专利]一种纳米银-纤维素复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米银‑纤维素复合材料及其制备方法和应用，涉及纳米复合材料领域。本发明克服现有技术中利用化学药剂作为还原剂、氧化剂或稳定剂制备纳米银‑纤维素复合材料，从而带来环境污染、提高制备成本以及后续处理成本等缺陷，提供一种清洁环保、方法简便、高效、反应条件可控的纳米银‑纤维素复合材料制备工艺。该工艺主要包括(1)将纤维素膜浸入pH为5‑10的水中，震荡混匀；(2)向步骤(1)中加入银盐溶液，震荡摇匀；(3)将步骤(2)的纤维素膜以及混合液置于微波反应器中进行微波反应；(4)将复合物进行干燥，即获得纳米银‑纤维素复合材料。此方法制备的纳米银‑纤维素复合材料可广泛应用于医疗、包装等领域。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体涉及一种纳米银-纤维素复合材料的制备方法和应用。

背景技术

纤维素是由微生物合成的纤维素，它是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。纤维素和植物及海藻产生的纤维素在化学性质上是相同的，但纤维素作为一种新型生物材料，有许多独特的性质：(1)高结晶度和高化学纯度(2)高抗张强度和弹性模量。(3)很强的持水能力和复水能力。(4)极佳的形状维持能力和抗撕能力。(5)良好的生物相容性和良好的生物可降解性。(6)生物合成时性能的可调控性。纤维素虽然具有众多优异的性能，但纤维素本身不具有抑菌能力，并难以阻止伤口被微生物感染。

纳米银是一种广谱抗菌剂，不仅可以杀灭革兰氏阴性菌，还可以杀灭革兰氏阳性菌，并且在整个过程中不会产生抗性细菌，所以纳米银是一种良好的抗菌剂。纳米银作为抗菌剂，在使用过程中虽然可以达到抗菌的目的，但是可能造成纳米银的沉积，对机体产生负面影响。因此为了避免纳米银沉积并实现纳米银的抗菌性能，就需制备纳米银缓释材料来消除这种不利影响。纤维素拥有以上众多的良好性能，这为纤维素成为复合材料基底提供了更大的可能性，同时纤维素可以通过离子相互作用固定金属离子，使金属离子在纤维素中均匀分布并且可以实现金属纳米粒子的缓释。现在纳米银复合材料的制备大多外加还原剂，如硼氢化钠、水合肼、甲醛等，这些试剂具有较高的毒性，并且在制备结束后很难解决其残留问题。因此迫切需要开发一种绿色简单高效的合成纳米银纤维素复合材料的方法。

公开号为CN 102212806 A的发明专利公开了一种“纤维素-纳米银复合材料的制备方法”，该复合材料由以下步骤制备而得：将纤维素湿膜进行粉碎后，置于银盐溶液中浸渍，将吸附银离子的纤维素转移至聚乙二醇溶液中，再向此混合体系滴加抗坏血酸溶液，经离心分离、洗涤和干燥后，获得纤维素-纳米银复合材料。本发明在聚乙二醇保护下采用抗坏血酸还原银离子的方法，同时发挥聚乙二醇的稳定作用和抗坏血酸反应温和、无毒等优点，形成粒径小、分布均匀的纳米复合体系。纤维素-纳米银复合材料可用于医用抗菌敷料等领域。但该发明是对纤维素湿膜进行粉碎后，再进行的复合材料的制备，该方法无疑提高了材料制备的时间成本和为机械粉碎投入的设备成本。此外，该方法采用了抗坏血酸还原银离子的方法，同时添加了稳定剂聚乙二醇，不仅增加了制备成本，而且使制备方法复杂化，且在反应结束后，增加了反应溶剂后处理的难度。

公开号为CN 105236532 A的发明公开了“微晶纤维素/γ-聚谷氨酸-纳米银复合材料的制备方法”，该复合材料通过将微晶纤维素进行预处理后，加入银盐浸渍，再向此混合体系中加入还原剂还原，经离心分离后，洗涤至中性、干燥，再置于γ-聚谷氨酸溶液中浸渍，最后在碳化二亚胺作用下纤维素分子与γ-聚谷氨酸进行交联反应后获得。本发明在微晶纤维素-纳米银复合材料中交联一定量的γ-聚谷氨酸，可发挥银离子的杀菌作用，以及γ-聚谷氨酸的絮凝作用。制备出的微晶纤维素/γ-聚谷氨酸-纳米银复合材料可用于水处理领域。该发明需要依赖γ-聚谷氨酸作为交联剂的交联作用负载纳米银，其额外加入的还原剂以及交联剂，显然提高了复合材料的制备成本。