[发明专利]一种纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：1)将浓度为60‑75％的氯化锌溶液加热至70‑90℃，将纤维素纤维完全浸泡在氯化锌溶液中搅拌0.5‑24h，然后加入去离子水对纤维素纤维进行沉析；2)用碱溶液将预处理纤维素纤维浆料pH值调节至9‑12，并将其转移至聚四氟乙烯水热反应釜中，密封后于80‑180℃温度下反应8‑36h；自然冷却至室温，过滤得到产物并用蒸馏水洗涤至pH值为7，60℃温度下真空干燥得到纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维。本发明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长氧化锌，氧化锌形貌可控、与纤维结合紧密，纤维经氧化锌原位修饰后抗菌性能优良，适用于水处理用高强度抗菌滤芯等领域。

技术领域

本发明涉及抗菌功能材料的制备领域，具体是一种纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维的制备方法。

背景技术

伴随经济的高速发展，全球水环境质量严重恶化，饮水安全问题是关系人类健康和发展的重大民生问题。目前工业废水和饮用水净化上处理应用的滤芯材料大多数为疏水性高分子材料，然而，这些高分子材料表面更容易导致膜污染，进而引发过滤的纯水通量降低等问题。此外，这些高分子膜材料都是基于石油原料的合成聚合物，废弃后难以被微生物降解，给环境和能源造成了很大的负担。纤维素纤维滤芯具有优良的亲水性、润湿性和天然可降解性，在处理含有天然有机物的水溶液例如蛋白质时不易结垢，因此具有疏水性高分子滤芯材料不可替代的优势。

目前，从使用寿命角度看，微生物污染是限制纤维素滤芯在水处理中应用的最严重的问题之一，生物活性物质可在纤维素表面生长并导致膜生物污染，因此急需开发具有抗菌性能的纤维素纤维过滤材料。氯化锌是一种重要的无机盐，研究发现其水溶液是纤维素的直接溶剂和衍生化介质(熊犍等.华南理工大学学报，2010,2:23；Lu X,etal.Carbohydrate Polymers,2011,86:239，)。马金霞等人在低温下，以高浓氯化锌(ZnCl2)溶液为纤维素溶剂和纳米氧化锌的锌源，溶解在ZnCl₂的纤维素为制备纳米ZnO的过程控制助剂，同时作为纳米ZnO团聚的高分子阻隔剂，通过胶体磨作为高效混合的反应器，制备尺寸均一无团聚的纳米ZnO(CN 106006709 A)。该技术方案存在的主要不足在于制备纳米ZnO的过程设备成本较高，生成的ZnO与纤维的结合强度较弱、形貌可控性较差。目前，尚未见有利用氯化锌溶解纤维素进而利用水热法在纤维表面原位修饰纳米氧化锌，制备抗菌纤维滤芯将并用于水处理的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维的制备方法，得到的纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维具有强度高、抗菌效果持久、可循环利用的特性，而且采用的氯化锌价格低廉，易于回收，绿色环保，

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

(1)制备预处理纤维素纤维浆料：

将质量浓度为60-75％的氯化锌溶液加热至70-90℃，将纤维素纤维完全浸泡在氯化锌溶液中，机械搅拌0.5-24h，然后加入2倍于氯化锌溶液体积的去离子水对纤维素纤维进行沉析，将沉淀物进行过滤、洗涤，将洗涤后的纤维用蒸馏水配制成质量浓度为0.5-5％的预处理纤维素纤维浆料；

(2)制备纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维：

用碱溶液将步骤(1)的预处理纤维素纤维浆料pH值调节至9-12，并将其转移至聚四氟乙烯水热反应釜中，反应釜内物料量为其容积的60-80％，反应釜密封后于80-180℃温度下反应8-36h；自然冷却至室温，过滤得到产物并用蒸馏水洗涤至pH值为7，60℃温度下真空干燥24h，得到纳米氧化锌原位修饰抗菌纤维。

步骤(1)中所述纤维素纤维的原料包括漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白针蔗渣浆、棉纤维。

步骤(1)中所述沉淀物的过滤、洗涤的次数满足洗涤液中无游离锌离子，以滴加5wt％氢氧化钠溶液后无白色沉淀析出为准。