[发明专利]一种氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氮化碳‑聚乙烯醇复合抗菌膜及其制备方法与应用，该氮化碳‑聚乙烯醇复合抗菌膜由含有氮化碳的聚乙烯醇纳米纤维构成；其中，部分氮化碳裸露在聚乙烯醇纳米纤维外并镶嵌于聚乙烯醇纳米纤维中。其制备方法是将氮化碳的N,N‑二甲基甲酰胺分散液与聚乙烯醇水溶液混合制成纺丝原液，并采用该纺丝原液进行静电纺丝，从而即制得所述氮化碳‑聚乙烯醇复合抗菌膜。本发明具有良好的生物相容性和抑菌、杀菌性能，而且对环境友好、制备工艺简单，在人造皮肤、医疗抗菌和食品保鲜等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜领域，尤其涉及一种氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜及其制备方法与应用。

背景技术

纳米纤维具有较小的直径和很大的比表面积，而纳米纤维膜具有高透气的特性，利用静电纺丝技术已经成功制备包括聚乙烯醇(PVA)在内的多个高分子纳米纤维膜。氮化碳是一种与石墨烯结构类似的二维层状非金属聚合物，它在光照下会发生电子跃迁而产生具有氧化性的活性基团，这些活性基团可以进一步破坏细菌的细胞壁和细胞膜，从而使细菌因内部组织渗漏而死亡。氮化碳对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌，均具有显著的抑制效果。

聚乙烯醇(PVA)是一种由聚醋酸乙烯酯醇解而成的水溶性线形聚合物，含有大量的羟基，根据醇解度的不同，PVA分成不同的型号，比较常见的是醇解度为50、88和99，羟基之间可由氢键交联形成大分子网络。聚乙烯醇(PVA)也是一种环保型材料，无毒、无污染、可完全生物降解。

在现有的文献中，未见氮化碳-聚乙烯醇复合抑菌膜的研究，可见的报道有氮化碳粉末作为光催化抑菌材料，并测试其对大肠杆菌的抑菌性能，在光照下氮化碳具有较好的抑菌性能。粉末材料在使用过程中有诸多不便。

聚乙烯醇为水溶性高分子材料，而氮化碳在水中分散性较差，因此难以形成均匀的共混溶液成膜。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜及其制备方法与应用。该氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜具有良好的生物相容性和抑菌、杀菌性能，而且对环境友好、制备工艺简单，在人造皮肤、医疗抗菌和食品保鲜等方面具有广泛的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜，该氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜由含有氮化碳的聚乙烯醇纳米纤维构成；其中，部分氮化碳裸露在聚乙烯醇纳米纤维外并镶嵌于聚乙烯醇纳米纤维中。

优选地，该氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜中，氮化碳的质量含量为聚乙烯醇相对质量含量的0.5～5％。

一种氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜的制备方法，包括：将氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液与聚乙烯醇水溶液混合制成纺丝原液，并采用该纺丝原液进行静电纺丝，从而制得上述的氮化碳-聚乙烯醇复合抗菌膜。

优选地，所述纺丝原液中，聚乙烯醇占所述纺丝原液总质量的5～10％，氮化碳占所述聚乙烯醇总质量的0.5～5％，其余为溶剂。

优选地，所述的采用该纺丝原液进行静电纺丝包括：将所述纺丝原液注入静电纺丝装置的注射泵中，并调节注射泵的泵出速度为0.5～2mL/h，采用静电纺丝法将所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成超细纤维膜。

优选地，在静电纺丝过程中，纺丝电压为15～24kV，纺丝接收距离为12～25cm，纺丝温度为15～25℃，控制纺丝时间为10min～60min。

优选地，所述氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液的制备方法包括：将尿素放入坩埚中并置于马弗炉中烧结，从而制得氮化碳；然后将所述氮化碳分散于N,N-二甲基甲酰胺中，从而得到氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液。

优选地，所述聚乙烯醇水溶液的制备方法包括：将聚乙烯醇、甘油和水在常温下搅拌1小时，然后在90℃下加热搅拌1小时，从而制得聚乙烯醇水溶液。