[发明专利]改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维及其制备方法与应用，该纤维以聚乳酸为纤维基材，聚乳酸中均匀负载氧化石墨烯接枝N‑卤胺抗菌材料；氧化石墨烯接枝N‑卤胺抗菌材料中含有光敏性巯基基团，并通过光敏性巯基基团与聚乳酸中的不饱和键结合。本发明利用含光敏性巯基基团的硅烷偶联剂将氧化石墨烯分别与N‑卤胺前驱体、聚乳酸以化学键的方式结合，避免了N‑卤胺从氧化石墨烯接枝N‑卤胺抗菌材料上的脱离、氧化石墨烯接枝N‑卤胺抗菌材料在抗菌纤维上的流失，使制备的抗菌纤维抗菌效果稳定，抗菌时效性长。本发明得到的抗菌纤维兼具较好的抗菌性能、抗静电性能和较强的力学性能，具有极大的工业和市场应用价值。

技术领域

本发明涉及抗菌织物制备技术领域，尤其涉及一种改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维及其制备方法与应用。

背景技术

当今世界上各种细菌、病毒肆虐，给人类的生存和社会发展带来巨大的挑战，医疗过滤用品已成为人们对抗细菌的主要防御手段。在过滤病菌的产品当中，聚乳酸无纺布有着重要的地位，聚乳酸纤维及其无纺布可使产品表面形成弱酸性环境，有一定的防霉作用和抗菌效果，但是纯聚乳酸织物的抗菌效果不明显，吸附于纤维上的病菌依然存活。

为解决上述问题，石墨烯基聚乳酸纤维及其无纺布的抗菌改性在过去的几十年里得到了广泛的研究。发明专利(申请号为CN 202211052980.0)公开了一种石墨烯-聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用，使用改进的Hummers法制备均匀分散的氧化石墨烯分散液；取胍基化合物溶于水中，加入氧化石墨烯分散液中搅拌、加热，胍基化合物分子通过静电相互作用缠绕在氧化石墨烯二维片层结构的表面，然后抽滤洗涤，冷冻干燥，得到胍盐-石墨烯组装物；最后将胍盐-石墨烯组装物与聚乳酸基材熔融共混、挤出造粒得到石墨烯-聚乳酸抗菌母粒。但是，该专利方案中抗菌胍基化合物分子仅通过静电作用与氧化石墨烯组装，胍盐-石墨烯组装物与聚乳酸基材仅为物理熔融共混；在后续的应用中，抗菌材料容易出现抗菌分子或整个胍盐-石墨烯组装物的流失，抗菌时效性差。

现有技术中，还存在其他制备抗拒聚乳酸纤维的方法，如通过表面接枝、表面涂层及熔融共混等方式将无机抗菌剂、有机抗菌剂或复合抗菌剂与聚乳酸结合，还可以对聚乳酸进行基体改性，赋予聚丙烯抗菌基团，从而提高聚乳酸的抗菌性能。但是，目前制备的众多抗菌聚乳酸纤维及其无纺布或多或少存在着抗菌剂用量大、抗菌成分易流失、抗菌时效短、后整理成本高、功能单一以及对环境污染严重等问题，这也由此推动了更加安全高效且低廉的抗菌聚乳酸纤维的研发。

有鉴于此，有必要设计一种改进的改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维及其制备方法与应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维及其制备方法与应用，通过利用含光敏性巯基基团的硅烷偶联剂将氧化石墨烯分别与N-卤胺前驱体、聚乳酸以化学键的方式结合，以避免氧化石墨烯接枝N-卤胺抗菌材料的流失，提高改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维的抗菌时效性和机械强度，得到的抗菌纤维兼具抗菌性能、抗静电性能和较强的力学性能，具有极大的市场应用价值。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维，以聚乳酸为纤维基材，所述聚乳酸中均匀负载氧化石墨烯接枝N-卤胺抗菌材料；所述氧化石墨烯接枝N-卤胺抗菌材料中含有光敏性巯基基团，所述氧化石墨烯接枝N-卤胺抗菌材料通过所述光敏性巯基基团与所述聚乳酸中的不饱和键结合。

作为本发明的进一步改进，所述聚乳酸与氧化石墨烯接枝N-卤胺抗菌材料的质量比为1000:(3～15)。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述层片状氧化石墨烯与巯基硅烷偶联剂的质量比为(7～10):100。

本发明还提供了一种上述改性石墨烯聚乳酸抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯分散于去离子水中，超声剥离，得到氧化石墨烯胶体；将所述氧化石墨烯胶体中加入碱性溶液，95～100℃下搅拌，反应结束后，进行洗涤、过滤、干燥，得到层片状氧化石墨烯；