[發(fā)明專利]一種基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210548529.8
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102995394A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭勇剛;紀(jì)俊玲;汪媛;趙曉燕;施建平
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/03;D06P1/48
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑及利用該助劑實(shí)現(xiàn)紡織品一步染色、抗菌整理方法。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，防病抗病意識的增強(qiáng)，抗菌功能紡織品越來越受到人們的青睞。抗菌功能紡織品的制備通常是將抗菌劑通過共混紡絲或功能整理等方式處理到紡織品上。常見的抗菌劑主要有：有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑兩類。有機(jī)抗菌劑多為季銨鹽、胍類、脂肪酸類和金屬化合物等，多數(shù)有毒，不環(huán)保；無機(jī)抗菌劑特別是銀系抗菌劑因其良好的耐熱性、廣譜抗菌性而受到人們的青睞，但其具有一定的細(xì)胞毒性，長期使用易引起皮膚問題。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料；其獨(dú)特的物理化學(xué)性能引起各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注。近年來，中國科研人員發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯納米懸濁液在與大腸桿菌孵育2h后，對其抑制率超過90%。進(jìn)一步研究表明，氧化石墨烯的抗菌性源于其對大腸桿菌細(xì)胞膜的破壞，且氧化石墨烯對哺乳動物細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞毒性很小。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會《ACS?Nano》雜志上，并申請了專利（公開號：CN101990900A）。

由于氧化石墨烯與紡織品之間缺乏親和力，因此很難通過傳統(tǒng)工藝將氧化石墨烯處理到紡織品上。專利CN102168370A公開了一種利用氧化石墨烯制備抗菌紡織品的方法。該專利首先將細(xì)胞毒性低的交聯(lián)劑吸附在含C-H鍵的織物上，然后以織物為濾布，采用過濾的方式將氧化石墨烯處理到織物上，再通過輻射交聯(lián)或熱交聯(lián)的方式引發(fā)吸附在織物上的交聯(lián)劑聚合，制得抗菌織物。該法工藝路線復(fù)雜，難以產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的無機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑自身存在的細(xì)胞毒性以及氧化石墨烯與織物復(fù)合過程復(fù)雜的不足，提供一種基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑及其紡織品整理方法。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑，其為殼聚糖/氧化石墨烯/染料復(fù)合材料。

上述的基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑的制備方法為，首先利用氧化石墨烯表面富有的羧基的反應(yīng)活性，將其酰氯化，然后利用酰氯與活潑氨基、羥基間的反應(yīng)性將天然抗菌材料殼聚糖共價(jià)接枝到氧化石墨烯上；再利用氧化石墨烯與水溶性染料之間的π-π相互作用，使染料吸附在氧化石墨烯平面上而得。

上述基于氧化石墨烯的染色、抗菌整理劑的制備方法，具體步驟如下：

（1）將氧化石墨以固液質(zhì)量體積比為1:10-1:40g/ml分散于酰胺類溶劑中，超聲處理1-2h，得氧化石墨烯(GO-COOH)分散液；

（2）將上述氧化石墨烯分散液與氯化亞砜(SOCl₂)溶液混合，氧化石墨烯與氯化亞砜的質(zhì)量體積比為1:60-1:100g/ml，再將其加熱至70-80℃，攪拌下反應(yīng)24-72h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，固體物用無水四氫呋喃(THF)或酰胺類溶劑洗滌3-5次后，60-80℃真空干燥12-24h，得酰氯化的氧化石墨烯(GO-COCl)；

（3）將殼聚糖分散在有機(jī)溶劑中，攪拌下加熱至120-140℃，保溫1-2h，待殼聚糖完全溶解后，加入GO-COCl，保持該溫度，反應(yīng)48-96h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾除去溶劑，用有機(jī)酸溶液洗滌固體物3-5次，除去未反應(yīng)的殼聚糖后，蒸餾水洗滌3-5次，60-80℃真空干燥12-24h，得共價(jià)接枝的殼聚糖/氧化石墨烯復(fù)合材料；

（4）將殼聚糖/氧化石墨烯復(fù)合材料超聲分散在有機(jī)酸溶液中，加入1-2g/L的染料溶液，超聲反應(yīng)30-60min，過濾，收集濾餅，去離子水洗滌3-5次后，60-80℃真空干燥12-24h后，即得氧化石墨烯基染色、抗菌整理劑。

步驟（1）（2）中所述的酰胺類溶劑為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）。

步驟（3）所述的殼聚糖為低分子量殼聚糖，相對分子質(zhì)量為5000-30000，脫乙酰度85-95%；步驟（3）中所述的有機(jī)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一種或兩種；所述的殼聚糖與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1:60-1:100g/ml，殼聚糖與GO-COCl的質(zhì)量之比為6:1-10:1；步驟（3）所述的有機(jī)酸溶液為質(zhì)量濃度為2%~5%的醋酸或檸檬酸溶液。