[發(fā)明專利]一種抗菌性聚乙烯醇/納米晶纖維素-氧化石墨烯PVA/CNC-GO復合膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710082883.9
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106810800B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 白繪宇;梁真真;李章康;王瑋;張勝文;石剛;劉曉亞
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L1/04;C08K3/04;C08K3/08;C08J5/18
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本發(fā)明涉及一種抗菌性聚乙烯醇/纖維素?氧化石墨烯PVA/CNC?GO復合膜的制備方法，包括：將CNC和GO分散在去離子水中，超聲分散均勻，得到CNC和GO的復合分散液CNC?GO；將PVA在90℃下攪拌溶于去離子水中，加入CNC和GO復合分散液，攪拌均勻后在玻璃模具中澆鑄成膜；將PVA/CNC?GO復合膜浸入AgNO₃的乙醇/水溶液中50℃下攪拌反應24h，制備出具有抗菌活性的PVA/CNC?GO復合膜。本發(fā)明的PVA復合膜綜合了氧化石墨烯、納米晶纖維素、聚乙烯醇和納米銀四者的優(yōu)異性能，具有耐水性好、熱穩(wěn)定性好、拉伸強度高、抗菌活性高等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗菌性聚乙烯醇/纖維素-氧化石墨PVA/CNC-GO復合膜的制備方法，特別是加入CNC、GO、Ag得到耐水抗菌性復合材料，屬于高分子復合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著生活水平的不斷提高，人們對生產(chǎn)生活環(huán)境也提出了更高的要求，使用更環(huán)保、更安全、更健康的抗菌制品活性包裝膜，全面杜絕人與人、人與物、物與物之間的細菌交叉感染，已成為世界健康發(fā)展的主流。

水溶性聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯水解得到，結(jié)構(gòu)式為-CH₂CH(OH)_n-是一種帶羥基的高分子聚合物。PVA分子主鏈為碳鏈，每一個重復單元上均含有一個羥基，由于羥基尺寸小，極性強，容易形成氫鍵，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，具有足夠的熱穩(wěn)定性、高度的親水性和水溶性；同時它還具有良好的成膜性和粘接力，有卓越的耐油脂和耐溶劑性能以及良好的物理化學穩(wěn)定性，是一種理想型的包裝材料。

由于PVA親水性較高，在環(huán)境濕度較大的情況下，羥基易和水分子形成氫鍵，導致PVA聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其阻隔性、強度急劇下降，限制了其在很多領(lǐng)域的應用，特別是日用包裝材料領(lǐng)域。所以，需要對PVA進行耐水性改性，減小濕度對PVA阻隔性能和強度的影響。PVA耐水改性機理是通過化學或物理方法使PVA分子鏈上的羥基全部或部分封閉，以降低其親水性，從而達到提高耐水性的目的。目前提高耐水性的方法主要有防水涂層法、共混法和交聯(lián)法等。其中，納米粒子共混改性PVA的方法具有操作簡單，易于產(chǎn)業(yè)化等獨特優(yōu)勢。

納米晶纖維素(Cellulose Nanocrystals，CNC)，或者叫做纖維素微晶，它的直徑為幾到幾十納米，長度幾十到幾百納米。從可再生資源中提取出來的CNC，它具有優(yōu)異的機械性能(高的強度和模量)，大的比表面積，環(huán)境友好和低成本等優(yōu)點。納米晶纖維素表面含有大量的活性羥基，能夠和PVA鏈上的羥基發(fā)生強的相互作用，減少PVA鏈上的活性羥基，提高PVA膜的強度和耐水性。

氧化石墨烯是由共價鍵連接的碳原子組成的二維片層堆疊而成，在基面和邊緣帶有各種親水性酸性氧化官能團，如輕基、環(huán)氧基等，具有比表面積大、離子交換能力強等特點，這些特點賦予了其良好的復合能力。這些含氧官能團使氧化石墨烯能夠和極小分子、納米粒子或聚合物相互作用形成氧化石墨烯插層復合材料或氧化石墨烯剝離復合材料。

納米銀具有很強的殺菌效果，而且表面積較大以及超強的活性，被廣泛應用于對革蘭陰性菌和革蘭陽性菌的殺滅。許多抗菌劑的性能會隨著粒徑的降低而提高。因此，將銀抗菌劑做成納米級(粒徑在1-100nm)，其比表面積極大，可以有效地吸附微生物，表現(xiàn)出極高的超微粒子效應和表面效應，具有極高的殺菌活性，納米銀抗菌劑的抗菌性遠遠超于傳統(tǒng)的銀殺菌劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在PVA中加入CNC和GO兩種納米粒子，天然納米粒子CNC，可以降低PVA基復合材料的成本，提高GO在PVA中的分散性，增強PVA基復合材料的耐水性；GO獨特的二維片狀結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，能夠提高PVA膜的水阻隔性能，降低PVA復合材料的水敏感性能；另外，CNC-GO復合納米粒子的加入能夠為Ag納米粒子的形成提供一個有效的負載空間，控制Ag的長久高效釋放。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種抗菌性聚乙烯醇/纖維素-氧化石墨烯PVA/CNC-GO復合膜的制備方法,包含下述步驟：