[發明專利]一種氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110474887.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113186656A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 于建香;劉洋;拜雪梅;劉孟嵐
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4382;D04H1/4309;A61L27/02;A61L27/16;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/60;A23L3/358
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;李闖

本發明公開了一種氮化碳?聚乙烯醇復合抗菌膜及其制備方法與應用，該氮化碳?聚乙烯醇復合抗菌膜由含有氮化碳的聚乙烯醇納米纖維構成；其中，部分氮化碳裸露在聚乙烯醇納米纖維外并鑲嵌于聚乙烯醇納米纖維中。其制備方法是將氮化碳的N,N?二甲基甲酰胺分散液與聚乙烯醇水溶液混合制成紡絲原液，并采用該紡絲原液進行靜電紡絲，從而即制得所述氮化碳?聚乙烯醇復合抗菌膜。本發明具有良好的生物相容性和抑菌、殺菌性能，而且對環境友好、制備工藝簡單，在人造皮膚、醫療抗菌和食品保鮮等方面具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜領域，尤其涉及一種氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜及其制備方法與應用。

背景技術

納米纖維具有較小的直徑和很大的比表面積，而納米纖維膜具有高透氣的特性，利用靜電紡絲技術已經成功制備包括聚乙烯醇(PVA)在內的多個高分子納米纖維膜。氮化碳是一種與石墨烯結構類似的二維層狀非金屬聚合物，它在光照下會發生電子躍遷而產生具有氧化性的活性基團，這些活性基團可以進一步破壞細菌的細胞壁和細胞膜，從而使細菌因內部組織滲漏而死亡。氮化碳對于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細菌，均具有顯著的抑制效果。

聚乙烯醇(PVA)是一種由聚醋酸乙烯酯醇解而成的水溶性線形聚合物，含有大量的羥基，根據醇解度的不同，PVA分成不同的型號，比較常見的是醇解度為50、88和99，羥基之間可由氫鍵交聯形成大分子網絡。聚乙烯醇(PVA)也是一種環保型材料，無毒、無污染、可完全生物降解。

在現有的文獻中，未見氮化碳-聚乙烯醇復合抑菌膜的研究，可見的報道有氮化碳粉末作為光催化抑菌材料，并測試其對大腸桿菌的抑菌性能，在光照下氮化碳具有較好的抑菌性能。粉末材料在使用過程中有諸多不便。

聚乙烯醇為水溶性高分子材料，而氮化碳在水中分散性較差，因此難以形成均勻的共混溶液成膜。

發明內容

針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜及其制備方法與應用。該氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜具有良好的生物相容性和抑菌、殺菌性能，而且對環境友好、制備工藝簡單，在人造皮膚、醫療抗菌和食品保鮮等方面具有廣泛的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜，該氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜由含有氮化碳的聚乙烯醇納米纖維構成；其中，部分氮化碳裸露在聚乙烯醇納米纖維外并鑲嵌于聚乙烯醇納米纖維中。

優選地，該氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜中，氮化碳的質量含量為聚乙烯醇相對質量含量的0.5～5％。

一種氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜的制備方法，包括：將氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液與聚乙烯醇水溶液混合制成紡絲原液，并采用該紡絲原液進行靜電紡絲，從而制得上述的氮化碳-聚乙烯醇復合抗菌膜。

優選地，所述紡絲原液中，聚乙烯醇占所述紡絲原液總質量的5～10％，氮化碳占所述聚乙烯醇總質量的0.5～5％，其余為溶劑。

優選地，所述的采用該紡絲原液進行靜電紡絲包括：將所述紡絲原液注入靜電紡絲裝置的注射泵中，并調節注射泵的泵出速度為0.5～2mL/h，采用靜電紡絲法將所述紡絲原液通過電場的靜電作用拉伸成超細纖維膜。

優選地，在靜電紡絲過程中，紡絲電壓為15～24kV，紡絲接收距離為12～25cm，紡絲溫度為15～25℃，控制紡絲時間為10min～60min。

優選地，所述氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液的制備方法包括：將尿素放入坩堝中并置于馬弗爐中燒結，從而制得氮化碳；然后將所述氮化碳分散于N,N-二甲基甲酰胺中，從而得到氮化碳的N,N-二甲基甲酰胺分散液。

優選地，所述聚乙烯醇水溶液的制備方法包括：將聚乙烯醇、甘油和水在常溫下攪拌1小時，然后在90℃下加熱攪拌1小時，從而制得聚乙烯醇水溶液。