[发明专利]一种功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维及其制备方法和应用。包括PDDA改性氧化石墨烯和细菌纤维素。一种如上述的功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维的制备方法是将PDDA改性后的氧化石墨烯和活化后的细菌纤维素形成纺丝原液，然后将纺丝原液进行湿法纺丝。一种如上述的功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维可以用作手术缝合线。本发明制备方法简单、成本低廉、绿色环保且得到的改性氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维具有较好的吸水性、高的强度、良好的抗菌性能、良好的生物相容性和可降解性。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维及其制备方法和应用。

背景技术

细菌纤维素由微生物发酵制的，具有与植物纤维素相同的分子结构。纤维素是地球上最丰富的可再生资源，具有价廉、可降解和不污染生态环境等优点。将纤维素进行溶解，从而转化为能源、工业原料、食品、药品及饲料，是纤维素资源化利用、保护环境的较好途径。细菌纤维素是纤维素又一重要来源，是天然纤维素材料的重要补充。与传统植物纤维素相比，细菌纤维素具有高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高强度和纤维的纳米细度，较高生物适应性，在自然界中可直接降解等许多优良性能。细菌纤维素作为一种新型的微生物合成材料受到科学界的广泛关注，食品工业、生物医学、造纸、声学器材和石油开采等方面得到了广泛应用，但将其作为一种纺织原料用来制备纤维素纤维的报道很少，因此，以细菌纤维素为原料制备纤维素纤维，对实现纺织品的更新换代、丰富服用纤维和纺织品的品种具有十分重要的学术价值和重大的社会经济意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种吸水性好、强度高、抗菌性能好、生物相容性好和可降解性好的功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维及其制备方法和应用。

本发明的一种功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维，包括PDDA改性氧化石墨烯和细菌纤维素。

一种如上述的功能化氧化石墨烯/细菌纤维素复合纤维的制备方法，将PDDA改性后的氧化石墨烯和活化后的细菌纤维素形成纺丝原液，然后将纺丝原液进行湿法纺丝。

进一步的，纺丝原液采用如下步骤制备：将PDDA改性后的氧化石墨烯粉末加入到8wt％LiCl/DMAC溶剂体系中，超声形成混合溶液，将1.5wt％～3wt％乙二胺活化后的细菌纤维素加入到混合溶液中，在80～100℃下快速搅拌5～7小时，再在常温下搅拌18～22小时，形成纺丝原液，添加的PDDA改性后的氧化石墨烯为纺丝原液质量的0.1％～0.7％。

进一步的，湿法纺丝的具体步骤为：将所述纺丝原液离心除气泡后，在数字注射泵的作用下经过一段空气后进入凝固浴，在凝固浴中成型，经热水浴拉伸、水洗和烘干后处理，得到复合纤维。

进一步的，在室温下用注射器吸取一定量离心过后的纺丝溶液，在注射泵的作用下通过0.21～0.5mm针管以0.1～1ml/min挤入室温的凝固浴里，在这个过程中纺丝针管与凝固浴有一定的间隙，间隙在1～5cm；将凝固成型的纤维在40～70℃热水中拉伸，拉伸倍数为1.3～1.8倍，最后将拉伸后的纤维在去离子水中清洗，干燥。

进一步的，所述纺丝原液离心除气泡的具体步骤为：将得到的纺丝原液倒入50ml的离心管中，将离心管放入离心机中，6000rpm离心10min。

进一步的，氧化石墨烯改性的具体步骤为配制1mg/ml均匀的GO水溶液，在磁力搅拌的作用下，将PDDA水溶液滴入GO水溶液中，直到GO变成疏水状态，立即停止搅拌，抽滤、洗涤和冷冻干燥。

一种如上述的功能化氧化石墨烯/细菌纤维素纤维的应用，用于制备手术缝合线。

本发明与现有技术相比具有以下优点：