CN114045575A - 石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将海藻酸钠溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，制成混合溶液，抽真空脱泡得海藻酸钠纺丝液；(2)配制可溶性淀粉水溶液，将海藻酸钠纺丝液与其按照重量比7～10:1混合后得混合纺丝液；(3)将混合纺丝液通过湿法纺丝方法，依次经第一凝固浴得初生纤维，经第二凝固浴进行离子交换后，在第三凝固浴中牵伸成型得石墨烯海藻酸钠复合纤维；(4)去除石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，洗涤后经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。该纤维不仅具有良好的吸湿性，还具有遇水快速凝胶的性能，且克服了海藻纤维强度低、容易断裂的缺点。
Description
技术领域
本发明属于纤维制造技术领域，涉及石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维及其制备方法。
背景技术
海藻酸钠是从海藻植物中提炼的多糖物质，来源于海洋藻类，是由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)2种单体组成的嵌段线性聚合物，可以在水中迅速溶解，且具有许多优异的性能，例如：无毒性、亲水性、生物相容性、生物可降解性和价格低廉性等，因此被广泛应用于生物医药领域。以海藻酸钠为原料利用纺丝技术和设备可以制得保有原料特性的纤维材料，已有研究将其应用于伤口敷料等技术领域，
但是，现有的海藻酸钠纤维材料存在强度低、容易断裂等缺点，且其吸湿持水、保湿、透气性能也有待进一步提高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维及其制备方法，本发明制备的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维不仅具有良好的吸湿性，还具有遇水快速凝胶的性能，能够确保纤维材料具有较好的吸湿持水、保湿、透气性能，而且克服了海藻纤维强度低、容易断裂的缺点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面公开了一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，搅拌至溶液分散均匀，制成海藻酸钠含量为4％～8％的混合溶液；再抽真空脱泡得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为3％～7％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)制得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比7～10:1混合后，搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)将步骤(2)制得的混合纺丝液通过湿法纺丝方法，依次经第一凝固浴得初生纤维，经第二凝固浴进行离子交换后，在第三凝固浴中牵伸成型得石墨烯海藻酸钠复合纤维；所述第一凝固浴为玫瑰花水浸液，所述第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，所述第三凝固浴为氢氧化钠水溶液；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
在其中一些实施例中，所述石墨烯分散液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，石墨烯的含量为石墨烯分散液总量的0.5wt％～5wt％；所述可溶性淀粉为在25～35℃的温度下，用盐酸或硫酸作用于40wt％玉米淀粉浆，处理的时间约为6h，用纯碱或者稀氢氧化钠中和水解混合物，再经过滤和干燥即得到可溶性淀粉；所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种，所述交联剂的用量为原料组分的0.1wt％～3wt％
在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，所述玫瑰花水浸液的制备方法为：将玫瑰花去水后，放在开水中煮沸2～5h，其中玫瑰花与开水的质量比为1：40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置至玫瑰花中可溶出成分溶解充分溶解到水中，制得玫瑰花水浸液。
在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，所述甲醇和氯化钙水溶液中甲醇的质量百分比为3％～5％，氯化钙的质量百分比为15％～25％。
在其中一些实施例中，所述步骤(3)中，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分比为10％～15％。
在其中一些实施例中，所述步骤(3)包括：开启纺丝设备，使步骤(2)制得的混合液纺丝液经过喷丝板形成的细流进入第一凝固浴中，凝固牵伸得初生纤维；所得初生纤维进入第二凝固浴，在第二凝固浴中进行离子交换并再次牵伸；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中牵伸至纤维成型，得石墨烯海藻酸钠复合纤维。
在其中一些实施例中，完成第一凝固浴时，纤维牵伸10％～100％；完成第二凝固浴时，纤维牵伸20～150％；完成第三凝固浴时，纤维牵伸100～250％。
在其中一些实施例中，所述第一凝固浴的温度为40～50℃，凝固时间为2～3min；所述第二凝固浴的温度为20～30℃，凝固时间为2～4min；所述第三凝固浴的温度为40～60℃，凝固时间为1～3min。
在其中一些实施例中，所述步骤(1)和步骤(2)均在常温下进行；所述步骤(3)的喷丝板的孔径为0.04～0.06mm，纺丝速度为23-26m/min。
本发明另一方面公开了采用上述方法制得一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
在其中一些实施例中，所述石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维在干燥状态下的断裂强度为1.8～2.5cN/dtex，在湿润状态下的断裂强度为1.1～1.3cN/dtex，所述石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维1min的吸湿率≥25％，且能抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌，抑菌率均≥90％。
本发明的有益效果为：
本发明提供了石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维及其制备方法，本发明制备的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维不仅具有良好的吸湿性，还具有遇水快速凝胶的性能，能够确保纤维材料具有较好的吸湿持水、保湿、透气性能，而且克服了海藻纤维强度低、容易断裂的缺点。具体而言：
1)本发明通过将海藻酸钠、石墨烯分散液与交联剂和可溶性淀粉溶液混合纺丝，提高了海藻纤维的吸湿、持水、保湿以及透气性。
2)本发明通过在海藻酸钠纺丝液加入石墨烯分散液和交联剂，以及改进凝固浴的成分、温度、纤维的凝固时间，可增强海藻酸钠纤维的吸湿性，使所制得的水凝胶海藻纤维的遇水快速凝胶，而且保证了所制取的海藻纤维的强度。同时，通过改进制备工艺显著提高了海藻纤维的吸湿性提高了海藻纤维强度和可纺性。
3)本发明的海藻酸盐纤维具有很好的吸湿性，且具有很好的抗菌作用，能抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等，抑菌率均达到90％以上，可用于制作医用卫生敷料和美容护肤面膜。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的结构、工艺条件及其结果仅用于说明本发明而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，搅拌至溶液分散均匀，制成海藻酸钠含量为4％～8％的混合溶液；再抽真空脱泡，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为3％～7％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)制得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比7～10:1混合后，搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)将步骤(2)制得的混合纺丝液通过湿法纺丝方法，依次经第一凝固浴得初生纤维，经第二凝固浴进行离子交换后，在第三凝固浴中牵伸成型得石墨烯海藻酸钠复合纤维；所述第一凝固浴为玫瑰花水浸液，所述第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，所述第三凝固浴为氢氧化钠水溶液；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
采用上述方法制得的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维具有较高的断裂强度和较好的抑菌性，经测试，该石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维在干燥状态下的断裂强度为1.8～2.5cN/dtex，在湿润状态下的断裂强度为1.1～1.3cN/dtex，所述石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维1min的吸湿率≥25％，且能抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等致病菌，抑菌率均≥90％。
在上述步骤中，石墨烯分散液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，石墨烯的含量为原料组分的0.5wt％～5wt％。
在上述步骤中，可溶性淀粉为在25～35℃的温度下，用盐酸或硫酸作用于40％玉米淀粉浆，处理的时间约为6h,用纯碱或者稀氢氧化钠中和水解混合物，再经过滤和干燥即得到可溶性淀粉。
在上述步骤中，交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种，所述交联剂的用量为原料组分的0.1wt％～3wt％。
在上述步骤中，步骤(3)采用的玫瑰花水浸液的制备方法为：将玫瑰花去水后，放在开水中煮沸2～5h，其中玫瑰花与开水的质量比为1：40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置至玫瑰花中可溶出成分溶解充分溶解到水中，制得玫瑰花水浸液。
在上述步骤中，步骤(3)采用的甲醇和氯化钙水溶液中甲醇的质量百分比为3％～5％，氯化钙的质量百分比为15％～25％。
在上述步骤中，步骤(3)采用的氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分比为10％～15％。
在上述步骤中，步骤(3)包括：开启纺丝设备，使步骤(2)制得的混合液纺丝液经过喷丝板形成的细流进入第一凝固浴中，凝固牵伸得初生纤维；所得初生纤维进入第二凝固浴，在第二凝固浴中进行离子交换并再次牵伸；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中牵伸至纤维成型，得石墨烯海藻酸钠复合纤维。
在上述步骤中，完成第一凝固浴时，纤维牵伸的拉伸率为10％～100％；完成第二凝固浴时，纤维牵伸的拉伸率为20～150％；完成第三凝固浴时，纤维牵伸的拉伸率为100～250％。
在上述步骤中，第一凝固浴的温度为40～50℃，凝固时间为2～3min；第二凝固浴的温度为20～30℃，凝固时间为2～4min；第三凝固浴的温度为40～60℃，凝固时间为1～3min。
在上述步骤中，步骤(1)和步骤(2)均在常温下进行。
在上述步骤中，步骤(3)的喷丝板的孔径为0.04～0.06mm，纺丝速度为23-26m/min。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，以下实施例中所用原料试剂为：
海藻酸钠：购自青岛南山源泉海藻有限公司；
可溶性淀粉：为在25摄氏度的温度下，用盐酸或硫酸作用于40％玉米淀粉浆，处理的时间约为6h,用纯碱中和水解混合物，再经过滤和干燥得到的可溶性淀粉；
石墨烯分散液：其溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，石墨烯的用量为原料组分的0.5％；
交联剂：为乙二醇二缩水甘油醚，交联剂的用量为原料组分的0.1wt％。
实施例1
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为4％的混合溶液；再抽真空脱泡12h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为3％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比7:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为23m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.04mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为40℃，凝固时间为3min，牵伸10％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为20℃，凝固时间为4min，牵伸20％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为40℃，凝固时间为3min，牵伸成型，牵伸100％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸2小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1:40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置8h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为3％，氯化钙的质量百分比为25％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为10％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例2
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为5％的混合溶液；再抽真空脱泡14h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为4％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比8:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为24m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.04mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为40℃，凝固时间为3min，牵伸20％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为25℃，凝固时间为3min，牵伸40％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为45℃，凝固时间为2min，牵伸成型，牵伸130％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸5小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1:40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置12h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为3％，氯化钙的质量百分比为15％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为12％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例3
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为6％的混合溶液；再抽真空脱泡16h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为5％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比8:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为26m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.05mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为45℃，凝固时间为3min，牵伸50％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为25℃，凝固时间为3min，牵伸80％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为50℃，凝固时间为3min，牵伸成型，牵伸150％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸3小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1:40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置10h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为4％，氯化钙的质量百分比为20％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为13％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例4
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为6％的混合溶液；再抽真空脱泡18h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为6％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比8:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为25m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.05mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为50℃，凝固时间为2min，牵伸80％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为30℃，凝固时间为2min，牵伸110％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为60℃，凝固时间为1min，牵伸成型，牵伸180％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸4小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1：40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置9h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为4％，氯化钙的质量百分比为20％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为14％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例5
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为8％的混合溶液；再抽真空脱泡22h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为6％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比9:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为25m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.06mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为50℃，凝固时间为2min，牵伸100％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为30℃，凝固时间为2min，牵伸130％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为60℃，凝固时间为1min，牵伸成型，牵伸200％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸2小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1:40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置10h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为5％，氯化钙的质量百分比为25％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为15％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例6
一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠在常温下溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，然后高速搅拌至溶液分散均匀，制得海藻酸钠含量为8％的混合溶液；再抽真空脱泡24h，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为7％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)所得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比10:1混合，在常温条件下高速搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)开启纺丝设备进行湿法纺丝，纺丝速度为23m/min，步骤(2)制得的混合纺丝液从孔径为0.06mm的喷丝板喷出形成的细流进入第一凝固浴中，第一凝固浴的温度为50℃，凝固时间为3min，牵伸100％，得初生纤维；初生纤维在第二凝固浴中进行离子交换，第二凝固浴的温度为30℃，凝固时间为3min，牵伸150％；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中，第三凝固浴的温度为60℃，凝固时间为3min，牵伸成型，牵伸250％，得石墨烯海藻酸钠复合纤维；第一凝固浴为玫瑰花水浸液，制备方法为将玫瑰花去水，放在开水中煮沸2小时，其中玫瑰花与开水的质量比为1:40，将得到的玫瑰花水在密闭容器中静11h即得玫瑰花水浸液；第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，其中甲醇的质量百分比为5％，氯化钙的质量百分比为25％；第三凝固浴为氢氧化钠水溶液，氢氧化钠的质量百分比为15％；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
实施例7吸湿性能测试
纤维吸湿性的测定方法如下：将本发明实施例1-6制得的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维膜切割成若干片作为样品，测得每片样品的干重W1(g)。把样品放置在直经为90mm的培养皿中，加入50mL去离子水，根据测试需要室温下放置30秒后，用镊子挟住样品的一角在空中悬挂60秒，测取样品的湿重W2(g)。单位重量样品的吸液率＝(W2－W1)/W1，测试结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 平均吸湿率(％) | 25.3 | 26.8 | 28.6 | 27.3 | 28.1 | 26.3 |
从上述实验结果可知，本发明制得的材料具有良好的吸水性。
实施例8力学性能测试
海藻酸盐纤维的断裂强度和断裂伸长率测试方法如下：将制得的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维样品平铺在工作台上,多点、均匀抽取50mg～100mg试验样品。用手排方法将取得的试验样品反复整理成一端平齐的小束(去除20mm以下短毛)，握持平齐的一端，依次将另一端纤维由长到短沿绒板底线排列2～3次,使纤维按长短排列均匀，并将试样排列的底线长度等分为五组，各组随机抽取试验试样20根，对每根纤维的中间部位进行测定。从排列的试验试样中，用张力钳(细毛一般采用0.1cN，粗毛一般采用0.5cN)分组抽取纤维，并将抽取的纤维的中间部位夹入强力试验机上、下夹持器中，隔距长度为10mm，并设置拉伸速度为10mm/min。启动强力机直至纤维断裂,记录断裂强力和断裂伸长值。测试结果如下：
从上述实验结果可知，本发明所制得的海藻酸盐纤维具有良好的断裂强度和断裂伸长率，断裂强度为12.8-23.1cN/dtex，断裂伸长率为32.1％-43.2％。
实施例9抗菌性能测试
大肠杆菌和金黄色葡萄球菌活化后，分别将菌种接至斜面上，37℃培养12h，用无菌水洗涤斜面上的菌液，测OD值，以确保每次接种的菌种量相当，取菌种量相当的菌液涂布在培养基平板上，用镊子将直径0.6cm的滤纸片放在平板中，将本发明实施例1-6所制得的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维膜分别剪成直径为0.6cm的圆片，实验1组-实验6组的滤纸片上分别放置本发明实施例1-实施例6所制得的样品圆片，每个实验组设置3个平行，37℃恒温培养箱中培养12h，空白对照组的滤纸片上放置消过毒的直径为0.6cm的普通纱布，测量实验组和对照组抑菌圈的直径，测试结果如下：
从上述实验结果可知，本发明制得的样品具有良好的抗菌性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠溶于水，加入石墨烯分散液和交联剂，搅拌至溶液分散均匀，制成海藻酸钠含量为4wt％～8wt％的混合溶液；再抽真空脱泡，得海藻酸钠纺丝液；
(2)配制质量分数为3％～7％的可溶性淀粉水溶液，将步骤(1)制得的海藻酸钠纺丝液与可溶性淀粉水溶液按照重量比7～10:1混合后，搅拌至溶液分散均匀得混合纺丝液；
(3)将步骤(2)制得的混合纺丝液通过湿法纺丝方法，依次经第一凝固浴得初生纤维，经第二凝固浴进行离子交换后，在第三凝固浴中牵伸成型得石墨烯海藻酸钠复合纤维；所述第一凝固浴为玫瑰花水浸液，所述第二凝固浴为甲醇和氯化钙水溶液，所述第三凝固浴为氢氧化钠水溶液；
(4)去除步骤(3)所得的石墨烯海藻酸钠复合纤维中残余的水分，用无水乙醇浸泡洗涤后，经冷冻干燥制得石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，石墨烯的含量为石墨烯分散液总量的0.5wt％～5wt％；所述可溶性淀粉为在25～35℃的温度下，用盐酸或硫酸作用于40wt％玉米淀粉浆，处理的时间约为6h，用纯碱或者稀氢氧化钠中和水解混合物，再经过滤和干燥即得到可溶性淀粉；所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种，所述交联剂的用量为原料组分的0.1wt％～3wt％。
3.根据权利要求1所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述玫瑰花水浸液的制备方法为：将玫瑰花去水后，放在开水中煮沸2～5h，其中玫瑰花与开水的质量比为1：40,将得到的玫瑰花水在密闭容器中静置8-12h，制得玫瑰花水浸液；所述步骤(3)中，所述甲醇和氯化钙水溶液中甲醇的质量百分比为3％～5％，氯化钙的质量百分比为15％～25％。
4.根据权利要求1所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分比为10％～15％。
5.根据权利要求1所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：开启纺丝设备，使步骤(2)制得的混合液纺丝液经过喷丝板形成的细流进入第一凝固浴中，凝固牵伸得初生纤维；所得初生纤维进入第二凝固浴，在第二凝固浴中进行离子交换并再次牵伸；经过第二凝固浴的纤维进入第三凝固浴中牵伸至纤维成型，得石墨烯海藻酸钠复合纤维。
6.根据权利要求5所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，完成第一凝固浴时，纤维牵伸10％～100％；完成第二凝固浴时，纤维牵伸20～150％；完成第三凝固浴时，纤维牵伸100～250％。
7.根据权利要求5所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述第一凝固浴的温度为40～50℃，凝固时间为2～3min；所述第二凝固浴的温度为20～30℃，凝固时间为2～4min；所述第三凝固浴的温度为40～60℃，凝固时间为1～3min。
8.根据权利要求5所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)均在常温下进行；所述步骤(3)的喷丝板的孔径为0.04～0.06mm，纺丝速度为23-26m/min。
9.一种石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维，其特征在于，采用权利要求1至8中任一种方法制得。
10.根据权利要求9所述的石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维，其特征在于，在干燥状态下的断裂强度为1.8～2.5cN/dtex，在湿润状态下的断裂强度为1.1～1.3cN/dtex，所述石墨烯海藻酸钠复合水凝胶纤维1min的吸湿率≥25％，且抑菌率≥90％。
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