CN115852700A - 一种hkust-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合抗菌纤维技术领域，尤其涉及一种HKUST‑1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，包括：步骤1：对粘胶纤维进行预处理，除去粘胶纤维表面的油污及杂质；步骤2：对步骤1中得到的粘胶纤维进行脱水烘干，用一定质量分数的氢氧化钠、氯乙酸水溶液，在一定温度下对粘胶纤维进行碱化、醚化处理，最后用乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维。本发明以铜离子为金属中心的MOF材料HKUST‑1，结合纤维素纤维材料的广泛用途；在此基础上，将金属有机框架HKUST‑1与传统粘胶纤维相结合，制备HKUST‑1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维；不仅为制造抗菌粘胶纤维提供了基础，同时具有重要的理论价值与实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及复合抗菌纤维技术领域，尤其涉及一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法。
背景技术
金属有机骨架材料(MOFs)作为近年来兴起的一种有机-无机纳米多孔材料，相较于传统无机材料，具有结构高度有序、比表面积和孔隙率极高、孔道尺寸可调节等特点，逐渐成为当下的研究热点。此外，金属有机骨架材料(MOFs)还具有高度的结构可设计性，大部分金属都可作为其中心离子，并在后续使用中缓慢释放。选择一种合适的金属离子作为MOF的金属中心，有着重要的意义。铜作为人体内的一种微量元素，不仅使用成本相对较低，且在同类无机抗菌剂中，抗菌性能仅次于银。微量范围内，铜离子可以在人体正常新陈代谢，是蛋白质和酶的重要组成部分。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，将金属有机框架HKUST-1与传统粘胶纤维相结合，制备的HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维，具有持久抗菌的效果，使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：对粘胶纤维进行预处理，除去粘胶纤维表面的油污及杂质；
步骤2：对步骤1中得到的粘胶纤维进行脱水烘干，用一定质量分数的氢氧化钠、氯乙酸水溶液，在一定温度下对粘胶纤维进行碱化、醚化处理，最后用乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维；
步骤3：分别配置一定浓度的金属盐溶液A、一定浓度的有机配体溶液B，将步骤2中得到的羧甲基化粘胶纤维在金属盐溶液A中超声处理后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理，循环一定次数后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维；
步骤4：将步骤3中得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维进行抗菌性能测试。
优选地，在步骤1中，预处理的具体方法为：将粘胶纤维在含有JFC的温水中浸泡，JFC浓度为1％，温度为20-40℃，循环10-30min。
优选地，在步骤2中，氢氧化钠、氯乙酸的质量分数分别为5％-20％，浴比为1:20-1:100，温度为60-80℃，时间为30min-60min。
优选地，在步骤3中，金属盐溶液A与有机配体溶液B的摩尔比为2:1，一次循环时间为20-30分钟。
通过采用上述技术方案：以铜离子为金属中心的MOF材料HKUST-1，结合纤维素纤维材料的广泛用途。在此基础上，将金属有机框架HKUST-1与传统粘胶纤维相结合，制备的HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维；不仅为制造抗菌粘胶纤维提供了基础，同时具有重要的理论价值与实际意义。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过使用氯乙酸对粘胶纤维进行羧甲基化处理，在纤维表面赋予更多的羧基基团，为HKUST-1金属有机框架与纤维的结合提供了优秀条件。
2、本发明通过在金属盐及有机配体溶液中加入具有一定去质子化作用的极性非质子性溶剂DMF，有利于配体的去质子化，进而加快反应的进行及提高产物的产率。
3、本发明中当反应物金属离子和配体的摩尔比在2∶1附近时，反应液PH在7-9之间时,可以在纤维表面负载上形貌较为规则的HKUST-1晶体。
4、本发明的制备方法操作简单，无需经过纺丝及后处理，成本低，所制得的HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维，手感柔软，抗菌效果好，且不易断裂，使用寿命长，可被广泛应用于服用抗菌领域。
附图说明
图1为本发明的扫描电子SEM图；
其中，a为HKUST-1/羧甲基粘胶复合纤维的SEM图,b为粘胶纤维原样的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
步骤1：将粘胶纤维在含有1％JFC的30℃温水中浸泡10min，除去纤维表面的油污及杂质。
步骤2：将上述步骤1得到的粘胶纤维脱水烘干；将20％的氢氧化钠、5％氯乙酸溶液在浴比为1:20，80℃的条件下对粘胶纤维进行碱化、醚化处理，最后用1％乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维。
步骤3：分别配置2mmol/L的金属离子溶液A，1mmol/L的有机配体溶液B；将羧甲基化粘胶纤维在金属离子溶液A中超声处理10min后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理10min，循环4次后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维。
步骤4：将上述步骤3得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合纤维进行抗菌性能测试。
实施例2：
步骤1：将粘胶纤维在含有1％JFC的40℃温水中浸泡30min，去除纤维表面的油污及杂质。
步骤2：将上述步骤1得到的粘胶纤维脱水烘干；将10％的氢氧化钠、10％氯乙酸溶液在浴比为1:40，70℃的条件下分别与粘胶纤维发生碱化、醚化反应，最后用1％乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维。
步骤3：分别配置4mmol/L的金属离子溶液A，2mmol/L的有机配体溶液B；将羧甲基化粘胶纤维在金属离子溶液A中超声处理15min后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理15min，循环3次后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维。
步骤4：将上述步骤3得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合纤维进行抗菌性能测试。
实施例3：
步骤1：将粘胶纤维在含有1％JFC的40℃温水中浸泡30min，去除纤维表面的油污及杂质。
步骤2：将上述步骤1得到的粘胶纤维脱水烘干；将20％的氢氧化钠、20％氯乙酸溶液在浴比为1:50，80℃的条件下分别与粘胶纤维发生碱化、醚化反应，最后用1％乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维。
步骤3：分别配置6mmol/L的金属离子溶液A，3mmol/L的有机配体溶液B；将羧甲基化粘胶纤维在金属离子溶液A中超声处理15min后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理15min，循环5次后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维。
步骤4：将上述步骤3得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合纤维进行抗菌性能测试。
实施例4：
步骤1：将粘胶纤维在含有1％JFC的30℃温水中浸泡30min，去除纤维表面的油污及杂质。
步骤2：将上述步骤1得到的粘胶纤维脱水烘干；将10％的氢氧化钠、5％氯乙酸溶液在浴比为1:40，75℃的条件下分别与粘胶纤维发生碱化、醚化反应，最后用1％乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维。
步骤3：分别配置6mmol/L的金属离子溶液A，3mmol/L的有机配体溶液B；将羧甲基化粘胶纤维在金属离子溶液A中超声处理10min后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理15min，循环4次后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维。
步骤4：将上述步骤3得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合纤维进行抗菌性能测试。
上述实施例1-4的抗菌效果如下表1所示。
表1：
综上所述，本发明以铜离子为金属中心的MOF材料HKUST-1，结合纤维素纤维材料的广泛用途；在此基础上，将金属有机框架HKUST-1与传统粘胶纤维相结合，制备HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维；不仅为制造抗菌粘胶纤维提供了基础，同时具有重要的理论价值与实际意义。
本发明中披露的说明和实践，对于本技术领域的普通技术人员来说，都是易于思考和理解的，且在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：对粘胶纤维进行预处理，除去粘胶纤维表面的油污及杂质；
步骤2：对步骤1中得到的粘胶纤维进行脱水烘干，用一定质量分数的氢氧化钠、氯乙酸水溶液，在一定温度下对粘胶纤维进行碱化、醚化处理，最后用乙酸溶液中和；将得到的纤维用去离子水清洗，去除残余反应物，烘干后得到羧甲基化粘胶纤维；
步骤3：分别配置一定浓度的金属盐溶液A、一定浓度的有机配体溶液B，将步骤2中得到的羧甲基化粘胶纤维在金属盐溶液A中超声处理后，水洗，去除未负载的反应物后，继续在有机配体溶液B中超声处理，循环一定次数后，水洗至中性，烘干，得到HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维；
步骤4：将步骤3中得到的HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维进行抗菌性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，在步骤1中，预处理的具体方法为：将粘胶纤维在含有JFC的温水中浸泡，JFC浓度为1％，温度为20-40℃，循环10-30min。
3.根据权利要求1所述的一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，在步骤2中，氢氧化钠、氯乙酸的质量分数分别为5％-20％，浴比为1:20-1:100，温度为60-80℃，时间为30min-60min。
4.根据权利要求1所述的一种HKUST-1/羧甲基粘胶复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，在步骤3中，金属盐溶液A与有机配体溶液B的摩尔比为2:1，一次循环时间为20-30分钟。
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