氧化石墨烯/殼聚糖靜電層層自組裝錦氨面料整理的研究

張思雨 趙立環

(天津工業大學紡織科學與工程學院 天津 300000)

一、氧化石墨烯的結構與性能

截至目前，氧化石墨烯是在所有被發現的材料中最為牢固且薄的，具有優秀的電、熱、光傳導性能。GO保留著石墨烯的6個碳原子骨架結構，使其保留著石墨烯原有的諸多優良性能[1]。許多羥基、羧基等含氧官能團插入于GO薄片邊緣，這些含氧官能團使其具有化學穩定性、生物相容性、分散性、表面活性以及親水性等優良性質，拓寬了氧化石墨烯在光學、電學、力學等領域的應用[2]。

在處理污染方面，GO是一種綠色、高效、環保的吸附劑，GO擁有優異的表面積，且使用成本低、操作簡單，有較多親水性基團，對有機染料有良好的吸附效果。在聚合物應用方面，GO可以將聚合物改性，提高其電學、力學、光學性能、從而大大提高聚合物應用范圍。在電化學方面，GO有良好的親水性和優異的比表面積，且既可以與其他物質發生物理吸附，又可以通過鍵合與其他碳材料緊密連接，因此可以作為電容器中的電極使用[3]。

二、殼聚糖的結構與性能

殼聚糖分子中存在許多羥基、乙酰基、氨基等基團，這些集團可以形成氫鍵，使殼聚糖的結晶度較高、理化性質穩定。由于游離的氨基和羥基等極性分子存在于殼聚糖分子，使得具有極強的吸濕性。此外，良好的緩釋性、生物可降解性、吸水親水性和生物相容性也是殼聚糖所具有的優勢，這些優勢讓其成為目前應用較多的藥物傳輸載體。基于以上性能，使得殼聚糖在食品、農林、造紙、生物醫學、化妝品等許多方面都有廣泛的應用[4]。

三、靜電層層自組裝法整理錦氨面料

靜電層層自組裝法整理織物是利用了聚電解質溶液中帶有相反電荷的氧化石墨烯與交替沉積制備聚電解質自組裝多層膜，在固/液界面中發生交替沉積，層層締結，形成牢固的膜，這種方法整理織物的厚度可控并且吸附量較高，但是穩定性較差。整理后的織物具有良好的抗菌性、抗靜電性[5]、導電性[6]等多種優良性能，固對錦氨面料的整理具有重要意義。

1.靜電層層自組裝錦氨面料的整理

(1)將錦氨織物裁剪成5cm×5cm布樣，因錦綸在酸性條件下帶正電，在進行組裝前可用 PH 為 4～6 醋酸溶液進行浸泡，洗滌；

(2)配制2mg/ml的氧化石墨烯溶液，先超聲分散30min，然后倒入培養皿中；

(3)將殼聚糖溶脹于2%的冰乙酸溶液中，并配制成2mg/ml的溶液，倒入培養皿中；

(4)使用帶負電荷的氧化石墨烯2mg/ml溶液對織物進行浸漬，浸漬時間20min，采用蒸餾水進行3次洗滌，在鼓風烘箱中進行60℃烘干。

(5)使用帶有正電荷的殼聚糖2mg/ml溶液中對織物進行浸漬，浸漬時間20min，采用蒸餾水進行3次洗滌，在鼓風烘箱中進行60℃烘干。

(6)以上就是一個雙分子層 GO/CS 膜靜電組裝的完整過程，重復以上操作，即可制得多層膜錦氨織物樣品。

2.錦氨面料外觀形貌的表征

氧化石墨烯、殼聚糖在織物上的負載量隨著整理層數的增加而增加，在織物表面觀察到顏色的加深，由此可判斷出氧化石墨烯、殼聚糖已被成功整理于織物表面，見圖1。并且通過掃描電子顯微鏡微觀結構圖2可以觀察到在織物纖維表面和間隙存在膜狀的氧化石墨烯和殼聚糖薄片。

一層 兩層 三層 四層 五層

圖2 SEM：GO、CS靜電層層自組裝錦氨織物

四、結論與展望

近年來，因錦氨面料優異的力學性能被廣泛應用于服裝、醫療、國防等方面，為增強該面料的物理化學性能對其進行相應的改性，靜電層層自組裝整理錦氨織物可明顯觀察到隨著整理層數的增加織物表面的氧化石墨烯、殼聚糖的負載量增加，但是也存在一些需要解決的問題：(1)對后整理織物進行抗靜電、抗菌測試；(2)提高氧化石墨烯、殼聚糖在織物表面的均勻度；(3)提高氧化石墨烯、殼聚糖與織物的結合牢度。