[发明专利]一种石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合材料及其制备方法。所述的石墨烯复合材料包括聚乙烯、石墨烯、硬脂酸锌、壳聚糖、辛基三甲基氯化铵、凤尾草粉、柠檬酸钠、花椒粉、十二烷基硫酸三乙醇胺。本发明的石墨烯复合材料通过原料复配发挥协同作用，可有效提高抗菌时间，其抗菌效果好，大肠杆菌杀菌率可达98.8％，金黄色葡萄球菌杀菌率可达93.6％；制备工艺简单，有利于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯复合材料及其制备方法和应用，属于新材料领域。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯改性技术在石墨烯应用方面已经很常见了，然而，采用协同抗菌剂改性石墨烯的报道很少。

目前市售的复合材料大多只致力于研究其抗撕裂等力学性能，对于其抗菌防腐性研究的很少。有些抗菌复合材料将银纳米颗粒负载在塑料上制备而成，然而这种抗菌复合材料不稳定，银纳米颗粒易脱落致使其抗菌性能受影响，不利于长时间使用。研制一种力学性能优异、抗菌效果好的复合材料，是从业者们致力于研究的方向。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的复合材料力学性能和抗菌性往往不能兼备的问题，本发明提供了一种力学性能和抗菌性均优异的石墨烯复合材料。

本申请还提供了所述石墨烯复合材料的制备方法。

本发明还提供了所述石墨烯复合材料的应用。

本发明是通过如下措施实现的：

一种石墨烯复合材料，由以下重量份数的原料制成：聚乙烯88-150份、石墨烯4-8份、硬脂酸锌6-10份、壳聚糖2-6份、辛基三甲基氯化铵1-7份、凤尾草粉1-4份、柠檬酸钠2-6份、花椒粉1-4份、十二烷基硫酸三乙醇胺4-7份。

作为本发明进一步的方案：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯115-138份、石墨烯5-7份、硬脂酸锌7-9份、壳聚糖3-5份、辛基三甲基氯化铵2-6份、凤尾草粉2-3份、柠檬酸钠3-4份、花椒粉2-3份、十二烷基硫酸三乙醇胺5-6份。

作为本发明进一步的方案：由以下重量份数的原料制成：聚乙烯127份、石墨烯6份、硬脂酸锌8份、壳聚糖4份、辛基三甲基氯化铵5份、凤尾草粉2.6份、柠檬酸钠3.7份、花椒粉2.4份、十二烷基硫酸三乙醇胺5.5份。

石墨烯上有大量的含氧官能团，这些官能团与细胞膜上糖类或者蛋白质类物质可形成氢键，阻止细胞膜的营养代谢的功能，从而对微生物有一定的抑制效果。

壳聚糖因其对微生物细胞的渗透作用使其对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌具有普遍的抑制效果，壳聚糖分子对革兰氏阴性菌的抑菌效果要优于对革兰氏阳性菌的效果。

凤尾草粉是中药凤尾草的粉剂物质，凤尾草含有黄酮类、萜类化合物、甾醇类等成分，具有广谱的抗菌效果，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、结核杆菌、福氏痢疾杆菌、伤寒杆菌等具有一定的抑制作用，并且对金黄色葡萄球菌的抑菌效果要优于大肠杆菌。

花椒粉是花椒的粉剂物质，《中国药典》中记载花椒具有“温中止痛，杀虫止痒”的功效，花椒中所含有的生物碱成分具有较宽的抗菌谱，对真菌(如黑曲霉、酿酒酵母)、芽孢杆菌和常见的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有一定程度的抑制效果，并且其生物抑菌活性不受温度的影响，热稳定性较好。

柠檬酸钠作为一种添加剂成分也是具有一定的防腐抗菌效果，医药中柠檬酸钠可以作为防腐剂保存糖浆等药物，其具有生物讲解性，在自然界微湿的空气中部分会变成柠檬酸，柠檬酸可以呈现酸度状况，对微生物有一定的抑制效果，特别是对酸度敏感的微生物。