[发明专利]石墨烯/纳米铜复合抗菌剂、抗菌聚碳酸酯及其制备方法

说明书

本申请涉及一种石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂、抗菌聚碳酸酯及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯、碱式碳酸铜、柠檬酸铜、尿素、氨水和溶剂混合，得到混合液；将所述混合液进行两次水热反应，第一次水热反应的温度为130℃～150℃，时间为2h～4h，第二次水热反应的温度为210℃～230℃，时间为5h～7h。本申请提供的石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂的制备方法获得的石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂，石墨烯和纳米氧化铜结合非常牢固，不易脱落，将其添加至基体中不易出现团聚现象，可以起到更好的抗菌作用。

技术领域

本申请涉及抗菌材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂、抗菌聚碳酸酯及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基团的热塑性高分子聚合物，是五大工程塑料中增长最快的工程通用塑料。聚碳酸酯凭借优异的特性，被广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电器、医疗器械、婴幼儿玩具及包装材料等领域，在日常生活及生产中扮演了重要的角色。然而，在相关和人体皮肤接触的领域中，由于聚碳酸酯材料本身不具有抗菌性，因此很容易在使用过程中传播细菌及病毒等，对人体健康造成危害。

在聚碳酸酯成型加工过程中加入抗菌剂能够赋予材料抗菌性能，抗菌剂按种类可分为：无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂，有机抗菌剂和天然抗菌剂由于耐热性差、使用寿命短、加工困难等缺点，在塑料加工工业中使用较少，而无机抗菌剂具有安全性、持久性、耐热性且制备工艺简单等优势，是制备抗菌塑料的理想添加剂。常用的无机抗菌剂分为金属型抗菌剂(如Ag、Cu、Zn)和光催化型抗菌剂(如TiO₂、ZnO等)，金属型抗菌剂性能好且使用广。金属抗菌剂主要通过改变细胞通透性、降低脱氢酶活性及氧化应激等手段实现抗菌性。在加工时通常利用物理吸附等方法，将其负载到沸石、活性炭、壳聚糖等多孔蜂窝形状的载体上。

石墨烯具有二维平面结构，其锋利表面可以对细菌发挥“纳米刀”的作用，切割细胞膜从而破坏细胞结构，从而杀灭细菌。石墨烯还具有较大比表面积，能够有效吸附抗菌金属粒子，为抗菌剂和细菌的接触提供了更多的机会。因此，石墨烯和无机金属抗菌颗粒结合，作为抗菌剂加入到聚碳酸酯加工工艺中，能够协同增强，赋予聚碳酸酯优异的抗菌性能。但是传统将石墨烯和无机金属抗菌颗粒结合的方法，石墨烯和无机金属抗菌颗粒结合并不牢固，容易脱落，将其添加至聚碳酸酯后容易出现团聚现象，影响材料性能。

发明内容

基于此，有必要提供一种石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂、抗菌聚碳酸酯及其制备方法，石墨烯和纳米氧化铜结合牢固，不易脱落，抗菌效果更佳。

本申请的一个方面，提供了一种石墨烯/纳米氧化铜复合抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯、碱式碳酸铜、柠檬酸铜、尿素、氨水和溶剂混合，得到混合液；

将混合液进行两次水热反应，第一次水热反应的温度为130℃～150℃，时间为2h～4h，第二次水热反应的温度为210℃～230℃，时间为5h～7h。

在其中一些实施例中，碱式碳酸铜和柠檬酸铜的摩尔比(1～3)：1。

在其中一些实施例中，按重量份数计，氧化石墨烯为2份～4份，碱式碳酸铜为0.6份～2份，柠檬酸铜为1份～2份。

在其中一些实施例中，按重量份数计，氨水的重量份数至少为铜盐的7.5倍，所述铜盐为碱式碳酸铜和柠檬酸铜中重量份数更多的一个。

在其中一些实施例中，按重量份数计，尿素的重量份数至少为铜盐的4倍，所述铜盐为碱式碳酸铜和柠檬酸铜中重量份数更多的一个。

在其中一些实施例中，氧化石墨烯含氧量为5％～10％。

在其中一些实施例中，氧化石墨烯的比表面积为150m²/g至600m²/g。