一種聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物基載銀石墨稀納米抗菌 材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米抗菌劑的興起給人類生活環(huán)境的改善帶來了新的機(jī)遇，納米尺度的物質(zhì)具有 較高的比表面積和反應(yīng)活性。例如，納米銀顆粒表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌效果，不易產(chǎn)生耐受性且 具有良好的生物相容性，目前已成為普遍使用的抗菌劑；石墨烯，單層厚度只有0. 35nm，是 目前已知的世界上最薄和最輕的納米材料，擁有巨大的比表面積，在近紅外光區(qū)具有優(yōu)異 光熱特性，與細(xì)菌作用時(shí)可表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能，與細(xì)胞或生物體作用時(shí)只表現(xiàn)出微弱 的細(xì)胞毒性，是一種既具有抗菌性又具有良好生物相容性的納米材料。
[0003] 單獨(dú)使用石墨烯和納米銀抗菌劑皆有利弊，很多研究利用石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 將其作為抗菌活性物質(zhì)的載體，與納米銀抗菌劑形成載銀石墨稀復(fù)合抗菌劑。載銀石墨稀， 是將銀納米顆粒生長在石墨烯表面，通過緩釋作用來實(shí)現(xiàn)和延長抗菌性能，綜合了石墨烯 的光熱特性和銀納米顆粒的抗菌優(yōu)勢，解決了以往單獨(dú)采用納米銀顆粒在體系中的分散性 和穩(wěn)定性問題，提高了抗菌劑與體系中其他助劑同浴時(shí)的穩(wěn)定性，較低劑量的復(fù)合抗菌劑 即可實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)同殺菌效果，協(xié)同效應(yīng)不僅可以克服細(xì)菌耐藥性的難題，同時(shí)還具有低 成本、高效率、無毒性、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 聚合物基納米復(fù)合材料由于其優(yōu)良的綜合性能，特別是其性能的可設(shè)計(jì)性而被廣 泛應(yīng)用于電子電器工業(yè)、汽車工業(yè)、儀器儀表工業(yè)、機(jī)械工業(yè)和建材工業(yè)等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。 其中，聚合物中有一類最常見的，應(yīng)用最為廣泛的苯乙烯類聚合物，結(jié)構(gòu)中均含有苯乙烯單 體，例如：高抗沖性聚苯乙烯（HIPS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（K樹脂）、苯乙烯一丙 烯腈共聚合物（SAN)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物（ABS)、甲基丙烯酸甲酯一丁二 稀一苯乙稀共聚物（MBS)、丙稀腈-氯化聚乙稀-苯乙稀三元接枝共聚物（ACS)、丙稀腈-苯 乙烯-聚丙烯酸酯橡膠三元共聚物（ASA)等，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗 疲勞性能好以及成型工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，因而在很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。將苯乙烯類聚合物作 為基體樹脂，與載銀石墨烯形成一系列納米抗菌復(fù)合材料，不僅增強(qiáng)了聚合物的力學(xué)性能、 電性能等，更賦予了聚合物抗菌功能，從而拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005] 然而，石墨烯比表面積大，片層間較強(qiáng)的范德華力會(huì)使其很容易發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的 團(tuán)聚現(xiàn)象，并且其表面呈化學(xué)惰性，與其他反應(yīng)介質(zhì)的相互作用較弱，難溶于水及常見的有 機(jī)溶劑，因此石墨烯在聚合物基體中的分散性以及石墨烯與聚合物的相容性是發(fā)揮其抗菌 能力以及其他特殊功能的關(guān)鍵因素。目前的聚合物基石墨烯復(fù)合材料的制備方法主要是液 相共混法、熔融共混法以及原位聚合法。液相共混法，分散相與聚合物基體之間的界面結(jié)合 強(qiáng)度較低，而且殘留溶劑不容易臉去。熔融共混法，石墨烯很容易在聚合物基體中團(tuán)聚。原 位聚合法是目前最有效的提高石墨烯與聚合物界面結(jié)合強(qiáng)度以及改善石墨烯在聚合物基 體中的分散效果，但此方法操作復(fù)雜，條件苛刻，涉及原料繁多，產(chǎn)業(yè)化過程控制難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、產(chǎn)業(yè)化程 度高、安全環(huán)保并具有高效抗菌性能的聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料，按重量份數(shù)包括如下組份：
[0009] 基體樹脂：75~90份，
[0010] 聚苯乙烯/載銀石墨烯復(fù)合材料：10~20份，
[0011] 抗氧化劑：〇· 05~0· 2份；
[0012] 所述基體樹脂包括高抗沖性聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯一丙 烯腈共聚合物、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯 共聚物、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯三元接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-聚丙烯酸酯橡膠 三元共聚物中的一種或多種；
[0013] 所述聚苯乙烯/載銀石墨烯復(fù)合材料采用原位乳液聚合法制備得到；
[0014] 所述抗氧化劑為受阻酚抗氧化劑。
[0015] 本聚合物基載銀石墨稀納米抗菌材料中抗氧化劑優(yōu)選的技術(shù)方案如下：所述抗氧 化劑由主抗氧化劑和輔抗氧化劑構(gòu)成，所述主抗氧化劑為1010型受阻酚抗氧化劑，所述輔 抗氧化劑為168型受阻酚抗氧化劑，所述主抗氧化劑和輔抗氧化劑的重量比為2:1~1:1。
[0016] -種聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料的制備方法，按照如下重量份數(shù)的組份通 過熔融共混制得：
[0017] 基體樹脂：75~90份，
[0018] 聚苯乙稀或、載銀石墨稀復(fù)合材料：10~20份，
[0019] 抗氧化劑：0.05~0.2份；
[0020] 所述基體樹脂包括高抗沖性聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯一丙 烯腈共聚合物、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯 共聚物、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯三元接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-聚丙烯酸酯橡膠 三元共聚物中的一種或多種；
[0021] 所述聚苯乙烯/載銀石墨烯復(fù)合材料采用原位乳液聚合法制備得到；
[0022] 所述抗氧化劑為受阻酚抗氧化劑。
[0023] 本發(fā)明聚合物基載銀石墨稀納米抗菌材料的制備方法中聚苯乙稀/載銀石墨稀 復(fù)合材料優(yōu)選的制備方法如下：
[0024] 所述聚苯乙烯/載銀石墨烯復(fù)合材料的制備方法如下：
[0025] 將苯乙烯單體、山梨糖醇酐油酸酯以及功能化載銀石墨烯混合加入到反應(yīng)器中 并形成溶液，將反應(yīng)器置于80°C恒溫水浴中；其中，功能化載銀石墨烯占混合物總質(zhì)量的 20 %~30 % ;強(qiáng)力攪拌下，將含有過硫酸鉀和無水氯化鈣的水溶液逐滴加入到反應(yīng)器的溶 液中，全部滴加后，繼續(xù)攪拌十分鐘；將反應(yīng)器中的液體取出置于另一容器內(nèi)，80°C條件下 反應(yīng)2~3小時(shí)；將上述反應(yīng)所得固體取出真空干燥4小時(shí)，即可得到所述聚苯乙烯/載銀 石墨烯復(fù)合材料。
[0026] 本發(fā)明制備方法中功能化載銀石墨烯優(yōu)選的制備方法如下：所述功能化載銀石墨 烯的制備方法如下：
[0027] 將氧化石墨烯固體與蒸餾水制成氧化石墨烯水分散液，邊攪拌邊向上述氧化石墨 烯水分散液中加入硝酸銀溶液形成混合溶液，其混合溶液中銀與氧化石墨烯的質(zhì)量比例為 1:3~1 :5,邊攪拌邊向上述混合溶液逐滴加入到氫氧化鈉溶液中，然后在80°C條件下反應(yīng) I5分鐘；再經(jīng)過真空抽濾、蒸餾水洗滌、真空干燥處理過程即制備得到載銀石墨烯；將所制 備的載銀石墨烯研磨成粉末狀，與水形成分散液，在高速攪拌條件下向分散液中加入偶聯(lián) 劑，繼續(xù)高速攪拌30分鐘，即可得到功能化載銀石墨稀。
[0028] 本發(fā)明聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料的制備方法中優(yōu)選的偶聯(lián)劑技術(shù)方案 如下：所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560或硅烷偶聯(lián)劑KH570中的一種。
[0029] 本發(fā)明聚合物基載銀石墨稀納米抗菌材料的制備方法中優(yōu)選的功能化載銀石墨 稀技術(shù)方案如下：所述功能化載銀石墨稀包括載銀石墨稀和部分未被還原的載銀氧化石墨 烯，其中，石墨烯厚度在2~15個(gè)碳原子層之間，納米銀粒子大小均一，平均粒徑為10~ 50nm，均勾分散在石墨稀表面。
[0030] 本發(fā)明聚合物基載銀石墨烯納米抗菌材料的制備方法在熔融共混處理前的組份 還可以包括著色母粒，其技術(shù)方案如下：
[0031] 所述熔融共混處理前的組份還包括重量份數(shù)為3~6份的著色母粒，所述著色母 粒為無機(jī)顏料、有機(jī)顏料或染料中的一種或多種。
[0032] 本發(fā)明聚合物基載銀石墨烯納米抗菌