[发明专利]一种石墨烯-聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用

说明书

本发明的一种石墨烯‑聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用。制备方法步骤如下：S1：使用改进的Hummers法制备均匀分散的氧化石墨烯分散液；S2：取胍基化合物溶于水中，加入步骤S1得到的氧化石墨烯分散液，搅拌和加热，胍基化合物分子通过静电相互作用缠绕在氧化石墨烯二维片层结构的表面，然后抽滤洗涤，冷冻干燥，得到胍盐‑石墨烯组装物；S3：将步骤S2得到的胍盐‑石墨烯组装物与聚乳酸基材熔融共混、挤出造粒得到石墨烯‑聚乳酸抗菌母粒。本发明的石墨烯‑聚乳酸复合抗菌母粒所制备产品不但具有良好的机械性能，而且还具有优异的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯-聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用。

背景技术

聚乳酸是一种可再生、可持续、生物可降解、环保的热塑性聚酯，具有机械强度、热塑性和可降解性的平衡性能。目前，它被认为是一种很有前途的聚合物，被用于各种一次性和可降解塑料产品。聚乳酸作为一种可以在自然界中自发生物降解为水和二氧化碳的聚合物，由于其有一定的生物相容性，在健康领域发挥着重大的作用。普通的聚乳酸材料结构规整，有着良好的稳定性，但功能性差，不抗静电、不导电等缺点限制了其功能化应用。石墨烯具有优异的机械强度，电导率，高比表面积，高的热稳定性，其聚合物纳米复合材料往往在较低的填充量下表现出了显著的性能增强。将石墨烯材料作为功能材料来对聚乳酸进行改性，除了可以增强聚乳酸材料的力学性能，还可实现聚乳酸的功能化应用，但是目前石墨烯复合聚乳酸的制备研发主要以熔融复合为主。熔融复合是在高温环境下进行，高温环境下的石墨烯易发生团聚，引起石墨烯与聚乳酸基体的两相分离，使得石墨烯聚乳酸复合材料的力学性能降低，而且因为单纯的石墨烯抑菌能力不足。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种石墨烯-聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用。

本发明的一种石墨烯-聚乳酸抗菌母粒的制备方法，步骤如下：

S1：使用改进的Hummers法制备均匀分散的氧化石墨烯分散液；

S2：取胍基化合物溶于水中，加入步骤S1得到的氧化石墨烯分散液，搅拌和加热，胍基化合物分子通过静电相互作用缠绕在氧化石墨烯二维片层结构的表面，然后抽滤洗涤，冷冻干燥，得到胍盐-石墨烯组装物；

S3：将步骤S2得到的胍盐-石墨烯组装物与聚乳酸基材熔融共混、挤出造粒得到石墨烯-聚乳酸抗菌母粒。

进一步的，所述聚乳酸基材为左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、外消旋聚乳酸或非旋光性聚乳酸中的一种或多种合成的聚乳酸材料。

进一步的，所述胍基化合物分子为聚六亚甲基单胍盐酸盐和\或聚六亚甲基双胍盐酸盐。

进一步的，所述胍基化合物分子与氧化石墨烯的质量比为1：1-3。

进一步的，所述氧化石墨烯与聚乳酸基材的质量比为0.2-3:100。

进一步的，所述氧化石墨烯为改进的Hummers法制备的氧化石墨烯，搅拌速率为300-600rpm，温度为40-60℃。

进一步的，步骤S2中，加热温度为40-80℃。

进一步的，所述挤出造粒的温度范围为170-200℃。

一种采用上述的制备方法制备的石墨烯-聚乳酸抗菌母粒。

如上述的石墨烯-聚乳酸抗菌母粒在制备板材、薄膜及无纺布上的应用。

本申请人研究发现，聚乳酸的表面能一般为38mJ/m²，未经改性的氧化石墨烯的表面能通常为54mJ/m²，较大的表面能差距导致了两者的热力学相容性并不优异。突破石墨烯与聚乳酸间的热力学相容性差异，实现石墨烯在聚乳酸基体中均匀分散是熔融复合制备的关键。