本发明属于抗菌塑料，具体地，涉及一种石墨烯抗菌塑料。
背景技术：
1、随着生活水平的不断提高，人们的健康意识正逐步增强，对自身生活环境的要求也越来越高。特别是在食品、药品及农产品包装和钢笔、手机、电脑、牙刷、家具等日用品领域，对其使用材料的卫生要求越来越高。在车站、广场、公园等公共场所，人流量非常大，公共设施使用频繁，容易产生病菌，并且易于传播，影响公众健康。目前，塑料制品以其特有的性能而越来越广泛的应用到这些领域中。
2、常见的塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，但是这类塑料本身不具有抗菌性，当用作食品、药品等包装材料时，在保存食品和药品的特定温度、湿度条件下，塑料表面容易滋生对人体健康有害的细菌等微生物，微生物的滋生和繁衍会污染保存的食品或药品，使其变质、发霉甚至腐烂；牙刷、餐具等生活中的日用品，使用过程中也极易产生病菌，并直接影响人体健康。
3、石墨烯是由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状平面结构。它的厚度仅为0.34nm，是目前世界已知的最薄的材料。这种特殊的结构特征使得石墨烯成为构建其它维度碳材料的基础单元石墨烯具有卓越的力学、电学、热学和阻隔性能。除了这些性能外，近年来研究者们发现石墨烯还具有良好的生物相容性及抗菌性能，但是直接在有机高分子材料中添加石墨烯，会造成石墨烯的团聚，不仅导致石墨烯的性能得不到充分发挥，还会使材料的性能有所下降，因此，亟需解决以上问题，以满足抗菌塑料技术领域的更高要求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种石墨烯抗菌塑料。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种石墨烯抗菌塑料，通过以下步骤制得：
4、将聚丙烯树脂在烘箱中干燥12h后，与改性氧化石墨烯、抗氧剂和润滑剂加入到混合料桶中混合后，倒入双螺杆挤出机，熔融共混，挤出，得到石墨烯抗菌塑料。
5、进一步地，各原料按照重量份数计如下：80-100份聚丙烯树脂、10-20份改性氧化石墨烯、3-9份抗氧剂、2-6份润滑剂。
6、进一步地，所述抗氧剂为亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂以质量之比为1:2复配得到。
7、进一步地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸镁和硬脂酸酰胺中的一种。
8、以聚丙烯为基体，赋予了塑料一定的力学强度和化学稳定性；抗氧剂为亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂，其中亚磷酸酯能作为一类辅助抗氧剂能与受阻酚类抗氧剂起到协效作用，大幅增强塑料的抗氧化性能。
9、进一步地，所述改性氧化石墨烯通过以下步骤制得：
10、s1、在装有搅拌装置的三口烧瓶中加入3,5-二氨基吡啶、二乙基磷乙酸、二环己基碳二亚胺（dcc，脱水剂）和吡啶，搅拌混合均匀后，置于55℃的水浴锅中，水浴加热6h，反应结束后，过滤，减压蒸馏去除溶剂，再通过柱层析提纯（洗脱液采用苯/乙酸乙酯的混合溶剂，二者的体积比为2:3），旋蒸除去洗脱液，得到中间体；3,5-二氨基吡啶、二乙基磷乙酸、二环己基碳二亚胺、吡啶的用量之比为12.4g:19.6g:20.6g:100ml；
11、在二环己基碳二亚胺的作用下，3,5-二氨基吡啶与二乙基磷乙酸发生酰胺化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且3,5-二氨基吡啶略微过量，使3,5-二氨基吡啶上只有一个氨基参与到反应，得到中间体具体反应过程如下所示：
12、
13、s2、在装有搅拌装置三口烧瓶中将中间体与n,n-二甲基甲酰胺（dmf）混合后，加入二环己基碳二亚胺搅拌均匀；然后缓慢加入氧化石墨烯分散液（以dmf作为分散介质，浓度为10mg/ml），边加边磁力搅拌，超声处理40min使其分散均匀，60℃下反应12h，期间不停搅拌，反应完成，减压蒸馏、乙酸乙酯洗涤、冷冻干燥，得到预改性氧化石墨烯；中间体、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺、氧化石墨烯分散液的用量之比为6.5g:100ml:5.5g:100ml；
14、在二环己基碳二亚胺的作用下，中间体的氨基与氧化石墨烯表面的羧基发生酰胺化反应，中间体1上的氨基接枝到氧化石墨烯上，得到预改性氧化石墨烯；具体反应过程如下所示：
15、
16、s3、在装有搅拌装置的三口烧瓶中加入预改性氧化石墨烯和n,n-二甲基甲酰胺超声分散均匀后，缓慢滴加溴乙烷，滴加完成后，控制反应温度为70℃，保温反应8h，反应期间不断搅拌，反应完成，减压蒸馏，乙醇洗涤，冷却干燥，得到改性氧化石墨烯；预改性氧化石墨烯、n,n-二甲基甲酰胺、溴乙烷的用量之比为1g:100ml:25ml；
17、预改性氧化石墨烯与溴乙烷发生季铵化反应，得到改性氧化石墨烯；改性氧化石墨烯的结构如下所示：
18、
19、使用的石墨烯材料为氧化石墨烯，生物相容性和分散性更好，综合性能更加优异；氧化石墨烯具有一定的抗菌性和阻燃性能，通过在氧化石墨烯上接枝有机分子链，即在其表面形成一层有机层，提高氧化石墨烯的表面疏水性能，进而改善氧化石墨烯与聚丙烯基体的界面相容性，使氧化石墨烯的抗菌性和阻燃性能得到充分发挥，并且还能增强基体的力学强度；此外，改性氧化石墨烯上还含有吡啶季铵盐、酰胺基和p元素，其中吡啶季铵盐是一种新型的季铵盐，其正电荷更集中，杀菌能力更强，避免了季铵盐类抗菌剂大量长期使用造成的细菌耐药性问题，能与氧化石墨烯起协同作用，大幅增强基体的抗菌性能；另外，酰胺基属于疏水基团，能进一步增强氧化石墨烯的表面疏水性，提高与基体的相容性；最后，引入的p元素能与n元素和氧化石墨烯起到协同作用，显著增强基体的阻燃性能；
20、需要补充说明的是，氧化石墨烯接枝有机分子链，能有效的保护有机分子链，提高其耐迁移和耐渗出性，保证了改性氧化石墨烯性能的长久稳定。
21、本发明的有益效果：
22、1、本发明制得的塑料以聚丙烯为基体，赋予了塑料一定的力学强度和化学稳定性；
23、2、加入的抗氧剂为亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂，能起到协效作用，大幅增强塑料的抗氧化性能；
24、3、通过对氧化石墨烯进行改性，相比普通的氧化石墨烯与基体的相容性更好，团聚现象明显减轻，还能显著增强塑料的阻燃性、抗菌性和力学强度，并且性能稳定，不易脱落；
25、因此，本发明制得塑料化学稳定性好，力学强度高，抗氧化性能优异，并且具有稳定高效的阻燃性和抗菌性，在抗菌塑料技术领域具备重要应用价值。
1.一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-100份聚丙烯树脂、10-20份改性氧化石墨烯、3-9份抗氧剂、2-6份润滑剂；
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，步骤s1中3,5-二氨基吡啶、二乙基磷乙酸、二环己基碳二亚胺、吡啶的用量之比为12.4g:19.6g:20.6g:100ml。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，步骤s2中中间体、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺、氧化石墨烯分散液的用量之比为6.5g:100ml:5.5g:100ml。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，步骤s3中预改性氧化石墨烯、n,n-二甲基甲酰胺、溴乙烷的用量之比为1g:100ml:25ml。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂以质量之比为1:2复配得到。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯抗菌塑料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸镁和硬脂酸酰胺中的一种。
