本发明涉及医药包装材料领域，尤其涉及一种石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料及其制备方法。
背景技术：
药品是一种特殊的商品，在流通过程中由于受到光照、潮湿、微生物污染等周围环境的影响很容易分解变质，在药品加工成型以后，必须选用合适的包装才能保持药品的效能、保持药品的稳定性、延缓药品变质、保障广大人民群众的用药安全，因此，药品的包装被称为药品的“第二生命”。合格的药品包装应具备密封、稳定、轻便、美观、规格适宜、包装标识规范、合理、清晰等特点，还硬满足药品流通、贮存、应用各环节的要求。
随着社会的发展，应用于医疗卫生领域的橡胶制品种类越来越多，如各种药剂瓶胶塞、无菌注射器用活塞、注射器用密封胶封、软管、导管、医用气垫、灭菌橡胶医用手套、婴儿奶嘴、输血胶管等。理想的医用橡胶制品不仅需要具有良好的物理性能，还必须保证无毒并具有化学惰性，特别是体内橡胶制品应具有不致病、不损伤临近组织、不引起过敏、老化性能好等特点。
传统的医用、药用橡胶制品在高温、高压条件下，其硫化体系容易产生污染人体、药剂的渗出物、挥发物，从而难以制备满足药品最高质量标准的医用、药用橡胶制品。现有的医用、药用橡胶制品及其制备方法，其工艺过程复杂，产品环保性差，使用安全性低，且使用寿命较短。
溴化丁基橡胶（biir）是丁基橡胶（iir）的一种卤化产物，它既具备丁基橡胶在气密性、耐热性、抗老化性、抗腐蚀性和电绝缘性等方面的优点，又克服了丁基橡胶在硫化性能、自粘性、互粘性等加工应用方面的缺点，已被广泛应用于汽车工业、医药行业、防腐防化等领域。但是，用作医药胶塞的溴化丁基橡胶塞在加工合成中，某些补强剂的添加量难以控制，往往会导致胶塞物理性能的不稳定，特别是在穿刺落屑方面，增加了用药的不安全行，因此需要积极开发强度高、无毒性、稳定性好、抗菌性能好的溴丁基橡胶药用材料。
石墨烯（graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形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。作为一种独特的单原子层二维结构材料，高载流子迁移率、导热系数、比表面积、透光率以及优异的力学性能，使其成为一种理想的制备聚合物纳米复合材料的碳材料。石墨烯的杨氏模量可达到1100gpa，断裂强度高达125gpa。中国发明专利cn105419129a公开了一种石墨烯-卤化丁基橡胶复合材料的制备方法，包括：将表面活性剂加入到氧化石墨烯分散液中反应得到功能化氧化石墨烯分散液，将还原剂加入到功能化氧化石墨烯分散液中反应后清洗过滤得到功能化石墨烯沉淀，将功能化石墨烯沉淀分散于有机溶剂中得到功能化石墨烯分散液，将功能化石墨烯分散液与卤化丁基橡胶胶乳混合均匀得到石墨烯-卤化丁基橡胶悬浮液，悬浮液固化后得到石墨烯-卤化丁基橡胶复合材料。该方法在制备过程中，卤化丁基橡胶与功能化石墨烯复合过程中，卤化丁基橡胶容易产生团聚现象，得到的复合材料均一性差，且所得产品的抗菌性能有待提高。寻求一种抗菌性能好、材料均一性好，强度高且弹性好、穿刺不脱屑的溴丁基橡胶药用包装材料是目前的发展趋势。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料的制备方法，克服现有技术中溴丁基橡胶药用包装材料的抗菌性能差、材料均一性差，强度低、弹性差、穿刺易脱屑等技术问题。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
（1）将氧化石墨烯氨基化，得到氨基化氧化石墨烯；
（2）将氯甲烷、丁基橡胶单体混合物加入到步骤（1）得到的氨基化氧化石墨烯有机溶剂分散液中；采用溶液法制备得到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液；
（3）采用溶液法将步骤（2）得到的氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液溴化，经中和洗涤和biir的后处理后得到终产品氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料。
一种氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）使氧化石墨烯与乙二胺反应，制备得到氨基化氧化石墨烯；
（2）将步骤（1）得到的氨基化氧化石墨烯分散于有机溶剂中，得到1-15g/l的氨基化氧化石墨烯分散液，将氯甲烷和丁基橡胶的单体混合物加入到氨基化氧化石墨烯分散液中，采用溶液法反应5-10小时，得到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液；
（3）采用溶液法将步骤（2）得到的氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液与活性溴反应，经中和洗涤和biir的后处理后得到终产品氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料。
进一步地，步骤（1）中，将乙二胺与氧化石墨烯加入到有机溶剂中，升温至60-65℃回流反应，得到氨基化氧化石墨烯。
优选地，步骤（1）中，在30℃下将氧化石墨烯分散于二甲基甲酰胺中，超声处理和机械搅拌1小时，形成氧化石墨烯分散液，之后将乙二胺加入到分散液中，超声处理和机械搅拌1小时，之后加入偶联剂hatu，并将混合物转移至60℃-65℃的水浴中，同时进行搅拌和回流冷凝6小时，得到氨基化氧化石墨烯。
进一步地，乙二胺与氧化石墨烯的投料质量份数比为（2-3）：1。
优选地，乙二胺与氧化石墨烯的投料质量份数比为2：1。
进一步地，所述氧化石墨烯粒径为10-1000nm。
优选地，所述氧化石墨烯粒径为100-500nm。
最优选地，所述氧化石墨烯粒径为200-300nm。
进一步地，步骤（2）所述溴丁基橡胶的单体混合物包括异烯烃和多烯烃。其中，所述异烯烃优选具有4至16个碳原子，更优选4-7个碳原子，如异丁烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、4-甲基-1-戊烯及其混合物。最优选异丁烯。
所述多烯烃可采用本领域技术人员已知的、可与异烯烃共聚的每种多烯烃。优选具有4-14个碳原子的多烯烃，如异戊二烯、丁二烯、2-甲基丁二烯、2,4-二甲基丁二烯、戊间二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、2,4-己二烯、2-新戊基丁二烯、2-甲基-1,5-己二烯、2,5-二甲基-2,4-己二烯、2-甲基-1,4-戊二烯、2-甲基-1,6-庚二烯、环戊二烯、甲基环戊二烯、环己二烯、1-乙烯基-环己二烯及其混合物，尤其是共轭二烯。
最优选异戊二烯。
进一步地，所述丁基橡胶的单体混合物优选包括80-100%的至少一种异烯烃单体和0-20%的至少一种多烯烃单体。
进一步地，所述丁基橡胶单体混合物包括96%-99.75%的异烯烃和0.25%-4%的多烯烃。
更进一步地，所述丁基橡胶单体混合物为异丁烯和异戊二烯，其中异丁烯与异戊二烯的质量百分比分别为96%-99.75%和0.25%-4%。
进一步地，步骤（2）中所述丁基橡胶单体混合物与氨基化氧化石墨烯的投料质量份数比为（80-100）:1。
进一步地，步骤（2）中所述有机溶剂为非极性有机溶剂，选自正己烷、四氯化碳、氯仿、环己烷、丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、异己烷、3-甲基戊烷、新己烷、2,3-二甲基丁烷、正庚烷、苯、甲苯中的一种或几种。优选地，步骤（2）中所述有机溶剂为正己烷。
进一步地，其特征在于，步骤（3）中活性溴选自磺酰溴、1,3-二溴-5,5-二甲基己内酰脲碘苯溴、液溴、氯化溴、次溴酸钠、溴化硫、n-溴化琥珀亚胺，所述活性溴与氨基化氧化石墨烯丁基橡胶的重量份数比为（2-2.5）：1。
优选地，所述活性溴为液溴。
本发明还提供了以上制备方法制得的氨基化氧化石墨烯丁基橡胶药用包装材料。
本发明还提供了所得的氨基化氧化石墨烯丁基橡胶药用包装材料在注射剂药用胶塞等的应用。
综合以上，本发明具有如下技术效果：
（1）本发明提供了一种氨基化的氧化石墨烯修饰的溴丁基橡胶，氨基化氧化石墨烯材料的加入使得所得到的溴丁基橡胶强度提高，稳定性更佳，无毒且穿刺不掉屑，并且具有优良的抗菌性能。
（2）本发明还提供了一种氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料的制备方法，该方法先将氧化石墨烯进行氨基化，使其氧化石墨烯结构中的羰基与乙二胺接枝，之后加入丁基橡胶单体混合物反应得到均匀掺杂氨基化氧化石墨烯的丁基橡胶材料，避免了直接加入橡胶乳液产生的团聚现象，材料均一性好。
（3）本发明提供的氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料的制备方法中，基础胶液氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液及溴化步骤均采用溶液法，大大节省了工艺步骤，有很高的工业应用价值。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1
在30℃下将1质量份数的粒径10-200nm氧化石墨烯分散于二甲基甲酰胺中，超声处理和机械搅拌1小时，形成氧化石墨烯分散液，之后将2质量份数的乙二胺加入到分散液中，超声处理和机械搅拌1小时，之后加入0.1质量份数的偶联剂hatu，并将混合物转移至60℃-65℃的水浴中，同时进行搅拌和回流冷凝5小时，得到氨基化氧化石墨烯。
将1质量份数的氨基化氧化石墨烯分散于己烷中，得到1g/l的氨基化氧化石墨烯分散液，将氯甲烷、64质量份数的异丁烯和16质量份数的异戊二烯加入到氨基化氧化石墨烯分散液中，加入一定量的引发剂，聚合反应5小时后加入甲醇中止反应。将合成的胶液加入一定量的己烷进行稀释，再在加热条件下搅拌以脱除溶剂和未反应的单体，得到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液。
溴化反应：取2倍重量份数液溴加入到一定体积的己烷溶液中，在常压避光条件下将其注入到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶乳液中，剧烈搅拌，控制反应温度为50℃。反应5~10min。
中和洗涤：到达反应时间后立即加入后加入质量份数5%的氢氧化钠溶液终止反应，继续搅拌15min。然后将胶液中加入去离子水并搅拌，去除胶液中残存的杂质和离子。停止搅拌待胶液静置分层，将下层水抽出，如此往复水洗三次以上纸质胶液的ph值接近7，最后加入硬脂酸钙、环氧大豆油、抗氧剂等添加剂作为稳定剂。
biir的后处理：将胶液注入沸水中蒸发掉溶剂，橡胶凝聚成固体块状，放入烘箱中干燥至含水质量分数约为15%的成品橡胶，然后在开炼机上于105℃下干燥，挤压1至2分钟，除去水分和溶剂，得到石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料。
实施例2
在30℃下将1质量份数粒径200~500nm氧化石墨烯分散于二甲基甲酰胺中，超声处理和机械搅拌1小时，形成氧化石墨烯分散液，之后将3质量份数的乙二胺加入到分散液中，超声处理和机械搅拌1小时，之后加入偶联剂hatu，并将混合物转移至60℃-65℃的水浴中，同时进行搅拌和回流冷凝6小时，得到氨基化氧化石墨烯。
将1质量份数的氨基化氧化石墨烯分散于甲苯中，得到15g/l的氨基化氧化石墨烯分散液，将氯甲烷、99质量份数的异丁烯和1质量份数的异戊二烯加入到氨基化氧化石墨烯分散液中，加入一定量的引发剂，聚合反应7小时后加入水中止反应。将合成的胶液加入一定量的甲苯进行稀释，再在加热条件下搅拌以脱除溶剂和未反应的单体，得到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液。
溴化反应：取2.5倍重量份数液溴加入到一定体积的己烷溶液中，在常压避光条件下将其注入到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶乳液中，剧烈搅拌，控制反应温度为50℃。反应5~10min。
中和洗涤：到达反应时间后立即加入后加入质量份数5%的氢氧化钠溶液终止反应，继续搅拌15min。然后将胶液中加入去离子水并搅拌，去除胶液中残存的杂质和离子。停止搅拌待胶液静置分层，将下层水抽出，如此往复水洗三次以上纸质胶液的ph值接近7，最后加入硬脂酸钙、环氧大豆油、抗氧剂等添加剂作为稳定剂。
biir的后处理：将胶液注入沸水中蒸发掉溶剂，橡胶凝聚成固体块状，放入烘箱中干燥至含水质量分数约为15%的成品橡胶，然后在开炼机上于105℃下干燥，挤压1至2分钟，除去水分和溶剂，得到石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料。
实施例3
在30℃下将1质量份数粒径800-1000nm氧化石墨烯分散于二甲基甲酰胺中，超声处理和机械搅拌1小时，形成氧化石墨烯分散液，之后将2.5质量份数的乙二胺加入到分散液中，超声处理和机械搅拌1小时，之后加入偶联剂hatu，并将混合物转移至60℃-65℃的水浴中，同时进行搅拌和回流冷凝8小时，得到氨基化氧化石墨烯。
将1质量份数的氨基化氧化石墨烯分散于环己烷中，得到8g/l的氨基化氧化石墨烯分散液，将氯甲烷、96质量份数异丁烯和4质量份数的异戊二烯加入到氨基化氧化石墨烯分散液中，加入一定量的引发剂，聚合反应10小时后加入甲醇中止反应。将合成的胶液加入一定量的环己烷进行稀释，再在加热条件下搅拌以脱除溶剂和未反应的单体，得到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶胶液。
溴化反应：取2.2倍重量份数液溴加入到一定体积的己烷溶液中，在常压避光条件下将其注入到氨基化氧化石墨烯丁基橡胶乳液中，剧烈搅拌，控制反应温度为50℃。反应5~10min。
中和洗涤：到达反应时间后立即加入后加入质量份数5%的氢氧化钠溶液终止反应，继续搅拌15min。然后将胶液中加入去离子水并搅拌，去除胶液中残存的杂质和离子。停止搅拌待胶液静置分层，将下层水抽出，如此往复水洗三次以上纸质胶液的ph值接近7，最后加入硬脂酸钙、环氧大豆油、抗氧剂等添加剂作为稳定剂。
biir的后处理：将胶液注入沸水中蒸发掉溶剂，橡胶凝聚成固体块状，放入烘箱中干燥至含水质量分数约为15%的成品橡胶，然后在开炼机上于105℃下干燥，挤压1至2分钟，除去水分和溶剂，得到石墨烯溴丁基橡胶药用包装材料。
本发明提供的氨基化氧化石墨烯溴丁基橡胶以氧化石墨烯为起始原料，对其进行氨基化改性，利用氧化石墨烯含有的活性基团与乙二胺结构中的氨基进行共价键合，之后与丁基橡胶单体混合后采用溶液法制备氨基化氧化石墨烯修饰的溴丁基橡胶，得到的材料力学性能显著提高，且具有一定的抗菌性能，不易穿刺脱屑，更利于应用于药用包装材料领用。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。