[发明专利]一种可生物降解的抗菌牙刷柄及其制备工艺

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种可生物降解的抗菌牙刷柄及其制备工艺。本发明制备工艺包括S1取小麦秸秆，洗净后切成小段，加入氢氧化钠溶液，加热搅拌，过滤水洗，中和，水洗，过滤，加入乙醇，烘干，粉碎过筛，制得小麦秸秆纤维；S2取聚乳酸、小麦秸秆纤维、相容剂、茶多酚和乳酸钠投入到高速搅拌混合机中搅拌均匀，熔融后通过螺杆挤压成料丝，冷却，切粒得到塑料母粒；S3将塑料母粒投入除湿干燥机中干燥；S4将塑料母粒和调色剂投入到高速搅拌混合机中搅拌均匀，投入进胶系统中熔化成胶体，通过螺旋杆挤压注入牙刷模具，冷却，顶出脱模，制得牙刷柄。本发明制得的牙刷柄具有良好的可生物降解性、抗菌性和力学性能等，对环境友好。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种可生物降解的抗菌牙刷柄及其制备工艺。

背景技术

牙刷是日常清洁口腔的主要器具之一。口腔中寄居有大量细菌，其数量之大，种属之多均居全身各部位之首。人的口腔可谓细菌的乐园，口腔中有良好的营养物质、适宜的温度和湿度、以及空气。人们清洁口腔卫生时，刷头直接进入口腔，刷头部位表面容易附带细菌，再次使用时，进一步把刷头表面的细菌带进口腔中去，影响口腔中细菌的平衡，容易导致口腔疾病；而刷牙后，刷柄放置在漱口杯中，漱口杯比较潮湿，容易滋养细菌。

目前，牙刷的使用周期一般为2～3个月，使用周期过后，牙刷就会被直接丢弃。常规牙刷柄采用的材料主要有：聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性橡胶等。这些丢弃的牙刷柄处理方式主要是采用填埋、焚烧、回收再利用三种方式。采用填埋方式处理，因塑料牙刷柄质大体轻，且不易腐烂；采用焚烧方式处理，刷柄焚烧后产生大量异味、有毒气体，造成大气污染，影响人的身体健康；采用回收再利用方式处理，塑料材料经过两到三次高温注塑后，材料的分子链已断裂，影响产品的物理性能。因此，可生物降解的环保型抗菌牙刷柄材料应运而生。

常用可生物降解的材料有淀粉、纤维素、多糖、聚己内酰胺、聚乙醇酸、聚乳酸、聚原酸酯及多肽等。聚乳酸(PLA)，也称聚丙交酯，是一种用乳酸为主要原料通过聚合作用得到的高分子聚合物。因为PLA具有良好的生物相容性、可降解性和来源于生物原材料等特点，研究人员认为PLA是应用前景最好的一种新型生物可降解高分子材料。近年来不断受到各领域的关注，目前PLA已经开始广泛应用于工业、医药、农业等领域，也是作为可生物降解的牙刷柄原料的候选材料。虽然PLA有很多优点，但是在现实应用中也存在很多不足，例如PLA韧性比较差，缺少弹性以及柔性，质地硬而且脆性大，溶体强度相对较低，结晶速率过慢等。因此，PLA作为牙刷柄原料使用并不理想。

为了改善PLA的不足，技术人员对PLA进行了改性处理，PLA的改性方法有物理共混改性和化学共聚改性。物理改性是基于材料共混改性完成的。共混改性是在保持聚合物原有的优良性能的前提下，有针对性地其某些有缺陷的物理机械性能进行改性，同时使生产成本降低。因此，物理共混是目前应用最广泛的改性聚合物的方法。

另外，现有一般采用添加纳米银、氧化银等金属来提高包牙刷柄粉料的抗菌性，但是一方面，金属粒子的价格昂贵，导致产品成本高，另一方面，金属粒子在热塑弹性体中的分散性并不好，这既会导致抗菌性能的下降，又会导致力学强度的降低。如中国专利申请CN107383814A公开了一种小麦秸秆聚乳酸复合材料，该复合材料包括聚乳酸55～90份、小麦秸秆10～45份、抗菌剂1～4份、纳米二氧化钛5～10份、相容剂1～10份和抗氧剂0.5～1份，其中，小麦秸秆用NaHCO₃和KCl的混合溶液处理，所述抗菌剂为氧化锶和磷酸锆的复配物，所述相容剂为间-异丙烯基-2,2-二甲基苯酰异氰酸酯、邻羟基苯甲酸苯酯、二异氰酸酯中的至少一种。该复合材料具有良好的阻燃性、抗菌性和力学性能，但是氧化锶、磷酸锆、间-异丙烯基-2,2-二甲基苯酰异氰酸酯等原料成本较高，不利于推广应用。

为了解决塑料牙刷柄对环境污染，减少塑料废弃物对环境危害，开发可生物降解且具备抗菌效果的牙刷柄，以满足于人们日常口腔卫生清洁和生活环境保护的需求。

发明内容