阅读说明：本技术 一种含有石墨烯的抗菌刷毛丝及其制备方法 (Graphene-containing antibacterial brush hair filament and preparation method thereof ) 是由 贺贤民 贺胤凯 郭利明 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：一种含有石墨烯的抗菌刷毛丝及其制备方法,抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成,抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％,石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：60％～88％；石墨烯粉体：1％～20％；增韧剂：5％～10％；抗氧剂：2％～5％；偶联剂：2％～10％；分散剂：2％～10％。制作方法分两步,先制石墨烯母粒,然后再将石墨烯母粒与PP相混合制成抗菌刷毛丝,本发明的优点在于：制得的刷毛丝中石墨烯分布更为均匀,抗菌效果更理想；且制作方便,在石墨烯母粒中添加了增韧剂、抗氧剂、偶联剂和分散剂,改善了刷毛丝的品质,制成的刷毛丝的韧性更强,更柔软,使用效果也更好；石墨烯更容易与聚丙烯相熔合,有效地提高了刷毛丝的质量。(An antibacterial brush hair silk containing graphene and a preparation method thereof, the antibacterial brush hair silk is formed by hot melting and wire drawing of graphene master batches and polypropylene, the content of the graphene in the antibacterial brush hair silk is 0.1% -1%, and the formula of the graphene master batches comprises the following components: polypropylene: 60% -88%; graphene powder: 1% -20%; a toughening agent: 5% -10%; antioxidant: 2% -5%; coupling agent: 2% -10%; dispersing agent: 2 to 10 percent. The manufacturing method comprises two steps, namely preparing the graphene master batch firstly, and then mixing the graphene master batch with the PP to prepare the antibacterial brush hair yarn, and the invention has the advantages that: the prepared brush hair wires are more uniform in graphene distribution and more ideal in antibacterial effect; the preparation is convenient, the toughening agent, the antioxidant, the coupling agent and the dispersing agent are added into the graphene master batch, the quality of the bristle filament is improved, and the prepared bristle filament has stronger toughness, is softer and has better use effect; the graphene is easier to fuse with polypropylene, and the quality of the bristle filaments is effectively improved.)

一种含有石墨烯的抗菌刷毛丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种牙刷制作技术领域，尤其指一种含有石墨烯的抗菌刷毛丝及其制备方法。

背景技术

现有一种申请号为CN201810571829.5名称为《一种含有石墨烯的抗菌刷毛》的中国发明专利申请公开了一种含有石墨烯的抗菌刷毛，是由刷毛丝主体和鳞片组成的一体结构刷毛，刷毛丝主体是由圆柱状；鳞片以环形矩阵分布于所述刷毛丝主体外侧；鳞片与刷毛丝主体之间存在有缝隙。该抗菌刷毛主要成分是PBT和石墨烯，还包含有氧化石墨烯或氧化石墨烯、纳米金属粒子。该发明提供的抗菌刷毛由于具有石墨烯成分，直接接触人体皮肤或口腔安全无害；由于石墨烯的疏水性能，使得含有石墨烯的抗菌刷毛更适合用于牙刷，以保证牙刷刷毛的干燥。添加有氧化石墨烯和石墨烯的抗菌刷毛，具有一定的亲水性能，适用于化妆水、化妆精华液等液体的化妆刷制备；添加有氧化石墨烯和纳米金属粒子的抗菌刷毛，可通过氧化石墨烯/银络合物的缓释作用来延长抗菌的效果。但其缺点是，该抗菌刷毛中90％以上的成分都是PBT，而PBT材料在未经过玻纤增强前受热形变的温度很低，不适合制作刷毛，该抗菌刷毛主要成分是PBT和石墨烯，在不增加其他连接剂的情况下经造粒机造粒制作，难以保证造粒产品均匀稳定，成品率较低，所以该该抗菌刷毛的配方还有待于改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种具有抗菌、抑菌、杀毒且抗菌效果好的含有石墨烯的抗菌刷毛丝。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本含有石墨烯的抗菌刷毛丝，其特征在于：所述抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，所述抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，所述石墨烯母粒的配方组成为：

聚丙烯：60％～88％；

石墨烯粉体：1％～20％；

增韧剂：5％～10％；

抗氧剂：2％～5％；

偶联剂：2％～10％；

分散剂：2％～10％。

作为改进，所述增韧剂可优选为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物中的一种或多种。

作为改进，所述抗氧剂可优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

作为改进，所述偶联剂可优选为硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂。

作为改进，所述分散剂可优选为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中的一种或多种。

作为改进，所述石墨烯粉体可优选为物理剥离石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体、石墨烯衍生物粉体中的一种或多种。

作为改进，所述石墨烯母粒的配方组成可优选为：

聚丙烯：60％～80％；

石墨烯粉体：5％～15％；

增韧剂：5％～10％；

抗氧剂：2％～5％；

偶联剂：2％～10％；

分散剂：2％～10％。

进一步改进，所述石墨烯母粒的配方组成可优选为：聚丙烯：70％，石墨烯粉体：10％，增韧剂：5％，抗氧剂：5％，偶联剂：5％，分散剂：5％。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种步骤少、操作方便，制得的刷毛丝具有抗菌、抑菌、杀毒效果好的含有石墨烯的抗菌刷毛丝的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本制备上述含有石墨烯的抗菌刷毛丝的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

一、根据上述石墨烯母粒的配方将原料混合置入造粒机中造粒制得所述的石墨烯母粒；

二、将制得的石墨烯母粒与聚丙烯混合，使混合物中石墨烯的含量为0.1％～1％；

三、将所述的混合物置入造粒机中制得含石墨烯的复合切片；

四、将所述复合切片经干燥处理后加入挤出机中挤出成型，即得到所述的含有石墨烯的抗菌刷毛丝。

作为改进，石墨烯母粒的造粒温度可优选为220～300℃，石墨烯母粒与聚丙烯丝或聚丙烯片的混合造粒温度可优选为200～270℃，复合切片的干燥温度可优选为70～100℃，干燥时间可优选为3～8小时，所述挤出机的加工温度可优选为180～250℃，挤出机中螺杆的转速可优选为7000～12000rad/min，复合切片在挤出机中的停留时间可优选为5～25min。

与现有技术相比，本发明的优点在于，先制作石墨烯母粒，再将石墨烯母粒与聚丙烯混合制作刷毛丝，由两步制作完成，这样相对于直接将石墨烯加入聚丙烯中混合来说更为均匀，且制得的刷毛丝中石墨烯分布也更为均匀，抗菌效果也更理想；同时，石墨烯母粒中添加了增韧剂、抗氧剂、偶联剂和分散剂，从而更好地改善了刷毛丝的品质，制成的刷毛丝的韧性更强，更柔软，使用效果也更好；因为石墨烯母粒中聚丙烯成分的含量较高，这样石墨烯母粒与聚丙烯热熔挤出时石墨烯更容易与聚丙烯相熔合，从而更有效地提高了刷毛丝的质量，且生产成本也更低。所以是一种制作牙刷，板刷等刷体的具有抗菌和杀毒作用的材料，使用效果十分理想。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

第一种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：60％；石墨烯粉体：5％；增韧剂：10％；抗氧剂：5％；偶联剂：10％；分散剂：10％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为硅烷偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体和氧化石墨烯粉体。

第二种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：88％；石墨烯粉体：1％；增韧剂：5％；抗氧剂：2％；偶联剂：2％；分散剂：2％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为硅烷偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体和氧化石墨烯粉体。

第三种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：85％；石墨烯粉体：4％；增韧剂：5％；抗氧剂：2％；偶联剂：2％；分散剂：2％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为硅烷偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体和氧化石墨烯粉体。

第四种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：82％；石墨烯粉体：7％；增韧剂：5％；抗氧剂：2％；偶联剂：2％；分散剂：2％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为硅烷偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体和氧化石墨烯粉体。

第五种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：80％；石墨烯粉体：9％；增韧剂：5％；抗氧剂：2％；偶联剂：2％；分散剂：2％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为硅烷偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体和氧化石墨烯粉体。

第六种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：70％；石墨烯粉体：10％；增韧剂：5％；抗氧剂：5％；偶联剂：5％；分散剂：5％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为酞酸酯偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚氧化乙烯。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和石墨烯衍生物粉体。

第七种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：65％；石墨烯粉体：15％；增韧剂：5％；抗氧剂：5％；偶联剂：5％；分散剂：5％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为酞酸酯偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚氧化乙烯。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和石墨烯衍生物粉体。

第八种实施例的含有石墨烯的抗菌刷毛丝，抗菌刷毛丝由石墨烯母粒与聚丙烯热熔拉丝而成，抗菌刷毛丝中石墨烯的含量为0.1％～1％，石墨烯母粒的配方组成为：聚丙烯：63％；石墨烯粉体：17％；增韧剂：5％；抗氧剂：5％；偶联剂：5％；分散剂：5％。

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物。抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。偶联剂为酞酸酯偶联剂。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚氧化乙烯。石墨烯粉体为物理剥离石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和石墨烯衍生物粉体。

第九种实施例的制备上述含有石墨烯的抗菌刷毛丝的方法，包括以下步骤：

一、根据上述八种实施例中的石墨烯母粒的配方将原料混合置入造粒机中造粒分别制得八种石墨烯母粒；

二、将制得的石墨烯母粒分别与聚丙烯混合，使混合物中石墨烯的含量为0.1％～1％；

三、将所述的混合物分别置入造粒机中制得含石墨烯的复合切片；

四、将所述复合切片均经干燥处理后分别加入挤出机中挤出成型，即得到含有石墨烯的抗菌刷毛丝。

石墨烯母粒的造粒温度为220～300℃，石墨烯母粒与聚丙烯丝或聚丙烯片的混合造粒温度为200～270℃，复合切片的干燥温度为70～100℃，干燥时间为3～8小时，挤出机的加工温度为180～250℃，挤出机中螺杆的转速为7000～12000rad/min，复合切片在挤出机中的停留时间为5～25min。步骤二中在混合石墨烯母粒与聚丙烯时，通过计算得到加入的石墨烯母粒与聚丙烯的重量，从而使混合物中石墨烯的含量为0.1％～1％。

将八种抗菌刷毛丝分别经抗菌检测，其中第六种在室温条件下抗菌效果最理想，具体抗菌效果为第六种>第七种>第一种>第五种>第八种>第四种>第三种>第二种，具体的抗菌检测方法属于现有技术，故不再详细描述。