一種含有納米碳晶的牙刷絲及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于牙刷技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種牙刷絲，特別設(shè)及一種含納米碳晶的牙刷絲 及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 牙刷是清理牙齒、口腔的主要清潔和護(hù)理工具，而牙刷絲是直接和牙齒直接接觸 的牙刷部件，對牙齒的清潔和健康護(hù)理起到關(guān)鍵作用。牙刷絲的材質(zhì)主要是PP和PBT等塑料 材質(zhì)，運(yùn)些材質(zhì)容易加工成絲，具有耐油、耐水和一定的耐磨性等特點(diǎn)，但存在諸多問題:譬 如摩擦強(qiáng)度低，容易卷曲而無法有效清理;容易滋生細(xì)菌等。針對上述問題，人們對牙刷絲 做了多種改進(jìn)，例如在材料中加入抗菌劑和巧鹽耐磨顆粒來提高其使用性能和延長使用壽 命。運(yùn)些方法雖然有一定作用，但是效果不明顯，原因如下： 1、目前制備具有抗菌效果和增加耐磨功能牙刷絲的方法均是將抗菌劑和巧鹽耐磨顆 粒預(yù)先加入到PP或PBT塑料原料中，然后混合料經(jīng)過高溫注塑或拉絲成型制備牙刷絲。該工 藝方法前期處理較為繁瑣，且加工過程在200°C~300°C的高溫條件下進(jìn)行，高溫條件下容易 引起一些抗菌劑性質(zhì)改變從而失去作用。
[0003] 2、巧鹽耐磨顆粒的粒徑范圍在微米級別，因粒徑大于PP和PBT材料的分子鏈間隙 而很耐與塑料原料混合均勻，從而在加工過程中容易發(fā)生"析出"效應(yīng)，其最終結(jié)果是牙刷 絲變脆易折斷W及耐磨顆粒無法均勻分布在牙刷絲表面而無法起到有效的清除牙齒和口 腔污潰的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性好、清潔效果好且使用壽命長的含有納米碳晶的 牙刷絲及制作方法。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案:一種含有納米碳晶的牙刷絲，牙刷絲 是截面為正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu);牙刷絲的表面上均布有表面功能化處理的納米碳晶；納米 碳晶為類球形形貌，碳晶表面的C原子與內(nèi)層金剛石相的C原子構(gòu)成C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，C 原子的二聚體結(jié)構(gòu)中的兩個碳原子為非對稱分布；納米碳晶的平均粒徑為R，lnm^ R< Wnm;納米碳晶的C含量為99~100%;表面功能化處理的納米碳晶經(jīng)過W下步驟制得:將納 米碳晶置于質(zhì)量比1: (3~5)的濃HN03/濃也S04的混合液中，加熱回流后進(jìn)行離屯、沉淀，取沉 淀物先用蒸饋水洗涂至抑5.0~6.0，再用0.2~0.6mol ? L-iNaO田容液洗涂的同時進(jìn)行超聲分 散，然后用0.2~0.6mol'L-i肥1洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，最后用去離子水洗涂后烘干得到 表面功能化處理的納米碳晶。
[0006] 進(jìn)一步地，牙刷絲頂端的邊緣處設(shè)有坡面。
[0007] -種含有納米碳晶的牙刷絲的制作方法，包括W下步驟：1)將噴絲機(jī)的噴絲口內(nèi) 徑設(shè)定為正六邊形，進(jìn)行噴絲;2)在噴絲機(jī)噴絲口處接入微粉壓力噴涂器，將表面功能化處 理的納米碳晶噴涂在步驟1)噴出的處于烙融狀態(tài)的牙刷絲表面;3)步驟2)中得到的牙刷絲 經(jīng)制型得到牙刷絲成品。
[0008]進(jìn)一步地，步驟2)中納米碳晶的表面功能化處理方法如下：將納米碳晶置于質(zhì)量 比1: (3~5)的濃歴化/濃出S化的混合液中，加熱回流后進(jìn)行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水 洗涂至抑5.0~6.0，再用0.2~0.6mol ? L-INaO田容液洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，然后用0.2~ 0.6mol ? [1肥1洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，最后用去離子水洗涂后烘干得到表面功能化處理 的納米碳晶。
[0009]納米碳晶義用W下方法制備，步驟為： (1) 初步破碎:將金剛石原料機(jī)械破碎后，篩分出500目W上的細(xì)料，將該細(xì)料重復(fù)過篩 一次W上，W保證分選粒度的準(zhǔn)確性； (2) 再次破碎:將篩分出500目W上細(xì)料輸送至氣流破碎機(jī)內(nèi)，利用高壓氣流對細(xì)料粉 碎后篩分出10000目W上的細(xì)粉，篩余物返回氣流破碎機(jī)進(jìn)行重新破碎； (3) 酸洗:將10000目W上的細(xì)粉依次采用濃硫酸與濃硝酸混合液、稀鹽酸、氨氣酸對該 細(xì)粉酸洗，然后使用去離子水清洗至清洗液pH接近于7;，使用去離子水清洗至清洗液pH接 近于7;所述濃硫酸與濃硝酸混合液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%濃硝酸按照 質(zhì)量比為5:1混合而成； (4) 分選:將清洗后的物料進(jìn)行離屯、分離，取上層液體進(jìn)行4-7天沉淀分選，去除上層清 液，將下層沉淀物干燥后即得成品納米碳晶；離屯、分離步驟中，離屯、時間為30min-化，轉(zhuǎn)速 為8000巧m-20000巧m。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： 1、 牙刷絲是截面為正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu)，可W在牙刷頭上分布較多的牙刷絲，同時可 利用正六邊形柱體的棱邊對口腔進(jìn)行清除，清潔效果更好； 2、 納米碳晶具有疏水、防滑性能，具有抗菌、抑菌功能，牙刷絲的表面上均布有納米碳 晶，能夠提高牙刷絲的清潔效果和抗菌性能； 3、 納米碳晶表面具有非對稱分布的C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，具有很高的表面活性，容易被 表面功能化處理，同時納米碳晶具有耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)，經(jīng)充分混合之后的PP和PBT材料不僅 兼具其本身的初性，增加了材料的強(qiáng)度，可提高牙刷絲的耐磨性，在對口腔、牙齒進(jìn)行清潔 時，不僅能有效消除牙齒表面的頑固污潰和有效清除口腔內(nèi)部事務(wù)殘?jiān)铱蒞對牙齒 進(jìn)行拋光處理使得污潰不易再次附著在牙齒表面； 4、 納米碳晶為類球形形貌，其平均粒徑不大于10納米，粒徑小于高分子碳鏈之間的空 隙，納米碳晶可W均勻混合在原有的牙刷絲材料中，提高牙刷絲的耐磨性和硬度，同時產(chǎn)品 結(jié)晶性較強(qiáng)，表面活性強(qiáng)，吸附能力強(qiáng)，可進(jìn)一步增強(qiáng)牙刷絲的清潔性能； 5、 納米碳晶的C含量在99~100%之間，純度很高，具有很高的生物相容性，與人體組織 細(xì)胞不會產(chǎn)生任何的生物排他性反應(yīng)，用在口腔清潔材料中非常合適； 6、 牙刷絲頂端的邊緣處設(shè)有坡面，避免牙刷絲對人體口腔造成損傷。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的仰視圖； 圖3是制備納米碳晶的工藝流程框圖； 圖4是納米碳晶的TEM分析圖； 圖5是納米碳晶的XRD譜圖； 圖6是納米碳晶的EDS譜圖； 圖7是納米碳晶的Raman光譜圖； 圖8是納米碳晶的MS NM時普圖； 圖9是抗菌效果對比試驗(yàn)中瓊脂塊菌落數(shù)量變化圖； 圖10是抗菌效果對比試驗(yàn)中樣片菌落數(shù)量變化圖。
【具體實(shí)施方式】 [001引實(shí)施例1 一種含有納米碳晶的牙刷絲，如圖1、圖2所示，牙刷絲2是截面為正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu)； 牙刷絲2的表面上均布有納米碳晶1;納米碳晶1為類球形形貌，碳晶表面的C原子與內(nèi)層金 剛石相的C原子構(gòu)成C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，C原子的二聚體結(jié)構(gòu)中的兩個碳原子為非對稱分 布;納米碳晶1的平均粒徑為IOnm;納米碳晶1的C含量為99~100%;表面功能化處理的納米 碳晶經(jīng)過W下步驟制得:將納米碳晶置于質(zhì)量比1:5的濃HN03/濃此S04的混合液中，加熱回 流后進(jìn)行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水洗涂至抑6.0，再用0.6mol ? L-I化OH溶液洗涂的同 時進(jìn)行超聲分散，然后用0.6mol'l/iHCl洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，最后用去離子水洗涂后 烘干得到表面功能化處理的納米碳晶。牙刷絲2頂端的邊緣處設(shè)有坡面3。
[0013] 實(shí)施例2 一種含有納米碳晶的牙刷絲的制作方法，包括W下步驟：1)將噴絲機(jī)的噴絲口內(nèi)徑設(shè) 定為正六邊形，進(jìn)行噴絲;2)在噴絲機(jī)噴絲口處接入微粉壓力噴涂器，將表面功能化處理的 納米碳晶噴涂在步驟1)噴出的處于烙融狀態(tài)的牙刷絲表面;3)步驟2)中得到的牙刷絲經(jīng)制 型得到牙刷絲成品。
[0014] 步驟2)中納米碳晶的表面功能化處理方法如下:將納米碳晶置于質(zhì)量比1:3的濃 HN03/濃出S〇4的混合液中，加熱回流后進(jìn)行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水洗涂至pH5.0，再 用0.6mol ? L-I化0田容液洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，然后用0.2mol ? L-I肥1洗涂的同時進(jìn)行超 聲分散，最后用去離子水洗涂后烘干得到表面功能化處理的納米碳晶。
[001引實(shí)施例3 一種含有納米碳晶的牙刷絲，牙刷絲是截面為正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu);牙刷絲的表面上 均布有表面功能化處理的納米碳晶；納米碳晶為類球形形貌，碳晶表面的C原子與內(nèi)層金剛 石相的C原子構(gòu)成C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，C原子的二聚體結(jié)構(gòu)中的兩個碳原子為非對稱分布； 納米碳晶的平均粒徑為Inm;納米碳晶的C含量為99~100%;表面功能化處理的納米碳晶經(jīng) 過W下步驟制得:將納米碳晶置于質(zhì)量比1:3的濃HN03/濃此S04的混合液中，加熱回流后進(jìn) 行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水洗涂至抑5.0，再用0.2mol ? L-INaOH溶液洗涂的同時進(jìn)行 超聲分散，然后用0.2mol'L-iHCl洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，最后用去離子水洗涂后烘干得 到表面功能化處理的納米碳晶。牙刷絲頂端的邊緣處設(shè)有坡面。
[0016] 實(shí)施例4 一種含有納米碳晶的牙刷絲，牙刷絲是截面為正六邊形的柱狀結(jié)構(gòu);牙刷絲的表面上 均布有表面功能化處理的納米碳晶；納米碳晶為類球形形貌，碳晶表面的C原子與內(nèi)層金剛 石相的C原子構(gòu)成C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，C原子的二聚體結(jié)構(gòu)中的兩個碳原子為非對稱分布； 納米碳晶的平均粒徑為5nm;納米碳晶的C含量為99~100%;表面功能化處理的納米碳晶經(jīng) 過W下步驟制得:將納米碳晶置于質(zhì)量比1:4的濃HN03/濃此S〇4的混合液中，加熱回流后進(jìn) 行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水洗涂至抑5.0，再用0.4mol ? L-INaOH溶液洗涂的同時進(jìn)行 超聲分散，然后用〇.4mol'L-iHCl洗涂的同時進(jìn)行超聲分散，最后用去離子水洗涂后烘干得 到表面功能化處理的納米碳晶。牙刷絲頂端的邊緣處設(shè)有坡面。
[0017] 實(shí)施例5 一種含有納米碳晶的牙