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化m;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S〇4的混合液中，加熱回流后進 行離屯、沉淀，取沉淀物先用蒸饋水洗涂至抑5.0，再用0.3mol ? L-INaOH溶液洗涂的同時進行 超聲分散，然后用〇.5mol'L-iHCl洗涂的同時進行超聲分散，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。
[0018] 納米碳晶抗菌效果對比試驗： 為了觀察含有納米碳晶的牙刷抗菌效果，設(shè)計如下對比試驗來觀察效果：用含有實施 例1中表面功能化處理的納米碳晶的尼龍粒子和不含表面功能化處理的納米碳晶的尼龍粒 子注塑3cm X 3cm見方、厚度為0.5cm的正方形塑料片作為抗菌效果試樣片。制作3cm X 3cm X 3cm的瓊脂塊，在朝上面上培植細(xì)菌菌落。試驗過程中，將樣片放在瓊脂塊上一定時間(試驗 中分別放置0.化，化和化)后觀察樣片和瓊脂塊上菌落數(shù)量的變化，并記錄。不同放置時間 下有2組對照試驗，每組試驗有5個平行試驗，取結(jié)果的平均值來表征抗菌效果。其中試驗1 組是含有實施例1中表面功能化處理的納米碳晶的樣片，試驗2組是不含表面功能化處理的 納米碳晶的樣片。試驗結(jié)果如下表1: 表1抗菌效果對比試驗
從結(jié)果中可W看出，含有實施例1中表面功能化處理的納米碳晶樣片上菌落附著生長 較少且增長較慢;不含表面功能化處理的納米碳晶樣片上菌落附著生長較多且增長較快， 且后者隨著時間推移其菌落增長速度加快。瓊脂塊因為接觸了含有表面功能化處理的納米 碳晶的樣片，菌落數(shù)量有所降低，且隨著時間推移減少量不斷增加;而不含表面功能化處理 的納米碳晶樣片接觸的瓊脂塊上菌落數(shù)量幾乎不會減少，甚至有一部分轉(zhuǎn)移到樣片上大量 繁殖，圖9和圖10更能解釋上述效果的趨勢： 納米碳晶的性能測試 1. TEM分析 圖4是納米碳晶的TEM分析圖，圖中：a:納米碳晶;b:爆炸法納米金剛石；I代表局部放大 圖，2代表HRTEM圖，1圖中左上角的插圖為對應(yīng)的SAED圖。
[0019] 由圖4的TEM分析圖可W看出，制備的納米碳晶近似于球形，形貌較為規(guī)整，粒徑在 2-5nm，而爆炸法納米金剛石都由一些團聚的顆粒組成的，且形貌也不規(guī)整，粒徑都在5-1 Onm之間，通過對應(yīng)的SAED圖可W看出運兩種材料都具有多晶結(jié)構(gòu)，而對應(yīng)的皿TEM圖中可 測量出納米碳晶的晶格間距均為0.21皿，運與金剛石相（111)晶面的晶格間距d=0.206皿非 常接近，運說明本發(fā)明中納米碳晶具有金剛石相結(jié)構(gòu)。
[0020] 2. X畑分析 圖5是納米碳晶的XR的普圖，圖中：a:爆炸法納米金剛石;b:納米碳晶。
[0021] 從圖5可W看出，運兩種材料的出峰位置均在44°左右，經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)的PDF卡片比 對，與金剛石相密勒指數(shù)為（111)晶面相對應(yīng)，運再次證明了運兩種材料均是由金剛石相構(gòu) 成的，但是可W看到納米碳晶在20°~40°之間存在著一個較大的非晶包，納米碳晶的結(jié)晶性 要比爆炸法納米金剛石弱一些，但依然具有較強的結(jié)晶性。根據(jù)謝樂公式D=，K為常數(shù)，0為 半高寬，人為Cu的Ka射線波長，計算結(jié)果DBZ=S. 5nm，DC=3.5nm，爆炸法合成的納米金剛石的 晶粒大小約是納米碳晶的2.4倍，由此可見，本發(fā)明中的納米碳晶晶粒比爆炸法合成的納米 金剛石小，晶界多。小晶粒內(nèi)部會發(fā)生不同程度崎變，從而影響材料的性質(zhì)，因此本發(fā)明合 成的納米碳晶的活性上優(yōu)于爆炸法合成的納米金剛石。
[002引 3. EDS分析 圖6是納米碳晶的邸S譜圖，圖中：a:納米碳晶;b:爆炸法納米金剛石。
[0023] 從圖6可W看出，本發(fā)明中的納米碳晶基本上都是由C元素組成的，純度很高，運點 與爆炸法制備的納米金剛石類似，都屬于C材料。
[0024] 4. Raman 分析 圖7是爆炸法納米金剛石和納米碳晶的Raman光譜圖，圖中:曰:爆炸法納米金剛石，b:本 發(fā)明的納米碳晶。
[0025] 從圖7上可W非常明顯地看到運兩種碳材料明顯具有不同的Raman光譜圖，爆炸法 合成的納米金剛石還具有C材料典型的特征Raman峰D峰和G峰，而本發(fā)明合成的納米碳晶沒 有任何Raman峰，運表明本發(fā)明的納米碳晶與爆炸法納米金剛石具有不同的碳原子排布。紅 外光譜只能對具有紅外活性的分子有強的吸收信號，對于純C元素的晶體，無法使用紅外光 譜檢測其結(jié)構(gòu)。所謂紅外活性，是指偶極變化不為零，結(jié)構(gòu)越對稱的結(jié)構(gòu)，那么偶極的變化 就越小，比如C-C，C=C，C = C，0-0，N = N等，運類同核雙原子對都是紅外非活性的，因此，在 紅外光譜上很難觀測到運些同核雙原子對的伸縮振動特征峰（如果要觀測運類同核雙原 子，在其周圍接上不對稱的基團后才能檢測到相對微弱的紅外吸收峰）。但是，一般而言，紅 外活性弱的同核雙原子對，其Raman活性會比較強，因此可W斷定納米碳晶與爆炸法納米金 剛石的C原子排布不同。
[0026] 5.MAS NMR分析 圖8是本發(fā)明中的納米碳晶和爆炸法納米金剛石的MAS NMR譜圖，圖中：a:納米碳晶;b: 爆炸法納米金剛石。
[0027] 從圖8可W看到納米碳晶和爆炸法納米金剛石均出現(xiàn)兩個C峰，運說明納米碳晶和 爆炸法納米金剛石樣品中均有兩種不同的碳原子Cl和C2,位置分別在34ppm和30ppm。一般 來說，sp3軌道雜化碳的SC通常在O~60ppm，sp2軌道雜化碳的SC通常在100~22化pm，sp軌 道雜化碳的SC通常在60~90ppm，從圖上我們可W看出a、b兩種種樣品的Cl和C2的SC都在0 ~60ppm之間，在其它位置并沒有出峰，雖然運兩個峰的出峰位置都在0~60ppm之間，但是 Cl和C2的出峰位置相差4卵m，位置很接近，說明Cl和C2所處的化學(xué)環(huán)境比較接近，結(jié)合抓S 分析可知納米碳晶和爆炸法納米金剛石樣品都是由C元素構(gòu)成的，所WCl和C2具有不同的 結(jié)構(gòu)。根據(jù)Raman光譜結(jié)果知道本發(fā)明合成的納米碳晶沒有任何Raman光譜峰，而爆炸法合 成的納米金剛石具有C材料的特征Raman峰，綜合W上分析我們可W推斷出本發(fā)明的納米碳 晶與爆炸法納米金剛石的表面C原子排布不同，本發(fā)明的碳晶表面的C原子與里層的金剛石 相的C原子構(gòu)成了一種C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，運兩個碳原子是非對稱分布的，而爆炸法合成 的納米金剛石表面的C原子和金剛石相的C原子也構(gòu)成了一種C原子的二聚體結(jié)構(gòu)，運兩個C 原子是對稱分布的，因此才會出現(xiàn)兩種截然不同的Raman峰。非對稱的C原子排布相對于對 稱排布的C原子來說更具有活性，更加容易與不同的基團進行復(fù)合，同時顆粒表面的C原子 活性強也容易團聚在一起，較爆炸法納米金剛石而言更加容易進行表面功能化處理。
【主權(quán)項】
1. 一種含有納米碳晶的牙刷絲，其特征在于: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 < lOnm;納米碳晶的C含量為99~100%;所 述表面功能化處理的納米碳晶經(jīng)過以下步驟制得:將納米碳晶置于質(zhì)量比1: (3~5)的濃 HN03/*H2S〇4的混合液中，加熱回流后進行離心沉淀，取沉淀物先用蒸餾水洗滌至pH5.0~ 6.0，再用0.2~0.6mol. L-SaOH溶液洗滌的同時進行超聲分散，然后用0.2~0.6mol. L-詠1 洗滌的同時進行超聲分散，最后用去離子水洗滌后烘干得到表面功能化處理的納米碳晶。2. 如權(quán)利要求1所述的牙刷絲，其特征在于:所述牙刷絲頂端的邊緣處設(shè)有坡面。3. 如權(quán)利要求1或2所述的含有納米碳晶的牙刷絲的制作方法，其特征在于:包括以下 步驟：1)將噴絲機的噴絲口內(nèi)徑設(shè)定為正六邊形，進行噴絲;2)在噴絲機噴絲口處接入微粉 壓力噴涂器，將表面功能化處理的納米碳晶噴涂在步驟1)噴出的處于熔融狀態(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。4. 如權(quán)利要求4所述的含有納米碳晶的牙刷絲的制作方法，其特征在于: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ΗΝ03/濃H2S〇4的混 合液中，加熱回流后進行離心沉淀，取沉淀物先用蒸餾水洗滌至PH5.0~6.0，再用0.2~ 0.6mol. L-WaOH溶液洗滌的同時進行超聲分散，然后用0.2~0.6mol. L-^Cl洗滌的同時進 行超聲分散，最后用去離子水洗滌后烘干得到表面功能化處理的納米碳晶。
【專利摘要】本發(fā)明屬于牙刷技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了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。本發(fā)明耐磨性好、清潔效果好且使用壽命長。
【IPC分類】D06M11/74, A46D1/00, D01D5/253
【公開號】CN105534010
【申請?zhí)枴緾N201510987658
【發(fā)明人】何本鋒, 武艷強, 劉君麗, 郭留希, 趙清國, 劉永奇, 楊晉中, 張建華, 邵靜茹, 穆小娜
【申請人】鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月25日