本發(fā)明涉及刷絲制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種石墨烯抗菌刷絲及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
聚酰胺俗稱(chēng)尼龍,又名錦綸，種類(lèi)繁多，主要品種有:尼龍-6、尼龍-66、尼龍-610、尼龍-12、尼龍-1010、尼龍-43等。其中尼龍610在尼龍家族中占有很重要的位置，是美國(guó)杜邦公司1941年開(kāi)發(fā)成功的，其性能在很多方面與尼龍66類(lèi)似，同時(shí)又具有吸水性小，制品尺寸穩(wěn)定性好，電器電絕緣性?xún)?yōu)異、剛度低等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)50年代開(kāi)始生產(chǎn)和應(yīng)用，以取代金屬材質(zhì)滿(mǎn)足下游工業(yè)制品輕量化、低成本的要求，所以在機(jī)械制造、交通運(yùn)輸及日用品中廣泛用作齒輪、補(bǔ)襯、密封材料、輸油管、儲(chǔ)油容器、絕緣材料、儀表殼、刷絲等工業(yè)部門(mén)及生活用品中得到廣泛地應(yīng)用。尼龍610由于剛性適中、抗倒毛性能較好，可以延長(zhǎng)牙刷的使用壽命，因此尼龍610樹(shù)脂逐步取代尼龍6、尼龍66、尼龍612、尼龍1010樹(shù)脂，越來(lái)越多用于牙刷絲的制造。
但是，當(dāng)將尼龍610絲應(yīng)用于牙刷絲時(shí)，由于刷絲長(zhǎng)期使用后表面會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)菌，并可能攜帶一定的異味，因此可對(duì)刷絲進(jìn)行改性使其具有抗菌防臭功能。劉文濤等在“抗菌尼龍610/蛭石復(fù)合材料的制備與性能研究”(包裝工程，2010，17:44)中采用載銀的蛭石與尼龍610進(jìn)行熔融共混的方法制備具有抗菌功能的尼龍610，但由于蛭石屬無(wú)機(jī)礦物類(lèi)，很難在尼龍中分散均勻，制得的改性尼龍很難用于紡絲加工，且蛭石的載銀過(guò)程操作煩瑣，成本高，載銀后具有一定毒性，無(wú)法用于刷絲。專(zhuān)利cn103409842a中提供了一種具有抗菌除臭功能的尼龍610刷絲的制備方法，采用在尼龍中加入乙基香草醛得到的共混物料擠出造粒制得乙基香草醛改性的尼龍610切片，而后制得具有抗菌除臭功能的尼龍610刷絲。但該刷絲的抗菌效果仍有限，且高劑量的乙基香草醛有一定毒性。因此，亟待開(kāi)發(fā)一種無(wú)毒、操作簡(jiǎn)便、成本低且具有高效抗菌的尼龍刷絲。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提高了一種石墨烯抗菌刷絲及其制備方法和用途。該石墨烯抗菌刷絲在制備過(guò)程中石墨烯與錦綸切片以化學(xué)鍵連接，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的新分子，刷絲中的石墨烯不易與錦綸分離，能夠起到長(zhǎng)久的抗菌、理療作用。石墨烯與牙刷常用的金屬等無(wú)機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑相比，無(wú)毒環(huán)保，疏水易干，能夠有效的抑制牙刷中細(xì)菌的數(shù)量，有利于牙齒健康。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，包括以下步驟：
s1、將熔融的塑料切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
優(yōu)選地，步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為0.3～1wt％，更優(yōu)選0.5～1wt％。
所述形成的石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯與塑料切片之間通過(guò)化學(xué)鍵緊密連接，反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
優(yōu)選地，步驟s1中，所述石墨烯粉末是由氧化還原法制備得到，其還原程度高，具有優(yōu)異的疏水性，保證刷絲能夠速干，不易滋生細(xì)菌。且該石墨烯粉末能夠輻射4-16μm的遠(yuǎn)紅外線，能夠促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝。
優(yōu)選地，步驟s1中，所述塑料切片選用的材料為pa6、pa66、pa610、pa612、pet、pp中的一種或幾種。
更優(yōu)選地，所述塑料切片選用的材料為pa610或pa612。
優(yōu)選地，步驟s1中，所述混合溫度為220-250℃，混合轉(zhuǎn)速5000-10000rad/min，混合時(shí)間為1-40min。
優(yōu)選地，步驟s1中，所述擠出造粒溫度為200-270℃。
優(yōu)選地，步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為70-100℃，干燥時(shí)間為5-20h。
優(yōu)選地，步驟s2中，所述軟化溫度為200-230℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
上述各工藝步驟的溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速的選擇范圍(包括混合溫度、混合轉(zhuǎn)速、擠出造粒溫度、干燥溫度、干燥時(shí)間、軟化溫度、擠出成型溫度)是特定的，若其中某一參數(shù)不在該范圍內(nèi)時(shí)會(huì)造成：1、母粒中石墨烯摻雜不均勻，2、母粒干燥不徹底或干燥溫度過(guò)高影響刷絲的物理性能，3、不能達(dá)到工藝溫度，切片熔融或軟化不好，影響后續(xù)工藝。
本發(fā)明還提供了一種前述方法制備的石墨烯抗菌刷絲。
本發(fā)明還提供了所述石墨烯抗菌刷絲在制作牙刷和化妝刷中的用途。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
1.本發(fā)明石墨烯抗菌刷絲中的石墨烯，相比于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)、有機(jī)抗菌劑，基本沒(méi)有細(xì)胞毒性，更適合與人體口腔或皮膚直接接觸，作用于人體安全無(wú)害；
2.本發(fā)明石墨烯抗菌刷絲中的石墨烯，具有優(yōu)異的疏水性，在潮濕環(huán)境中吸水性差，刷絲可以長(zhǎng)期保持干燥，避免細(xì)菌滋生；
3.本發(fā)明石墨烯抗菌刷絲中的石墨烯，具有優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外功效，能夠輻射4-16μm的遠(yuǎn)紅外線，促進(jìn)血液循環(huán)和細(xì)胞再生；
4.本發(fā)明石墨烯抗菌刷絲無(wú)化學(xué)試劑添加，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，非常環(huán)保；
5.本發(fā)明石墨烯抗菌刷絲抑菌菌譜廣，對(duì)葡萄球菌、乳酸桿菌有持久顯著的抑菌效果；對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率＞99％，乳酸桿菌的抑菌率＞99％，而且功效持久。
附圖說(shuō)明
通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
圖1為石墨烯與塑料切片反應(yīng)機(jī)理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。具體包括以下步驟：
s1、將熔融的pa610切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為0.3wt％。
步驟s1中，所述混合溫度為220℃，混合轉(zhuǎn)速10000rad/min，混合時(shí)間為20min；所述擠出造粒溫度為200-270℃。
步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為5h；所述軟化溫度為200℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，包括以下步驟：
s1、將熔融的pa610切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為1wt％。
步驟s1中，所述混合溫度為240℃，混合轉(zhuǎn)速8000rad/min，混合時(shí)間為10min；所述擠出造粒溫度為200-270℃。
步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為70℃，干燥時(shí)間為20h；所述軟化溫度為230℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，包括以下步驟：
s1、將熔融的pa610切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為0.5wt％。
步驟s1中，所述混合溫度為250℃，混合轉(zhuǎn)速5000rad/min，混合時(shí)間為40min；所述擠出造粒溫度為200-270℃。
步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為15h；所述軟化溫度為220℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，包括以下步驟：
s1、將熔融的pa612切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為0.5wt％。
步驟s1中，所述混合溫度為220℃，混合轉(zhuǎn)速10000rad/min，混合時(shí)間為20min；所述擠出造粒溫度為200-270℃。
步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為5h；所述軟化溫度為200℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，包括以下步驟：
s1、將熔融的pa6切片與石墨烯粉末混合、擠出造粒，制得石墨烯復(fù)合切片；
s2、將所述石墨烯復(fù)合切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。
步驟s1中，所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為0.5wt％。
步驟s1中，所述混合溫度為220℃，混合轉(zhuǎn)速10000rad/min，混合時(shí)間為20min；所述擠出造粒溫度為200-270℃。
步驟s2中，所述石墨烯復(fù)合切片干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為5h；所述軟化溫度為200℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
對(duì)比例1
本對(duì)比例提供了一種普通刷絲的制備方法，不添加石墨烯，其步驟為：將pa610切片干燥處理后加入注塑機(jī)，軟化后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿連續(xù)從?？跀D出，冷卻后制得所述刷絲。所述干燥溫度為70℃，干燥時(shí)間為20h；所述軟化溫度為230℃；擠出成型的溫度為180-250℃。
對(duì)比例2
本對(duì)比例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，其步驟與實(shí)施例2基本相同，不同之處僅在于：所述石墨烯復(fù)合切片中，石墨烯的含量為1.5wt％。
對(duì)比例3
本對(duì)比例提供了一種石墨烯抗菌刷絲的制備方法，其步驟與實(shí)施例2基本相同，不同之處僅在于：所述軟化溫度為250℃。
性能測(cè)試
將上述實(shí)施例和對(duì)比例制備的刷絲進(jìn)行性能測(cè)試，其結(jié)果如表1和表2所示。
表1、各例石墨烯抗菌刷絲的力學(xué)性能對(duì)比
表2、各例石墨烯抗菌刷絲的抗菌效果
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。