[发明专利]可生物降解的牙刷柄原料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物加工技术领域，具体是一种可生物降解的牙刷柄原料及其制备方法。

背景技术

牙刷是一件简单的日用品，牙刷柄酷似冰棍的支撑棒。目前，牙刷柄多以聚丙烯、聚苯乙烯和橡胶等传统的石化原料来制造，都是非生物降解的。尽管一把牙刷柄很小，只有十克左右，但是每个人都需要用牙刷，按照科学的使用至少每三个月要换一把牙刷，全球有约69亿人口，每年使用的牙刷柄数量约为2000亿把（约20万吨塑料），当其被丢弃时就产生了20万吨的塑料垃圾，所以牙刷柄不仅用去了大量的石化资源，而且也带来了白色污染的问题。为此，考虑采用环境可再生资源和可生物降解的原料作为牙刷柄的原料。

聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备的可生物降解高分子。因其较强的机械强度和良好的生物相容性而广泛应用于服装、包装、医疗卫生等领域，是最有前途的可生物降解高分子材料之一，也是作为可生物降解的牙刷柄原料的候选材料。但PLA 脆性大、易断，结晶度低成型困难，作为牙刷柄原料使用并不理想。

为了改善聚乳酸的韧性，人们进行了一些研究工作，如采用聚乳酸和其他脂肪族聚酯进行复合，但是价格昂贵，难于为市场所接受。而乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)由于其价廉易得、且有极好的韧性，也被用来增韧聚乳酸，但PLA和EVA相容性不理想，使效果难于达到实际应用的要求，为此，孙强英等（东华大学学报(自然科学版), 2009, 135 (4), 376.）采用乙烯-丙烯酸甲酯甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯(EVA-MAH)作为PLA和EVA的相容剂，制备了增韧的聚乳酸，但是价格较高；付学俊等（塑料科技，2007, 35 (7)，50）采用增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为PLA和EVA的相容剂，但是DOP有毒，不适合制备牙刷柄；且上述方法也使聚乳酸结晶度低成型困难，成型周期长。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种可生物降解的牙刷柄原料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种可生物降解的牙刷柄原料，所述原料按重量计为：聚乳酸为78-97份、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物为2-20份、无机成核剂为0.1-15份、复配表面处理剂为0.05-3份及稳定剂为0.05-2份，各原料组分之和为100份。

所述聚乳酸为乳酸或丙交酯的缩聚物。

所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其中醋酸乙烯酯质量百分比含量为5－40％。

所述无机成核剂为硅灰石、高岭土、滑石粉、碳酸钙、云母和二氧化硅中的一种或几种。

所述复配表面处理剂为A类物质和B类物质的复配，其中，A类物质为硅烷类，包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ―巯丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；B类物质为可反应相容剂，包括异腈酸酯类、丙烯酸类、环氧树脂类、柠檬酸酯类和噁唑啉类中的一种或几种。

所述稳定剂为2, 4- 二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、双(2, 2, 6, 6－四甲基－4 － 哌啶基)癸二酸酯、2,6-二叔丁基对甲酚、4,4-亚甲基（2,6-二叔丁基苯酚）、N-苯基-α萘胺、N，N’-二亚水杨丙二胺、4，4'-(β，β'-二羟基二丙氧苯基) -2，2-丙烷、季戊四醇双亚磷酸二(2, 4-二特丁基苯基)酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、2，2'-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。

一种可生物降解的牙刷柄原料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将无机成核剂与复配表面处理剂均匀混合，然后进行活化；

第二步，将第一步得到的混合物与聚乳酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及稳定剂均匀混合；

第三步，将第二步得到的混合物在螺杆挤出机中进行挤出造粒；

第四步，将第三步得到的混合物进行冷却，然后切粒得到共混物料粒；

第五步，将第四步得到的共混物料粒真空干燥，得到可生物降解的牙刷柄原料。