[发明专利]一种可生物降解的牙刷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可生物降解的牙刷，具体涉及日用品领域，包括以下原料：秸秆纤维、漂白竹浆、改性醋酸纤维素、聚乳酸、相容剂、壳聚糖、甜菜碱、稳定剂。本发明通过将漂白竹浆进行处理得到预处理竹纤维，部分预处理竹纤维经过乙酰化改性得到乙酰化醋酸纤维素，预处理后的竹纤维能够与秸秆纤维、聚乳酸更好的结合，竹纤维能够作为增强剂填充到秸秆纤维、改性醋酸纤维素和聚乳酸中形成网络状结构，从而使得牙刷柄具有更好的力学性能，而且乙酰化醋酸纤维素和改性醋酸纤维素也具有较好的强度和硬度，使得牙刷的使用寿命更高。

技术领域

本发明涉及牙刷日用品技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可生物降解的牙刷及其制备方法。

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。牙刷的使用周期一般为2-3个月，使用周期过后，牙刷就会被直接丢弃。常规牙刷柄采用的材料主要有：聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性橡胶等。这些丢弃的牙刷柄处理方式主要是采用填埋、焚烧、回收再利用三种方式。采用填埋方式处理，因塑料牙刷柄质大体轻，且不易腐烂；采用焚烧方式处理，刷柄焚烧后产生大量异味、有毒气体，造成大气污染，影响人的身体健康；采用回收再利用方式处理，塑料材料经过两到三次高温注塑后，材料的分子链已断裂，影响产品的物理性能。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。因此，可生物降解的环保型抗菌牙刷柄材料应运而生。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，而且价格昂贵，不具有抗菌效果，作为牙刷柄原料使用并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解的牙刷及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可生物降解的牙刷，包括以下重量份的原料：秸秆纤维20-40份、漂白竹浆10-20份、改性醋酸纤维素8-15份、聚乳酸40-60份、相容剂0.5-1.5份、壳聚糖2-5份、甜菜碱2-5份、稳定剂0.2-1份。

在一个优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：秸秆纤维25-35份、漂白竹浆13-17份、改性醋酸纤维素10-13份、聚乳酸45-55份、相容剂0.8-1.2份、壳聚糖3-4份、甜菜碱3-4份、稳定剂0.4-0.8份。

在一个优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：秸秆纤维30份、漂白竹浆15份、改性醋酸纤维素12份、聚乳酸50份、相容剂1份、壳聚糖3.5份、甜菜碱3.5份、稳定剂0.6份。

在一个优选的实施方式中，所述秸秆纤维为玉米秸秆纤维或水稻秸秆纤维，所述相容剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-300或聚乙二醇-400中的一种或多种，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、2,6-二叔丁基对甲酚或N-苯基-α萘胺中的一种或多种。

一种可生物降解的牙刷的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一：漂白竹浆的处理，将称取的漂白竹浆经清水浸泡、洗涤、烘干，向烘干后的物料中加入氢氧化钠溶液纯化处理，纯化处理完成后水洗、烘干、分散得到预处理竹纤维，称取部分预处理竹纤维，向其中加入冰乙酸在50-60℃下浸泡活化处理2-4h，然后加入乙酸酐和甲基苯磺酸在55-60℃下反应10-20min，反应完成后加入乙酸镁溶液终止反应，然后析出白色沉淀，得到竹纤维乙酰化醋酸纤维素；