一种全生物降解牙线及其制备方法技术

本公开提供了一种全生物降解牙线及其制备方法，包括：分别称取聚乳酸、增韧剂、成核剂和抗菌剂，投入到混料设备中混合均匀；投入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，并挤出造粒得到全生物降解牙线专用料；经干燥处理，投入到熔融纺丝设备中经冷却、牵引、卷曲得到初级纤维丝，对初级纤维丝进行热拉伸，得到高强度的牙线。

【技术实现步骤摘要】
一种全生物降解牙线及其制备方法
本公开涉及口腔护理
，尤其是涉及一种全生物降解牙线及其制备方法。
技术介绍
21世纪，能源和环境问题成为全世界关注的焦点，随着能源危机和环境污染的加剧，生物可降解塑料(biodegradablepolymer)逐渐成为研究的趋势和商业化生产的热点。一方面，生物可降解塑料原料来源于可再生的生物质，可以大大减少塑料行业对石油，煤和天然气等不可再生能源的依赖性；其次，生物可降解塑料使用后可以在自然界中降解成生物可以吸收的二氧化碳和水，实现能源循环，明显减少化石能源带来的环境污染，从而在根本上消除环境危机如白色污染和海洋微塑料污染。目前，我国对高分子塑料环境污染等问题的重视程度明显提升，实现完全可替代能源是解决问题的关键。总之，生物降解塑料能够起到节约能源和保护环境的双重效应，是近年来国内外研发的重点领域。生物可降解塑料一般是指通过自然界微生物作用而发生降解的高分子，然而近些年，也发现可以在水(海水，河水)中可以降解的高分子。总的说来，生物可降解塑料是指在自然界中通过微生物、水的作用下能发生化学、物理或生物作用而降解的塑料生物可降解塑料根据其原料来源大致可分为两类：一种是来源于生物质塑料或生物质发酵的生物可降解塑料，如淀粉、纤维素、木质素、聚乳酸(Polylacticacid，PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)；另一种来源于化石能源，然而在使用后可以完全生物降解，如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)及其共聚酯等。然而随着现代工业技术的发展，一部分酸或醇类可以通过生物发酵获得，也使得单体来源于石油基的塑料被部分替代，变成生物可降解塑料。聚乳酸(PLA)，又称为聚丙交酯，是以乳酸为原料聚合而成的聚酯，是一种可以完全生物降解的绿色塑料。聚乳酸不仅拥有良好的生物相容性和可降解性能，也有比肩传统塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等石油基通用塑料的性能，其高模量，高强度，可控的加工温度使其可以进行注塑、挤出、纺丝等工艺，制备成薄膜、片材、纤维等制品，应用于服装、包装、汽车、电子、生物医药等众多领域，是目前开发最深、应用最显著的生物降解塑料。与传统的石油化工产品相比，聚乳酸生产过程中的能量消耗只有石油化工产品的20％-50％，产生的二氧化碳只有石油化工产品的50％。因此，开发聚乳酸可降解塑料对全球环境和能源问题的缓解非常必要。
技术实现思路
为了解决普通塑料牙线造成的白色污染问题，本公开采用生物降解塑料来制备牙线，主要以聚乳酸(PLA)为原料，添加增韧剂、抗菌剂和成核剂等助剂，通过熔融纺丝工艺制备。PLA是一种以玉米淀粉、秸秆等为初始原料，通过一系列发酵、聚合等工艺制得的具有生物降解性的聚合物，已被应用于很多行业和领域。PLA具有良好的可纺性，可制备得到不同长度的纤维塑料，适合于作为牙线使用。本公开的目的在于提供一种新的全生物降解牙线，首先，聚乳酸具有完全生物降解性，对环境友好；第二，添加抗菌剂，有利于延长牙线保质期，同时让牙线保持清洁卫生。本公开提供了一种全生物降解塑料，包括：(1)聚乳酸，质量含量为70-95％；(2)增韧剂，质量含量为5-30％；(3)成核剂，质量含量为0.1-1％；(4)抗菌剂，质量含量为0-1％。在一个优选的实施方案中，所述全生物降解塑料包括：(1)聚乳酸，质量含量为80-90％；(2)增韧剂，质量含量为10-20％；(3)成核剂，质量含量为0.1-0.5％；(4)抗菌剂，质量含量为0.1-0.5％。在一个优选的实施方案中，所述聚乳酸的熔融指数为10-25g/10min。当聚乳酸的熔融指数过高，例如大于25g/10min时，会导致纤维强度不够；当熔融指数过低，例如小于10g/10min时，会导致成纤困难。在一个优选的实施方案中，所述聚乳酸的玻璃化转变温度为55-63℃。在一个优选的实施方案中，所述聚乳酸的重均分子量Mw为1×105至3×105g/mol。优选地，所述聚乳酸的重均分子量Mw为1×105至2×105g/mol。聚乳酸的物理性能等受分子量的大小的影响，聚乳酸各项性能较为稳定，更适合作为基底塑料。当聚乳酸的重均分子量Mw小于1×105g/mol时，有可能导致纤维强度过低。作为优选，所述聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、消旋聚乳酸及其混合物中的至少一种。上述技术方案中，聚乳酸的选择是本领域技术人员可根据实际情况选用的，同时并不局限于上述范围内所列举的。在一个优选的实施方案中，所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、丙烯酸酯类共聚物、马来酸酐接枝共聚物中的一种或多种，但不限于此。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)主要用于改善聚乳酸的韧性，可采用市售产品，如可采用BASF公司生产的。在一个优选的实施方案中，所述成核剂选自纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种或多种，但不限于此。加入成核剂加速了结晶过程，提高了结晶温度，可以改善加工性能。此外，在最佳用量为1％的条件下，加入成核剂可提高PLA/PBAT共混物的界面结合力，拉伸性能得到增强。过量的成核剂导致了PLA/PBAT拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性降低。因此，控制添加的比例才能获得性能优良的复合材料。在一个优选的实施方案中，所述抗菌剂选自银离子抗菌剂、锌离子抗菌剂、铜离子抗菌剂中的一种或多种，但不限于此。本公开还提供了一种全生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照一定比例分别称取聚乳酸、增韧剂、成核剂和抗菌剂，投入到混料设备中混合均匀，得到共混料；(2)将步骤(1)所得共混料投入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，并挤出造粒得到全生物降解牙线专用料；(3)将步骤(2)得到的所述全生物降解牙线专用料经干燥处理，投入到熔融纺丝设备中，从多孔喷丝板中喷出熔体细流，经冷却、牵引、卷曲得到初级纤维丝，然后对初级纤维丝进行热拉伸，得到高强度的牙线。在一个优选的实施方案中，在所述熔融共混前将PLA和PBAT在真空烘箱中60℃干燥12h。在一个优选的实施方案中，所述熔融共混的温度为165-185℃。在一个优选的实施方案中，所述熔融共混可以在180-220rpm，通常在200rpm的进料速度下进行。大多数聚合物是不相容的，同时受动力学的影响，聚合物的形貌会产生明显的不同，动力学的影响因素很多，例如：聚合物的粘度、混合比例、混合条件(剪切速率，剪切温度等)、界面性能等。不同的动力学条件可能产生不同的形貌和性能。因此，在共混时应该根据共混物性能严格控制共混的条件，PLA共混的方式一般选择熔融共混，熔融共混可选择双螺杆共混和密炼机共混，共混的温度、螺杆的长度、转速、共混时间和密炼机的剪切速率等都是影响共混物形态的关键因素，所以加工时应严格控制加工条件。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全生物降解牙线，其特征在于，包括：/n(1)聚乳酸，质量含量为70-95％；/n(2)增韧剂，质量含量为5-30％；/n(3)成核剂，质量含量为0.1-1％；/n(4)抗菌剂，质量含量为0-1％。/n

【技术特征摘要】
1.一种全生物降解牙线，其特征在于，包括：
(1)聚乳酸，质量含量为70-95％；
(2)增韧剂，质量含量为5-30％；
(3)成核剂，质量含量为0.1-1％；
(4)抗菌剂，质量含量为0-1％。


2.根据权利要求1所述的全生物降解牙线，其特征在于，包括：
(1)聚乳酸，质量含量为80-90％；
(2)增韧剂，质量含量为10-20％；
(3)成核剂，质量含量为0.1-0.5％；
(4)抗菌剂，质量含量为0.1-0.5％。


3.根据权利要求1或2所述的全生物降解牙线，其特征在于，所述聚乳酸的熔融指数为10-25g/10min。


4.根据权利要求1或2所述的全生物降解牙线，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量Mw为1×105至3×105g/mol。


5.根据权利要求1或2所述的全生物降解牙线，其特征在于，所述增韧剂选自聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、丙烯酸酯类共聚物、马来酸酐接枝共聚物中的一种或多种。


6.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢波，王格侠，季君晖，王萍丽，甄志超，任中来，李飞，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11