[发明专利]一种抗菌性聚氨酯牙刷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗菌性聚氨酯牙刷及其制备方法。

背景技术

牙刷是我们日常生活中必备的一种口腔清洁工具，自19世纪杜邦化学公司推出以合成纤维（多数是尼龙）为刷毛的牙刷以来，市场上用于制造牙刷毛的材料一直以尼龙为主。尼龙是一种具有较高强度的结晶材料，其熔点高、熔融范围窄、热稳定性差，需先加工成尼龙丝，再通过传统的植毛工艺将其固定于刷柄之上，这使得牙刷的整体制造工艺较为复杂，且毛根处存有接缝易造成细菌、污垢的沉积。因此，亟需研制出一种既具有良好的力学强度、较高的热稳定性和易于加工成型等性能、又具备强抗菌性的热塑性牙刷用材料。

聚氨酯是一类分子主链上含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的聚合物总称，其具有良好的耐磨性、高的强度和断裂伸长率、易于成型加工等特点，现已被广泛应用于纺织、包装、食品加工和医疗卫生等领域。如能将聚氨酯材料用于牙刷毛的制备，将能克服上述尼龙材料自身性能与其制备工艺的缺点和不足。但普通聚氨酯不具有抗菌性，在长期使用和存放过程中，极易生长和繁殖细菌，将其用于牙刷毛的制备不能满足人体健康的需要，为此仍需对聚氨酯材料进行抗菌改性。

目前，国内外报道用于制备抗菌聚氨酯材料的方法很多，如中国专利CN 101760000 B公开了“一种抗菌性纳米银复合聚氨酯材料及制备方法”，在不同浓度的聚氨酯原液中加入可溶性银盐溶液，银离子经还原后得到纳米银-聚氨酯溶胶，此种材料具有良好的抗菌性。Hsu Shan-hui等直接将纳米银溶液与聚氨酯分散液共混，制备了一种抗菌聚氨酯-银纳米复合材料，该材料具有良好的生物相容性和抗菌性能（Biomaterials,2010(31),6796-6808）。

中国专利CN 101880371 B公开了“一种具有抗菌功能的有机高分子材料制造技术”，该方法是在合成聚氨酯材料的预聚阶段加入双羟基季铵盐，得到了具有良好抗菌效果的聚氨酯。中国专利CN 1583853 A，公开了利用改性壳聚糖和聚氨酯通过溶液反应制备半互穿聚合物网络弹性材料，此改性材料较原始聚氨酯的力学性能和生物相容性均有明显的提高。就现有报道来看，这些改性方法是分别将具有抗菌性的无机纳米银粒子或含季铵盐功能基的物质引入到聚氨酯中，改善其抗菌性能。

然而，尚未见到将无机纳米银和含季铵盐功能基的物质相结合同时添加到聚氨酯中来改善其抗菌性能的报道。因此，如能将二者结合同时引入到聚氨酯中，则既可发挥纳米银的量子尺寸效应、又可发挥季铵盐物质强的持久性抗菌效应。以此种抗菌热塑性聚氨酯为原料，经注塑压模成型后可得到刷毛和刷头一体的抗菌性牙刷，这类新型牙刷产品的出现将会对牙刷行业的发展起到重要地推动作用。

发明内容

本发明提供了一种抗菌性聚氨酯牙刷的制备方法，采用该制备方法制得的牙刷具有较好的力学性能和抗菌性能。

一种抗菌性聚氨酯牙刷的制备方法，包括如下步骤：

（1）将氨基葡聚糖、硝酸银水溶液和乙酸水溶液混合均匀，加热避光搅拌30～120分钟后，再加入硼氢化钠水溶液进行还原反应，反应完全之后经过后处理得到平均粒径为30～80nm的氨基葡聚糖-纳米银复合抗菌剂；

所述的氨基葡聚糖的结构如式（Ⅰ）所示：

式（Ⅰ）中n的范围为2～50；

（2）将芳香二元醇和芳香二异氰酸酯在50～85°C下预熔融混合，再在60～100°C下反应2～10小时，得到芳香型聚氨酯预聚体；

（3）将步骤（1）得到的氨基葡聚糖-纳米银复合抗菌剂分散于脂肪二醇和步骤（2）得到的芳香型聚氨酯预聚体中进行扩链反应，反应完成后进行造粒得到抗菌热塑性聚氨酯粒料；

（4）将步骤（3）得到的抗菌热塑性聚氨酯粒料置于注塑机中进行压模注塑成型，再经过分段脱模后，得到一种刷毛和刷头一体的抗菌性聚氨酯牙刷。

本发明中，制备的抗菌热塑性聚氨酯内部含有多糖结构，使拉伸强度和断裂伸长率等力学性能得到提高；同时该抗菌热塑性聚氨酯既含有原位生成的无机纳米银，又含有季铵盐抗菌基团，将二者结合同时引入到聚氨酯中，既发挥了纳米银的量子尺寸效应、又发挥了季铵盐物质强的持久性抗菌效应，从而使该抗菌热塑性聚氨酯具有超强的抗菌性能，采用该抗菌热塑性聚氨酯制得的牙刷具有更好的力学性能和抗菌性能。