专利名称：一种用于牙刷丝的材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种牙刷丝材料，具体涉及一种用于牙刷的尼龙共聚物及其合成方法。
背景技术：
牙刷是我们日常生活中密不可分的用具，好的牙刷头不但可以清洁牙齿，而且不损伤口腔，增加刷牙乐趣。
随着生活水平的提高，人们对牙刷头的要求越来越高，要求牙刷头耐磨，回弹性好，软硬适中，口感好。这就对牙刷头的刷丝材料要求越来越高。牙刷头上的刷丝材料主要有聚丙烯、聚酯和尼龙。其中聚丙烯由于耐磨性和回弹性差只能用作低档牙刷丝，而聚酯由于成型收缩率大，造成其纺丝有尺寸偏差大和直线度不高等缺点，特别是在丝径小的情况下，其缺点就越发明显，难以满足牙刷丝向超细耐磨的发展方向。普通的尼龙如尼龙6虽然耐磨、弹性回复较好，但其易于吸水，由于水对尼龙有增塑作用，所以尼龙6刷丝在潮湿环境下易产生永久变形，不能长久使用。尼龙612不但耐磨，弹性回复优异，而且吸水率低，尺寸稳定性好，特别是其模量适中，其刷丝即有良好的口感，又有足够刚度剔除牙缝中的杂质。因此常用作高档牙刷丝材料。但是其价格贵，限制了使用范围，只能用于高档牙刷及一些特殊的场合，如恶劣工况下的刷洗等。
针对上述刷丝材料的缺点，有很多研究希望通过材料改性的方法改进上述缺点，得到更为理想的刷丝材料。这些研究主要集中在尼龙改性方面。一是通过共聚的方法，在尼龙聚合时加入含氟单体或有机硅单体，引入憎水基团，降低普通尼龙的吸水率；二是通过特殊工艺，将尼龙和聚酯制成皮芯结构的单丝，综合二者的优点，可得到性能优良的刷丝材料。就第一种方法而言，在聚合时加入含有憎水基团的单体，对尼龙的吸水率的影响是两方面的。一方面，引入憎水基团有利于降低尼龙的吸水率，另一方面共聚单体与尼龙共聚将破坏尼龙的规整度，降低酰胺基团的结晶的几率，而没结晶的酰胺基团的吸水能力更强。因此，用此种方法改进尼龙的吸水性能效果有限。另外，加入共聚单体，会大幅度降低尼龙的模量。对于第二种方法，工艺复杂，对设备的要求也很高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种用于牙刷丝的材料及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足人们的需要。
本发明的技术构思是这样的本发明通过在普通尼龙(尼龙6、尼龙66)聚合时加入长碳链尼龙树脂，利用酰胺基交换反应，在普通尼龙里引入吸水率非常低的长碳链尼龙链段；并用含有单个能与聚酰胺共聚的基团(如氨基、羧基、羟基等)和憎水基团的单体对聚酰胺进行封端；加入成核剂以提高尼龙结晶度。通过上述措施，达到降低尼龙吸水率的目的。
本发明的方法包括如下步骤将尼龙单体、长碳链尼龙树脂、含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体和成核剂进行聚合，聚合温度200～280℃，先在0.2MPa-10MPa压力聚合0.3～18小时，然后将压力降为-0.1～0MPa，缩聚时间为0.3～24小时，然后出料切粒，即获得本发明的用于牙刷丝的材料；所述的尼龙单体选自尼龙单体选自己内酰胺或尼龙66；所述的长碳链尼龙树脂选自尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙1212或尼龙1010中的一种；所述的长碳链尼龙树脂与尼龙单体的重量比为2～35∶100；所述的含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体选自氨基硅油，如道康宁公司的8460、8822、8209、通用电气公司的TSF4703、罗纳-普朗克公司的21637、21642；日华公司的Nikka Silicone AM、威克公司的WR 1300、WT1650中的一种，以尼龙单体的重量计，加入量为0.1-5wt.％。
所说的成核剂选自二氧化硅、二硫化钼、二氧化钛、滑石粉、或硫化铁，以尼龙单体的重量计，加入量为0.1～9wt.‰；得到的尼龙各项性能与尼龙612接近，是一种理想的刷丝材料，而成本远比尼龙612便宜。由于改性材料主要是长碳链尼龙树脂，并且通过酰胺基交换，在普通尼龙中引入多个重复单元的长碳链尼龙链段，相比于单体间的无规共聚，更好地保持了尼龙结构的规整性；并且有憎水基团的封端和成核剂提高结晶度的作用；因此能有效地改进普通尼龙的吸水性。使普通尼龙的48h饱和吸水率由7％下降至2％或更低。另外还改进了普通尼龙的成型收缩率，保持了尼龙良好的耐磨性和弹性回复性。其模量与尼龙612相当，保证了其刷丝在丝径相同的情况下，口感和功用与尼龙612刷丝相同。其刷丝性能如下
具体实施方式
产物性能的测试是采用GB标准规定的方法进行的。
实施例1将90公斤己内酰胺、10公斤原料尼龙9树脂、1公斤通用电气公司的TSF4703氨基硅油和0.9公斤成核剂二氧化硅进行聚合，先在200℃、0.2MPa下聚合5小时，然后减压为-0.1MPa，继续聚合3小时，即获得本发明的用于牙刷丝的材料，将材料押出切粒，即可送纤维生产厂进行牙刷丝材料的制造。
得到的产物性能如下
实施例2将93公斤尼龙66盐、7公斤尼龙11树脂、0.5公斤道康宁公司的8460氨基硅油和0.1公斤成核剂滑石粉进行聚合，先在230℃、5MPa下聚合12小时，然后减压为-0.1MPa，继续聚合9小时，即获得本发明的用于牙刷丝的材料，将材料押出切粒，即可送纤维生产厂进行牙刷丝材料的制造。材料的性能见下表。
实施例3将65公斤己内酰胺、35公斤尼龙1212树脂、1公斤道康宁公司的8460氨基硅油和0.05公斤成核剂二氧化钛进行聚合，先在260℃、10MPa下聚合24小时，然后减压为-0.1MPa，继续聚合12小时，即获得本发明的用于牙刷丝的材料，将材料押出切粒，即可送纤维生产厂进行牙刷丝材料的制造。材料的性能见下表。
实施例4将75公斤尼龙66盐、25公斤尼龙1010树脂、1公斤道康宁公司的8460氨基硅油和0.1公斤成核剂二氧化钛进行聚合，先在240℃、7MPa下聚合18小时，然后减压为-0.1MPa，继续聚合7小时，即获得本发明的用于牙刷丝的材料，将材料押出切粒，即可送纤维生产厂进行牙刷丝材料的制造。材料的性能见下表。
实施例5将85公斤尼龙66盐、15公斤尼龙11树脂、0.5公斤道康宁公司的8209氨基硅油和0.08公斤成核剂二硫化钼进行聚合，先在240℃、5MPa下聚合18小时，然后减压为-0.1MPa，继续聚合7小时，即获得本发明的用于牙刷丝的材料，将材料押出切粒，即可送纤维生产厂进行牙刷丝材料的制造。材料的性能见下表。
权利要求
1.一种用于牙刷丝的材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将尼龙单体、长碳链尼龙树脂、含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体和成核剂进行聚合，聚合温度200～280℃，聚合压力为0.2MPa～10MPa，然后减压为-0.1～0MPa，聚合时间为0.3～24小时，最后出料切粒，即获得用于牙刷丝的材料；所述的尼龙单体选自己内酰胺或尼龙66。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的长碳链尼龙树脂选自尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙1212或尼龙1010。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述尼龙单体与长碳链尼龙树脂的重量比为2～35∶100。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体选自氨基硅油，以尼龙单体的重量计，加入量为0.1-5wt.％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的成核剂选自二氧化硅、二硫化钼、二氧化钛、滑石粉、或硫化铁，以尼龙单体的重量计，加入量为0.1-9wt.‰。
6.根据权利要求1～5任一项方法制备的用于牙刷丝的材料。
全文摘要
本发明公开了一种用于牙刷丝的材料及其制备方法。本发明通过在普通尼龙(尼龙6、尼龙66)聚合时加入长碳链尼龙树脂，利用酰胺基交换反应，在普通尼龙里引入吸水率非常低的长碳链尼龙链段；并用含有单个能与聚酰胺共聚的基团和憎水基团的单体对聚酰胺进行封端；加入成核剂以提高尼龙结晶度。使普通尼龙的48h饱和吸水率由7％下降至2％或更低。另外还改进了普通尼龙的成型收缩率，保持了尼龙良好的耐磨性和弹性回复性。其模量与尼龙612相当，保证了其刷丝在丝径相同的情况下，口感和功用与尼龙612刷丝相同。
文档编号A46D1/00GK1903912SQ200510028188
公开日2007年1月31日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者曾昭智, 张怀忠, 李惠文 申请人:上海杰事杰新材料股份有限公司