Cruscate

Sul plurale di questi sostantivi i lessicografi si accapigliano, sono concordi solo sul plurale dell’ultimo: portatovaglioli. Per quanto concerne gli altri tre si ripete il balletto: alcuni li ritengono invariabili, altri variabili e altri ancora, “pilatescamente”, variabili o invariabili. Eppure tutt'e quattro i sostantivi hanno la medesima origine: una voce verbale e un nome maschile singolare. E i nomi cosí composti nella forma plurale mutano la desinenza del sostantivo. A cosa è dovuta questa "disparità" di trattamento?

Il portatovagliolo, generalmente, è un portatovaglioli anche se è uno solo. Vale anche per il portaspazzolino, in misura minore.
Forse questa differenza nello stato di base fa suonar meglio il plurale in "i".

Oltre a ciò, io direi che il portatovagliolo (singolo), tra questi oggetti, è quello d'uso piú antico, forse presente sulle tavole già qualche secolo fa. Dunque è piú logico che segua la regola della formazione del plurale dei nomi composti.
Invece, nel mondo moderno, l'industria propone ogni tipo di «portacosi», che (quasi sempre) possono contenere sia un pezzo sia piú d'uno. Perciò si tende a considerarli invariabili, in modo da poter distinguere, ad esempio, i portaspazzolino (da un posto) dai portaspazzolini con quattro posti.