本发明涉及纺织纤维织造技术领域，尤其是涉及一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法。
背景技术：
聚乙烯醇缩醛纤维又称为维纶纤维，其相对密度1.26～1.30g/cc，软化点220～230℃，水中软化点110℃；棉型短纤维的纤度1.4旦；干湿强度分别为5.4克力/旦、4.3克力/旦，干湿伸度分别为16.5%、17.5%，杨氏模数550千克力/毫米,弹性恢复率(3%)70%；其特点是强度高、韧性好、吸湿性好、耐磨、耐酸碱、湿强度高、不怕霉蛀等；维纶纤维主要用来制作衣服，也可用于制造各种缆绳，帆布，农用防风、防寒纱布等。
由于维纶纤维具有极好的吸湿性能，因此常被用于制作夏季穿着的服装，但是夏季天气炎热，紫外线强度大，防晒也成为一件重要的事，由于维纶纤维的特点，其防晒防紫外线的能力较差，因此需要对其进行防晒防紫外线的功能改性，同时夏季温度适宜，服装表面容易滋生细菌等微生物，为了消费者的身心健康，服装的抗菌性能也变得异常重要。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
a）按以下重量份称取原料：聚乙烯醇95份，防晒添加剂4～7份，抗菌添加剂5～8份，水625～715份；
b）将聚乙烯醇与水混合并溶解，并在90～101℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为241～359分钟，制得纺丝原液a；
c）向纺丝原液a中加入抗菌剂添加剂，并在81～89℃下强力搅拌11～15分钟，制得纺丝原液b；
d）将纺丝原液b冷却后，向其中加入防晒添加剂并搅拌，等冷却后补足失去的水分，制得纺丝原液；
e）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在饱和硫酸钠水溶液凝固液中成型，再经拉伸处理，然后在硫酸为催化剂下与甲醛进行缩醛化处理，之后经水洗，上油即得防晒抗菌纤维原丝。
作为优选，步骤c中，纺丝原液b冷却至30～40℃后再加入防晒添加剂。
作为优选，步骤d中，喷丝头的孔径选用0.06～0.08毫米的喷丝头，缩醛化处理的温度为66～74℃，处理时间为10～35分钟。
本发明选用的抗菌添加剂都是具有耐高温的无机磷酸盐类，其可以抵御高温而不发生分解，因此，其可以在较高温度时添加，既能够保证其不被破坏，也能保证其更好的与有机溶剂及聚乙烯醇融合，不发生分离现象；但是防晒剂中的部分成分，如抗坏血酸和葡萄糖属于遇高温易分解的添加物，因此需要在溶液稍微冷却后再进行添加，需要选用一个既能够保证与有机成分良好融合，又要能够保证其添加后完整、不分解。
作为优选，防晒添加剂由以下原料组成：纤维状二氧化钛90～95wt%，葡萄糖2～3wt%，余量为抗坏血酸。
二氧化钛俗称钛白粉，是一种具有极高白度，是一种效果极佳的光反射材料，同时其还具有相当优良的吸收和反射紫外线的能力，加上其无毒无害等特点，是一种极佳的防晒抗紫外线材料；市场上常见的是粉末状的钛白粉，由于化纤材料多为有机高分子材料，与无机材料间的结合能力较差，为了改善钛白粉与聚乙烯醇缩醛纤维的结合能力，本发明中采用纤维状或棒状的钛白粉作为防晒添加剂的一部分原料；由于钛白粉，即二氧化钛是一种具有光催化性能的无机化合物，其在吸收紫外线后会发生光催化反应，会产生大量氢氧自由基，这些氢氧自由基具有极强的氧化性，若不去理会这些产生的氢氧自由基，则可能会对消费者身心健康产生加大的损害，因此需要添加适量的还原剂以消除产生的氢氧自由基，抑制这种氧化型效果，葡萄糖和抗坏血酸是两种具有相对较弱的还原性的物质，这两种物质对人身无害，不会产生不良影响，在合适添加范围内对聚乙烯醇缩醛纤维的影响也较小，通过控制添加量可以将对纤维的不良影响降低到最小；通过葡萄糖和抗坏血酸的复配，可以改善抑制氧化性程度的范围。
作为优选，抗菌添加剂由以下原料组成：磷酸钙30～60wt%，余量为三聚磷酸铝。
作为优选，纤维状二氧化钛由以下步骤制得：先将偏钛酸粉末与熔盐混合后在乙醇中以2000～4000rpm的转速高速球磨6～12小时，球磨后烘干，之后将烘干后的原料在730～830℃下煅烧4～10小时，煅烧完成并冷却至室温后在水中以100～500rpm转速下低速球磨1～3小时，然后清洗5～7次，制得纤维状二氧化钛。
作为优选，偏钛酸粉末与熔盐的重量比为1：10～15，熔盐由氯化钾粉末、氯化钠粉末按摩尔比1：1混合而得；高速球磨时，乙醇的重量为偏钛酸粉末和熔盐重量之和的3～5倍，中速球磨时水的重量为煅烧后粉末重量的4～8倍。
纤维状二氧化钛通过熔盐法制得，采用偏钛酸作为原料，在熔盐的作用下使偏钛酸分解为二氧化钛，同时也在流动熔盐的作用下使得结晶生成的二氧化钛具有较大的长径比成为二氧化钛纤维；熔盐法中，随着熔盐比例的提高，制得的产物的长径比趋于增大；为了满足二氧化钛与聚乙烯醇缩醛纤维的结合能力，由能够控制成本，因此选用料盐比为1:10～15，使得长径比保持在20～30之间；最后加水球磨清洗，洗去其中的熔盐，球磨清洗时使用较低的转速，一来可以利用球磨过程粉碎制得的粉体，使其中的可溶性熔盐能够更好更完全的溶解到水中，更易除去，二来较低的球磨速率能够保证不会破坏制得的纤维状二氧化钛的纤维状形貌。
作为优选，纤维状二氧化钛制备过程中，煅烧时的升温速率为1～3℃/min。
低升温速率有利于晶体的生长，可以使制得的纤维状二氧化钛直径更加的均匀，同时也可以使制得的纤维状二氧化钛内部影响其强度和防晒性能的气泡、空位、缺陷更少。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明中的制备方法操作简单，能够在对现有设备进行小成本改造后实现织造，同时由本发明中制备方法制得的纤维原丝具有强度高、韧性好、吸湿性能极佳并且具有防晒防紫外线和抗菌等功能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
a）按以下重量份称取原料：聚乙烯醇95份，防晒添加剂4份，抗菌添加剂5份，水625份；
b）将聚乙烯醇与水混合并溶解，并在90℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为241分钟，制得纺丝原液a；
c）向纺丝原液a中加入抗菌剂添加剂，并在81℃下强力搅拌11分钟，制得纺丝原液b；
d）将纺丝原液b冷却至30℃后，向其中加入防晒添加剂并搅拌，等冷却后补足失去的水分，制得纺丝原液；
e）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在饱和硫酸钠水溶液凝固液中成型，再经拉伸处理，然后在硫酸为催化剂下与甲醛进行缩醛化处理，之后经水洗，上油即得防晒抗菌纤维原丝；喷丝头的孔径选用0.06毫米的喷丝头，缩醛化处理的温度为66℃，处理时间为10分钟。
其中，防晒添加剂由以下原料组成：纤维状二氧化钛90wt%，葡萄糖2wt%，抗坏血酸8wt%；抗菌添加剂由以下原料组成：磷酸钙30wt%，三聚磷酸铝70wt%；
纤维状二氧化钛由以下步骤制得：先将偏钛酸粉末与熔盐混合后在乙醇中以2000rpm的转速高速球磨6小时，球磨后烘干，之后将烘干后的原料在730℃下煅烧4小时，升温速率为1℃/min，煅烧完成并冷却至室温后在水中以100rpm转速下低速球磨1小时，然后清洗5次，制得纤维状二氧化钛；偏钛酸粉末与熔盐的重量比为1：10，熔盐由氯化钾粉末、氯化钠粉末按摩尔比1：1混合而得；高速球磨时，乙醇的重量为偏钛酸粉末和熔盐重量之和的3倍，中速球磨时水的重量为煅烧后粉末重量的4倍。
实施例2
一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
a）按以下重量份称取原料：聚乙烯醇95份，防晒添加剂5份，抗菌添加剂6份，水655份；
b）将聚乙烯醇与水混合并溶解，并在94℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为280分钟，制得纺丝原液a；
c）向纺丝原液a中加入抗菌剂添加剂，并在84℃下强力搅拌12分钟，制得纺丝原液b；
d）将纺丝原液b冷却至34℃后，向其中加入防晒添加剂并搅拌，等冷却后补足失去的水分，制得纺丝原液；
e）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在饱和硫酸钠水溶液凝固液中成型，再经拉伸处理，然后在硫酸为催化剂下与甲醛进行缩醛化处理，之后经水洗，上油即得防晒抗菌纤维原丝；喷丝头的孔径选用0.07毫米的喷丝头，缩醛化处理的温度为69℃，处理时间为15分钟。
其中，防晒添加剂由以下原料组成：纤维状二氧化钛92wt%，葡萄糖2.5wt%，抗坏血酸5.5wt%；抗菌添加剂由以下原料组成：磷酸钙40wt%，三聚磷酸铝60wt%；
纤维状二氧化钛由以下步骤制得：先将偏钛酸粉末与熔盐混合后在乙醇中以2500rpm的转速高速球磨8小时，球磨后烘干，之后将烘干后的原料在760℃下煅烧6小时，升温速率为2℃/min，煅烧完成并冷却至室温后在水中以200rpm转速下低速球磨2小时，然后清洗6次，制得纤维状二氧化钛；偏钛酸粉末与熔盐的重量比为1：12，熔盐由氯化钾粉末、氯化钠粉末按摩尔比1：1混合而得；高速球磨时，乙醇的重量为偏钛酸粉末和熔盐重量之和的4倍，中速球磨时水的重量为煅烧后粉末重量的5倍。
实施例3
一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
a）按以下重量份称取原料：聚乙烯醇95份，防晒添加剂6份，抗菌添加剂7份，水685份；
b）将聚乙烯醇与水混合并溶解，并在96℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为320分钟，制得纺丝原液a；
c）向纺丝原液a中加入抗菌剂添加剂，并在86℃下强力搅拌14分钟，制得纺丝原液b；
d）将纺丝原液b冷却至37℃后，向其中加入防晒添加剂并搅拌，等冷却后补足失去的水分，制得纺丝原液；
e）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在饱和硫酸钠水溶液凝固液中成型，再经拉伸处理，然后在硫酸为催化剂下与甲醛进行缩醛化处理，之后经水洗，上油即得防晒抗菌纤维原丝；喷丝头的孔径选用0.07毫米的喷丝头，缩醛化处理的温度为71℃，处理时间为25分钟。
其中，防晒添加剂由以下原料组成：纤维状二氧化钛94wt%，葡萄糖2.5wt%，抗坏血酸3.5wt%；抗菌添加剂由以下原料组成：磷酸钙50wt%，三聚磷酸铝50wt%；
纤维状二氧化钛由以下步骤制得：先将偏钛酸粉末与熔盐混合后在乙醇中以3500rpm的转速高速球磨10小时，球磨后烘干，之后将烘干后的原料在800℃下煅烧8小时，升温速率为2℃/min，煅烧完成并冷却至室温后在水中以350rpm转速下低速球磨2小时，然后清洗6次，制得纤维状二氧化钛；偏钛酸粉末与熔盐的重量比为1：14，熔盐由氯化钾粉末、氯化钠粉末按摩尔比1：1混合而得；高速球磨时，乙醇的重量为偏钛酸粉末和熔盐重量之和的4倍，中速球磨时水的重量为煅烧后粉末重量的7倍。
实施例4
一种防晒抗菌纤维原丝的制备方法，包括以下步骤：
a）按以下重量份称取原料：聚乙烯醇95份，防晒添加剂7份，抗菌添加剂8份，水715份；
b）将聚乙烯醇与水混合并溶解，并在101℃下强力搅拌溶解，搅拌时间为359分钟，制得纺丝原液a；
c）向纺丝原液a中加入抗菌剂添加剂，并在89℃下强力搅拌15分钟，制得纺丝原液b；
d）将纺丝原液b冷却至40℃后，向其中加入防晒添加剂并搅拌，等冷却后补足失去的水分，制得纺丝原液；
e）将纺丝原液输送到纺丝机，经喷丝头挤出后在饱和硫酸钠水溶液凝固液中成型，再经拉伸处理，然后在硫酸为催化剂下与甲醛进行缩醛化处理，之后经水洗，上油即得防晒抗菌纤维原丝；喷丝头的孔径选用0.08毫米的喷丝头，缩醛化处理的温度为74℃，处理时间为35分钟。
其中，防晒添加剂由以下原料组成：纤维状二氧化钛95wt%，葡萄糖3wt%，抗坏血酸2wt%；抗菌添加剂由以下原料组成：磷酸钙60wt%，三聚磷酸铝40wt%；
纤维状二氧化钛由以下步骤制得：先将偏钛酸粉末与熔盐混合后在乙醇中以4000rpm的转速高速球磨12小时，球磨后烘干，之后将烘干后的原料在830℃下煅烧10小时，升温速率为3℃/min，煅烧完成并冷却至室温后在水中以500rpm转速下低速球磨3小时，然后清洗7次，制得纤维状二氧化钛；偏钛酸粉末与熔盐的重量比为1：15，熔盐由氯化钾粉末、氯化钠粉末按摩尔比1：1混合而得；高速球磨时，乙醇的重量为偏钛酸粉末和熔盐重量之和的5倍，中速球磨时水的重量为煅烧后粉末重量的8倍。
由本发明方法制得的防晒抗菌纤维的防晒指数upf大于35，uva的透过率小于4%，符合并优于我国相关规定的要求；采用振荡法（gb/t20944.3-2008）测试上述实施例制得的阻燃抗菌纤维，对大肠杆菌的抗菌率为99%及以上，对金黄葡萄球菌的抗菌率为99.5%及以上。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。