专利名称：生物活性纳米纤维及其制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物活性纳米纤维及其制造方法，以及由所述生物活性纳米纤维制成的制品。
背景技术：
生物活性纳米材料在抗菌保健纤维及制品上的应用已成为一个具有重大意义和实用价值的领域。由于纳米颗粒的比表面积大，表面原子个数较多，表面原子配位数不足并具有高的表面能，这使得这些原子具有很高的化学活性和生物活性。对于具有离子结构特性的纳米颗粒生物活性材料，其电子、离子位移极化率增加，提高了表面活性。
发明内容
本发明通过将生物活性纳米颗粒加入聚合物中，制成抗菌保健纤维。这些纤维具有新的物理化学性能，即具有抗菌功能和辐射生物波谱的功能，它们可以杀灭有害细菌，还具有促进人体微循环，活化人体细胞，增强免疫能力，调解人体经络平衡等保健功能。
本发明的主要技术特点是利用纳米颗粒独有的表面效应及量子尺寸效应，将粒径为6～50nm的纳米颗粒加入聚合物中制成纤维及纤维制品，其中所述纳米颗粒具有辐射生物波谱的功能(波长约为2～25μm)，其辐射率为87～95％，负氧离子发生率为2×103～105/cm3，灭菌率＞90％(针对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)。所述纳米颗粒的组成为20～50重量％的ZrO2、7～15重量％的Al2O3、10～25重量％的SiO2、5～20重量％的ZnO、8～15重量％的Fe2O3、3～8重量％的B2O3、3～5重量％的MnO2和5～10重量％的相增强剂。将所述纳米颗粒与有机聚合物用干法或湿法共混制成母粒，再用母粒与聚合物融熔纺丝，其中所述聚合物可以是聚丙烯、聚氨脂、聚乙酰胺和聚脂。由此制得的生物活性纳米纤维的生物波辐射率为85～95％，抗紫外线有效率为85～95％，抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有效率＞90％。另外，采用不同的纺织工艺，还可以将所述纤维制成色丝，通过改变喷纱板组件可以仿制出不同形态的异型丝，如三角丝、中空丝或三叶丝。这些丝可以用于制造功能化制品。
具体实施例方式
下面以本发明的优选实施方式来进一步描述本发明。
1.生物活性纳米粉的配方本发明采用的纳米颗粒优选具有如下组成20～50重量％的ZrO2、7～15重量％的Al2O3、10～25重量％的SiO2、5～20重量％的ZnO、8～15重量％的Fe2O3、3～8重量％的B2O3、3～5重量％的MnO2和5～10重量％的相增强剂。所述纳米颗粒的粒径为6～50nm，其生物波谱辐射率为87～95％，特征辐射波长在2～6μm及8～15μm之间，能使水分子极化和具有生物功能。所述纳米颗粒的灭菌率＞90％(针对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)。抗紫外率＞85％。另外根据所需功能要求，还可以调节所述纳米颗粒的组成以达到加强所需功能的目的。
2.生物活性母粒制作将上述的生物活性纳米颗粒与聚合物切片共混(干法或湿法)制成母粒(或切片)，其中生物活性纳米颗粒含量为30～60重量％，其中所述聚合物可以是聚丙烯、聚氨脂、聚乙酰胺和聚脂。
3.融熔纺丝将上述母粒与聚合物共混融熔纺丝，通过选择不同的喷纱板组件可纺成中空丝、三角丝或三叶丝等异型丝，其中生物活性纳米颗粒含量约为5～30重量％。
4.织物制作通过将整理后的纤维与不同规格的丝线按不同比例混纺，可以制得满足不同功能要求的服装如睡衣、文胸、腹带、运动衣、运动裤、袜子、长短内底或外衣、床单等各种衣物和制品。
现通过如下实施例来解释本发明的技术方案，值得注意的是下述实施例只是对本发明技术方案的解释说明，而不应理解为对本发明的任何限制。
实施例实施例1本实施例所用纳米颗粒的组成为32重量％的ZrO2、9重量％的Al2O3、21重量％的SiO2、10重量％的Fe2O3、8重量％的ZnO、7重量％的B2O3、5重量％的MnO2和8重量％的相增强剂。所用纳米颗粒的平均粒径为20nm。将所述纳米颗粒与50重量％的聚丙烯共混制成母粒，再将母粒与聚丙烯切片按30∶100的比例共熔纺丝。该丝经过加弹等后处理，可以按织物要求纺制具有抗菌保健功能的制品，其还具有促进微循环的功能；抗紫外线功能制品；或抗菌排湿又可抗紫外线的产品等。所述产品包括文胸、袜子、各种内衣、衣褥、腹带等。
实施例2本实施例所用纳米颗粒组成为47重量％的ZrO2、9重量％的Al2O3、10重量％的SiO2、7重量％的ZnO、9重量％的Fe2O3、5重量％的B2O3、3重量％的MnO2和10重量％的相增强剂。所用纳米颗粒的平均粒径为30nm。将所述纳米颗粒与60重量％的聚氨脂共混制成母粒，再将母粒与聚氨脂切片按25∶100共熔纺丝。该丝经过加弹等后处理，可以按织物要求纺制功能制品，如具有保健功能、抗菌功能，促进与改善微循环及抗菌排湿等功能的制品。
权利要求
1.生物活性纳米颗粒，其粒径为6～50nm，且其含有20～50重量％的ZrO2、7～15重量％的Al2O3、10～25重量％的SiO2、5～20重量％的ZnO、8～15重量％的Fe2O3、3～8重量％的B2O3、3～5重量％的MnO2和5～10重量％的相增强剂。
2.如权利要求1所述的生物活性纳米颗粒，其生物波谱辐射率为87～95％。
3.一种生物活性纤维的制备方法，其包括用干法或湿法将生物活性纳米颗粒与聚合物共混来制备母粒，该母粒中所述纳米颗粒的含量为30～60重量％，然后将所得母粒与聚合物切片熔融纺丝，其中所述生物活性纳米颗粒的粒径为6～50nm，其含有20～50重量％的ZrO2、7～15重量％的Al2O3、10～25重量％的SiO2、5～20重量％的ZnO、8～15重量％的Fe2O3、3～8重量％的B2O3、3～5重量％的MnO2和5～10重量％的相增强剂。
4.如权利要求3所述的生物活性纤维的制备方法，其中所述聚合物是聚丙烯、聚氨脂、聚乙酰胺和聚脂。
5.一种生物活性纤维，其中含有5～30重量％的纳米材料和70～95重量％的聚合物材料，其中所述纳米材料含有20～50重量％的ZrO2、7～15重量％的Al2O3、10～25重量％的SiO2、5～20重量％的ZnO、8～15重量％的Fe2O3、3～8重量％的B2O3、3～5重量％的MnO2和5～10重量％的相增强剂。
6.如权利要求5所述的生物活性纤维，其对金黄色葡萄球菌的灭菌率≥90％，对大肠杆菌灭菌率≥90％。
7.如权利要求5所述的生物活性纤维，其生物波谱辐射率为87～95％，同时抗紫外线有效率为85～95％。
8.如权利要求5所述的生物活性纤维，其所辐射的生物波长为2～6μm和8～15μm。
9.权利要求5-8任一的生物活性纤维用于制造抗菌保健织物和制品的用途。
全文摘要
本发明涉及生物活性纳米纤维及其制造方法，以及由所述生物活性纳米纤维制成的制品，其中采用生物活性纳米颗粒(粒径6～50nm)作为填料制备化学纤维。所述纳米颗粒包括ZrO
文档编号D01F1/10GK1635201SQ20031011317
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月25日 优先权日2003年12月25日
发明者田杰谟 申请人:纳米科技国际集团有限公司