一种抗菌防螨纤维及其制备方法与流程

本发明属于纤维及织物制造技术领域，尤其涉及一种抗菌防螨纤维及其制备。

背景技术：

随着生活水平的提高，人们对健康越来越重视。衣物、被褥、地毯、坐垫等家居纺织用品是金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念球菌和螨虫等致病微生物大量繁殖的理想场所。其中，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌可引起肺炎、肠胃炎和皮炎等疾病；螨虫不仅本身会传播细菌、病毒，它的分泌物、代谢产物及死亡后的虫体也均是强烈的致敏源，可引起过敏性鼻炎、婴儿湿疹和慢性荨麻疹，甚至引起支气管哮喘等疾病。因此，赋予制造家居纺织用品的纤维抗菌防螨性能，不仅对阻隔疾病传播具有重要意义，而且也逐渐受到学术界与工业界的关注。

目前赋予家居纺织用品抗菌防螨性能的方法主要有两种。一种是在纺丝的过程中加入抗菌防螨剂，另一种是通过织物后整理的方法将抗菌防螨剂附着在织物的表面。基于这两种思路，人们已经研发出了种类繁多的具有抗菌或者防螨性能的纤维。

但是，同时具有抗菌防螨功能的纤维到目前为止并不多见。中国专利申请CN 103882543A公开了一种具有抗菌防螨性能的聚酯纤维，其中的抗菌防螨剂为300纳米的粉体，但是并没有公布其有效成份。中国专利申请CN 103882543A公开了通过溶胶-凝胶法合成了钠硼硅酸盐陶瓷粉体作为防螨和抗菌成分，用在热塑性高聚物基体的纤维中，主要的抗菌防螨机理是该粉体中负载了银，可以起到杀菌的作用；钠硼硅酸盐中含有的三氧化二硼、硼酸及钠盐会造成螨虫脱水，进而起到杀螨的作用。但是长期由胃肠道或皮肤吸收小量硼酸，可发生轻度消化道症状、皮炎、秃发以及肝肾损害，所以含有这类抗菌防螨剂的纤维并不适于直接与皮肤接触。

有机抗菌剂和防螨剂复配后通过溶液纺丝或者后整理可以获得抗菌防螨纤维。例如，中国专利申请CN 1995498A将季铵盐苯扎溴铵、苯扎氯铵和除虫菊酯等有机药物配制成溶液按照0.1％-2％的比例与粘胶混合后纺丝。中国专利申请CN 101067242A将季铵盐或季鏻盐抗菌聚合物、克螨特、唑螨酯等抗菌杀螨药物溶解到纤维素纺丝原液中再纺出纤维。不过，有机抗菌剂和防螨剂较少通过熔融纺丝添加到合成纤维中，主要原因是它们的耐热性较差，在较低温度下就开始挥发和分解，无法满足聚合物熔融加工的温度要求。另外，大部分的杀菌剂和防螨剂属于农药范畴，它们的安全性也引起人们的担忧。

丁香酚或异丁香酚是一种从植物中提取的天然产物，具有很强的杀菌效果，也具有很强的杀螨和驱螨的作用。中国专利CN1718005A公开了从植物中提取丁香酚，并且通过实验证明丁香酚类的化合物可以达到同阿维菌素、伊维菌素等剧毒化学类似的杀螨活性，低毒环保，对人畜无害。中国专利CN 101590287B中将丁香酚用作一种伤口填料中的抗菌剂，实验表明含有0.5％丁香酚的水凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和白色念球菌及他们混合菌都有强烈的杀灭作用。不过与其他有机抗菌剂和防螨剂一样，丁香酚或异丁香酚的耐热性较差，在100℃即开始大量挥发，无法通过熔融纺丝的方法制备含丁香酚或异丁香酚的抗菌防螨纤维。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的的目的是提供一种抗菌防螨纤维及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抗菌防螨纤维，包括以下按重量份计的原料：

优选地，所述的聚合物为适用于熔融纺丝的热塑性聚合物。

进一步优选地，所述的聚合物选自，但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯、聚乳酸等中的一种或一种以上。

优选地，所述的表面处理剂选自，但不限于，硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛偶联剂、硬脂酸、硬脂酸盐、二氧化钛、二氧化硅等中的一种或一种以上。

优选地，所述抗菌防螨纤维还包括助剂。

进一步优选地，所述助剂包括分散剂、抗氧剂等。

一种制备上述抗菌防螨纤维的方法，包括以下步骤：

(1)将丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌混合，经球磨机细化、过筛，得到复配抗菌防螨粉体；

(2)将表面处理剂加入到复配抗菌防螨粉体，对其进行表面包覆；

(3)将少量的聚合物与经步骤(2)表面包覆的复配抗菌防螨粉体、助剂混合均匀，熔融挤出造粒，得到复配抗菌防螨母粒；

(4)将余量的聚合物与复配抗菌防螨母粒、助剂混合均匀，经熔融纺丝，制得抗菌防螨纤维。

其中制备复配抗菌防螨母粒中所用的助剂与聚合物与复配抗菌防螨母粒熔融纺丝时所用的助剂相同。

优选地，步骤(1)中得到的复配抗菌防螨粉体的平均粒径小于1.2μm；步骤(2)中得到的经表面包覆的复配抗菌防螨粉体的平均粒径小于3μm。

优选地，步骤(3)中得到的复配抗菌防螨母粒中的聚合物含量为40％～90％。

另一种制备上述抗菌防螨纤维的方法，包括以下步骤：

(1)将丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌混合，经球磨机细化、过筛，得到复配抗菌防螨粉体；

(2)将表面处理剂加入到复配抗菌防螨粉体，对其进行表面包覆；

(3)将聚合物与经步骤(2)表面包覆的复配抗菌防螨粉体、助剂混合均匀，熔融纺丝，制得抗菌防螨纤维。

优选地，步骤(1)中得到的复配抗菌防螨粉体的平均粒径小于1.2μm；步骤(2)中得到的经表面包覆的复配抗菌防螨粉体的平均粒径小于3μm。

本发明中采用熔融挤出法制备复配抗菌防螨母粒的工艺、设备和添加的助剂的种类和含量，以及采用熔融纺丝法制备抗菌防螨纤维的工艺、设备和添加的助剂的种类和含量，与所选用的聚合物的现有工艺与设备相同。

丁香酚和异丁香酚是一种液体有机化合物，具有优异的杀菌和杀螨能力，由于其沸点较低且在聚合物基体中难以均匀分散，因此，采用在聚合物中直接添加丁香酚和/或异丁香酚，通过熔融纺丝的方法制备抗菌防螨纤维的抗菌防螨性能较差。氧化锌是一种具有一定杀菌能力的无机化合物，广泛应用于聚合物材料中，但在聚合物中直接添加氧化锌经熔融纺丝的方法制备的抗菌防螨纤维基本不具备抗菌效果。

在本发明中，通过丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌的复配，利用丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌间的化学相互作用，显著提高丁香酚和/或异丁香酚的热稳定性；利用丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌间的协同作用，显著提高其抗菌防螨效果；利用表面处理剂对丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌的复配抗菌防螨粉体进行表面包覆，一方面提高复配抗菌防螨粉体在聚合物中的分散性，另一方面赋予其缓释特性，显著提高所制备纤维的抗菌防螨效果的持久性能。经测试表明，采用此制备方法制得的抗菌防螨纤维即使在水洗50次后，仍然能够保持优良的抗菌防螨性能。

本发明的有益效果

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)选用从植物中提取的低毒环保、对人畜无害，且具有很强杀菌、杀螨和驱螨作用的丁香酚或异丁香酚天然产物作为本发明的有机防螨剂，克服了现有的有机防螨剂如阿维菌素、伊维菌素等高毒性的问题；

(2)通过丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌的复配，利用丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌间的化学相互作用，显著提高丁香酚和/或异丁香酚的热稳定性，克服了丁香酚或异丁香酚的耐热性较差，在100℃即开始大量挥发，无法通过熔融纺丝的方法制备含丁香酚或异丁香酚的抗菌防螨纤维的显著不足；

(3)利用丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌间的协同作用，显著提高其抗菌防螨效果；

(4)利用表面处理剂对丁香酚和/或异丁香酚与氧化锌的复配抗菌防螨粉体进行表面包覆，一方面提高其在聚合物中的分散性，另一方面赋予其缓释特性，显著提高所制备纤维的抗菌防螨效果的持久性能。

附图说明

图1是氧化锌、丁香酚和丁香酚-氧化锌复配抗菌防螨剂的红外谱图；

图2是氧化锌、丁香酚和丁香酚-氧化锌复配抗菌防螨剂的热失重曲线图。

具体实施例

下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于以下所列举的具体实施方式。

实施例1一种抗菌防螨聚丙烯纤维的制备

(1)制备抗菌防螨聚丙烯纤维的配方如下(重量份)：

(2)抗菌防螨聚丙烯纤维的制备包括以下步骤：

步骤1：称取有机防螨剂异丁香酚0.05份(重量)和无机抗菌剂氧化锌1.00份(重量)，加入到高速混合机高速搅拌，混合均匀后，经行星式球磨机研磨细化，过筛，制得平均粒径为1.18μm的异丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤2：将细化后的异丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体置于高速混合机中，在搅拌混合过程中加入0.09份(重量)硅烷偶联剂KH-570对其进行表面包覆改性处理，制得平均粒径为2.75μm表面包覆的异丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤3：称取100份(重量)聚丙烯与步骤2所得的表面包覆异丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体，在100℃下干燥1小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得抗菌防螨聚丙烯纤维，其抗菌防螨性能见表1。

实施例2一种抗菌防螨尼龙6纤维的制备

(1)制备抗菌防螨尼龙6纤维的配方如下(重量份)：

(2)抗菌防螨尼龙6纤维的制备包括以下步骤：

步骤1：称取有机防螨剂丁香酚0.25份(重量)和异丁香酚0.25份(重量)和无机抗菌剂氧化锌2.50份(重量)，加入到高速混合机高速搅拌，混合均匀后，经行星式球磨机研磨细化，过筛，制得平均粒径为1.12μm的(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤2：将细化后的(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨粉体置于高速混合机中，在搅拌混合过程中加入0.10份(重量)硅烷偶联剂KH-550和0.05份(重量)二氧化钛对其进行表面包覆改性处理，制得3.15份(重量)平均粒径为2.25μm的表面包覆(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤3：称取7.35份(重量)尼龙6与3.15份(重量)步骤2所得的表面包覆(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨粉体，在100℃下干燥1小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，熔融挤出造粒，制得10.5份(重量)(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨母粒，该母粒中尼龙6含量70％；

步骤4：称取92.65份(重量)尼龙6与10.50份(重量)步骤3所得的表面包覆(丁香酚+异丁香酚)/氧化锌复配抗菌防螨母粒，在120℃下干燥2小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得抗菌防螨尼龙6纤维，其抗菌防螨性能见表1。

实施例3一种抗菌防螨聚乙烯纤维的制备

(1)制备抗菌防螨聚乙烯纤维的配方如下(重量份)：

(2)抗菌防螨聚乙烯纤维的制备包括以下步骤：

步骤1：称取有机防螨剂丁香酚0.25份(重量)和无机抗菌剂氧化锌4.00份(重量)，加入到高速混合机高速搅拌，混合均匀后，经行星式球磨机研磨细化，过筛，制得平均粒径为1.05μm的丁香酚/氧化锌的复配抗菌防螨粉体；

步骤2：将细化后的丁香酚/氧化锌的复配抗菌防螨粉体置于高速混合机中，在搅拌混合过程中加入0.30份(重量)钛酸酯偶联剂对其进行表面包覆改性处理，制得4.55份(重量)平均粒径为1.75μm的表面包覆的丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤3：称取3.03份(重量)聚乙烯与4.55份(重量)步骤2所得的表面包覆的丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体，在100℃下干燥1小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，熔融挤出造粒，制得7.58份(重量)丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨母粒，该母粒中聚乙烯含量40％；

步骤4：称取96.97份(重量)聚乙烯与7.58份(重量)步骤3所得的表面包覆丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨母粒，在100℃下干燥1小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得抗菌防螨聚乙烯纤维，其抗菌防螨性能见表1。

实施例4一种抗菌防螨聚酯纤维的制备

(1)制备抗菌防螨聚酯纤维的配方如下(重量份)：

(2)抗菌防螨聚酯纤维的制备包括以下步骤：

步骤1：称取有机防螨剂丁香酚0.10份(重量)和无机抗菌剂氧化锌0.50份(重量)，加入到高速混合机高速搅拌，混合均匀后，经行星式球磨机研磨细化，过筛，制得平均粒径为1.1μm的丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤2：将细化后的丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体置于高速混合机中，在搅拌混合过程中加入0.01份(重量)二氧化硅对其进行表面包覆改性处理，制得0.61份(重量)平均粒径为1.55μm表面包覆的丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体；

步骤3：称取5.49份(重量)聚酯与0.61份(重量)步骤2所得的表面包覆丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨粉体，在120℃下干燥2小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，熔融挤出造粒，制得6.10份(重量)丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨母粒，该母粒中聚酯含量90％；

步骤4：称取94.51份(重量)聚酯与6.10份(重量)步骤3所得的表面包覆丁香酚/氧化锌复配抗菌防螨母粒，在120℃下干燥2小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得抗菌防螨聚酯纤维，其抗菌防螨性能见表1。

对比例1一种聚丙烯纤维的制备

(1)制备聚丙烯纤维的配方如下(重量份)：

聚丙烯 100

异丁香酚 0.05

(2)聚丙烯纤维的制备包括以下步骤：

称取100份(重量)聚丙烯与0.05份的异丁香酚，在100℃下干燥1小时后与分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得聚丙烯纤维，其抗菌防螨性能见表1。

对比例2一种聚丙烯纤维的制备

(1)制备聚丙烯纤维的配方如下(重量份)：

聚丙烯 100

氧化锌 1.00

硅烷偶联剂KH-570 0.09

(2)聚丙烯纤维的制备包括以下步骤：

步骤1：称取无机抗菌剂氧化锌1.00份(重量)，经行星式球磨机研磨细化，过筛，制得平均粒径为1.18μm的氧化锌粉体；

步骤2：将细化后的氧化锌置于高速混合机中，在搅拌混合过程中加入0.09份(重量)硅烷偶联剂KH-570对其进行表面包覆改性处理，制得平均粒径为2.75μm表面包覆的氧化锌粉体；

步骤3：称取100份(重量)聚丙烯与步骤2所得的表面包覆氧化锌粉体，在100℃下干燥1小时后与助剂如分散剂、抗氧剂等混合均匀，然后加到熔融纺丝机中纺丝，制得聚丙烯纤维，其抗菌防螨性能见表1。

纤维的抗菌防螨性能的测定

实施例1至实施例4所制备的抗菌防螨纤维纺成织物以及对比例1-2所制备的纤维纺成织物的抗菌性能和防螨性能分别按照GB/T24253-2009《纺织品防螨性能的评价》和FZ/T73023-2006《抗菌针织品》进行测定，所得结果如表1所示：

表1实施例1-4和对比例1-2所制备纤维的抗菌防螨性能测试结果

实施例1-4的结果说明添加复配抗菌防螨剂后赋予了纤维出色的抗菌防螨性能。在水洗50次以后，织物仍然能够保持较好的抗菌防螨性能。对比例1的结果是由于在聚丙烯的熔融纺丝过程中，异丁香酚被挥发所致。对比例2在不添加丁香酚或异丁香酚，只以氧化锌作为抗菌防螨剂的情形下，抗菌防螨效果显著较低。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，不作为限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。