本发明属于化学纤维技术领域，尤其是涉及一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维。
背景技术：
聚丙烯腈外观蓬松，手感柔软，具有良好的耐光、耐气候、其弹性和保暖性，具有“人造羊毛”之称。在我国毛纺及人造毛皮所用原料中聚丙烯腈占最主要地位。聚丙烯腈的优良性能使其在服装、服饰、产业三大领域有广泛的应用。聚丙烯腈纤维根据不同的用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
随着人们对室内、床上用品以及服装功能化要求的提高，具有抗菌性的聚丙烯腈纤维的开发也成为热点。抗菌聚丙烯腈纤维的制备方法主要有两种。一种是在聚丙烯腈纤维形成后对其进行抗菌处理，主要是借助于粘合剂的作用使抗菌剂粘附至纤维表面，所制备的聚丙烯腈纤维虽有较好的抗菌性能，但由于粘合剂易老化或受摩擦作用而脱落，使得在使用过程中抗菌效果大打折扣，使用周期大大较短；另一种是将抗菌粉末与纺丝液共混纺丝而获得具有抗菌性的聚丙烯腈纤维，但由于纤维的抗菌性主要体现在抗菌物质与细菌直接接触而发挥作用，然而该方法所制备的抗菌聚丙烯腈纤维中抗菌粉末主要分布在纤维内部，纤维表面分布较少，且抗菌粉末难以在固态纤维内部迁移，抗菌粉末的有效使用率较低。
由上可知，提高抗菌粉末的有效利用率，开发具有耐久性抗菌性的抗菌聚丙烯腈纤维有着广阔的市场前景。
技术实现要素：
为克服当前抗菌粉末有效利用率较低，耐久性抗菌性聚丙烯腈纤维开发不足的问题，本发明提供一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维。
本发明是通过以下技术实现的：
一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，所述耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，所述芯层为聚丙烯腈，所述皮层为抗菌层，该耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤如下：
1)聚丙烯腈纺丝原液的准备：将通过溶液聚合法所制得的聚丙烯腈聚合液经过脱单体、混合、脱泡、过滤，得到聚丙烯腈纺丝原液(1)；
2)抗菌粉末准备：利用机械球磨仪将抗菌剂球磨至10000～15000目，即得抗菌粉末；
3)纺丝：聚丙烯腈纺丝原液(1)由喷丝板(2)挤出，进入纺丝甬道(5)，携带有抗菌粉末的热空气由入风口(4)、多孔板(3)吹入纺丝甬道(5)，由出风口(6)吹出，在热空气流动过程中，抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝原液(1)表面；随后，表面粘附有抗菌粉末的聚丙烯腈纺丝原液(1)被引入凝固浴(7)中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原丝；
4)清洗与收集：抗菌聚丙烯腈原丝经导丝辊(8)引入清水浴(9)水洗、干燥辊筒(10)干燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纤维(11)。
传统的聚丙烯腈纺丝工艺为湿法纺丝，即聚丙烯腈纺丝原液由喷丝板直接进入凝固浴中进行固化成丝。有别于传统的聚丙烯腈湿法纺丝过程，本发明在喷丝板与凝固浴中间特别增加了纺丝甬道，其长度为25～35厘米，纺丝通道上配置入风口与出风口，在该纺丝甬道区域可以完成聚丙烯腈的抗菌功能改性。
有别于传统的抗菌粉末直接加入纺丝液的方法，本发明利用热空气的携带作用，将抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝液的表面，在与表层聚丙烯腈纺丝液的共混下，使抗菌粉末均匀分布在聚丙烯腈纺丝液的表层，经凝固浴的固化所得抗菌聚丙烯腈纤维为皮芯结构，芯层与普通聚丙烯腈纤维基础一致，而皮层则为抗菌层。与传统的抗菌粉末与纺丝液共混纺丝制得聚丙烯腈纤维材料相比，本发明可使用较少的抗菌粉末量，并起到较好的抗菌效果。
本发明所制得的聚丙烯腈纤维的机械性能与普通聚丙烯腈纤维相似，抗菌粉末在聚丙烯腈纤维表面分布较均匀，其厚度主要取决于热空气中抗菌粉末的浓度及气流速度，较高抗菌粉末浓度、通气量则有助于取得更好抗菌效果的聚丙烯腈纤维。
优选地，所述纺丝甬道(5)的长度为25～35厘米。
优选地，所述热空气的温度为60～70℃，通气量为0.5～1.5m3/min。
优选地，热空气中抗菌粉末的浓度为200～1000mg/l。
优选地，所述抗菌剂为银离子抗菌剂、铜离子抗菌剂、镍离子抗菌剂、锌离子抗菌剂和铅离子抗菌剂中的一种或几种。
优选地，所述凝固浴(7)为100～110g/l硫氢酸钠水溶液，温度为6～15℃。
优选地，所述聚丙烯腈纺丝原液(1)包括如下组成：聚丙烯腈13～15重量份，硫氢酸钠40～45重量份，去离子水40～47重量份。
优选地，所述聚丙烯腈的数均分子量为80000～120000。
优选地，所述聚丙烯腈纺丝原液(1)的温度为36～38℃。
传统上聚丙烯腈纺丝原液中聚丙烯腈的数均分子量一般控制在50000～100000，在本发明中，发明人所采用的聚丙烯腈的数均分子量为80000～120000。数均分子量的提高利于提高了纺丝液的粘度，纺丝液粘度的提高有利于抗菌粉末准备在纺丝液表面的粘附与表层的固定。
本发明的有益效果在于：利用热空气的携带作用，将抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝液的表面，在与表层聚丙烯腈纺丝液的共混下，使抗菌粉末均匀分布在聚丙烯腈纺丝液的表层，所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有较好的抗菌牢度、抗菌效果，使用周期较长的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中，1-聚丙烯腈纺丝原液，2-喷丝板，3-多孔板，4-入风口，5-纺丝甬道，6-出风口，7-凝固浴，8-导丝辊，9-清水浴，10-干燥辊筒，11-耐久性抗菌聚丙烯腈纤维。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，芯层为聚丙烯腈，皮层为抗菌层，结合图1，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤说明如下：
1)聚丙烯腈纺丝原液的准备：将通过溶液聚合法所制得的聚丙烯腈聚合液经过脱单体、混合、脱泡、过滤，得到聚丙烯腈纺丝原液1；该聚丙烯腈纺丝原液1包括如下组成：聚丙烯腈(数均分子量约为80000)13kg，硫氢酸钠40kg，去离子水47kg；聚丙烯腈纺丝原液1的温度为36℃；
2)抗菌粉末准备：利用机械球磨仪将1kg银离子抗菌剂(市售)球磨至10000目，即得银离子抗菌粉末；
3)纺丝：聚丙烯腈纺丝原液1由喷丝板2挤出，进入纺丝甬道5，携带有银离子抗菌粉末的热空气由入风口4、多孔板3进入长度为25厘米的纺丝甬道5，由出风口6吹出，吹入纺丝甬道5的热空气的温度为60℃，通气量为0.5m3/min，热空气中银离子抗菌粉末的浓度为200mg/l；在热空气流动过程中，银离子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝原液1表面；随后，表面粘附有银离子抗菌粉末的聚丙烯腈纺丝原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原丝；凝固浴7为100g/l硫氢酸钠水溶液，温度为6℃；
4)清洗与收集：抗菌聚丙烯腈原丝经导丝辊8引入清水浴9水洗、干燥辊筒10干燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纤维11。
根据gb/t20944-2007《纺织品抗菌性能的评价》标准就耐久性抗菌聚丙烯腈纤维对格兰氏阴性菌与格兰氏阳性菌的抗菌能力测试，本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
采用gb/t3921-2008《纺织品色牢度耐皂洗色牢度》对耐久性抗菌聚丙烯腈纤维进行标准洗涤5次后，测得耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
由以上数据可知本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有良好的抗菌性以及持久性。
实施例2
一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，芯层为聚丙烯腈，皮层为抗菌层，结合图1，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤说明如下：
1)聚丙烯腈纺丝原液的准备：将通过溶液聚合法所制得的聚丙烯腈聚合液经过脱单体、混合、脱泡、过滤，得到聚丙烯腈纺丝原液1；该聚丙烯腈纺丝原液1包括如下组成：聚丙烯腈(数均分子量约为120000)15kg，硫氢酸钠45kg，去离子水40kg；聚丙烯腈纺丝原液1的温度为38℃；
2)抗菌粉末准备：利用机械球磨仪将1kg镍离子抗菌剂(市售)球磨至15000目，即得镍离子抗菌粉末；
3)纺丝：聚丙烯腈纺丝原液1由喷丝板2挤出，进入纺丝甬道5，携带有镍离子抗菌粉末的热空气由入风口4、多孔板3进入长度为35厘米的纺丝甬道5，由出风口6吹出，吹入纺丝甬道5的热空气的温度为70℃，通气量为1.5m3/min，热空气中镍离子抗菌粉末的浓度为1000mg/l；在热空气流动过程中，镍离子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝原液1表面；随后，表面粘附有镍离子抗菌粉末的聚丙烯腈纺丝原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原丝；凝固浴7为110g/l硫氢酸钠水溶液，温度为15℃；
4)清洗与收集：抗菌聚丙烯腈原丝经导丝辊8引入清水浴9水洗、干燥辊筒10干燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纤维11。
根据gb/t20944-2007《纺织品抗菌性能的评价》标准就耐久性抗菌聚丙烯腈纤维对格兰氏阴性菌与格兰氏阳性菌的抗菌能力测试，本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
采用gb/t3921-2008《纺织品色牢度耐皂洗色牢度》对耐久性抗菌聚丙烯腈纤维进行标准洗涤5次后，测得耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
由以上数据可知本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有良好的抗菌性以及持久性。
实施例3
一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，芯层为聚丙烯腈，皮层为抗菌层，结合图1，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤说明如下：
1)聚丙烯腈纺丝原液的准备：将通过溶液聚合法所制得的聚丙烯腈聚合液经过脱单体、混合、脱泡、过滤，得到聚丙烯腈纺丝原液1；该聚丙烯腈纺丝原液1包括如下组成：聚丙烯腈(数均分子量约为100000)14kg，硫氢酸钠43kg，去离子水43kg；聚丙烯腈纺丝原液1的温度为37℃；
2)抗菌粉末准备：利用机械球磨仪将1kg锌离子抗菌剂(市售)球磨至13000目，即得锌离子抗菌粉末；
3)纺丝：聚丙烯腈纺丝原液1由喷丝板2挤出，进入纺丝甬道5，携带有锌离子抗菌粉末的热空气由入风口4、多孔板3进入长度为30厘米的纺丝甬道5，由出风口6吹出，吹入纺丝甬道5的热空气的温度为65℃，通气量为1.0m3/min，热空气中锌离子抗菌粉末的浓度为800mg/l；在热空气流动过程中，锌离子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝原液1表面；随后，表面粘附有锌离子抗菌粉末的聚丙烯腈纺丝原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原丝；凝固浴7为105g/l硫氢酸钠水溶液，温度为10℃；
4)清洗与收集：抗菌聚丙烯腈原丝经导丝辊8引入清水浴9水洗、干燥辊筒10干燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纤维11。
根据gb/t20944-2007《纺织品抗菌性能的评价》标准就耐久性抗菌聚丙烯腈纤维对格兰氏阴性菌与格兰氏阳性菌的抗菌能力测试，本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
采用gb/t3921-2008《纺织品色牢度耐皂洗色牢度》对耐久性抗菌聚丙烯腈纤维进行标准洗涤5次后，测得耐久性抗菌聚丙烯腈纤维的金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.9％，大肠肝菌的抑菌率为99.9％。
由以上数据可知本实施例所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有良好的抗菌性以及持久性。