本发明属于功能纺织纤维技术领域，具体涉及一种环保抗菌纤维素纤维的制备方法。
背景技术
纤维素纤维作为常用的化学纤维制品，具有可再生、吸湿性好，穿着较为舒适等特点，但随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，对抗菌织物的要求日益增加。
抗菌纤维制品的抗菌效果的优劣与其所使用的抗菌剂密切相关。抗菌剂主要分为三大类，即天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂。有机抗菌剂杀菌速度快、杀菌能力强，但对人体安全有副作用，易产生耐药性，且时效性差、不耐高温；天然抗菌剂安全无毒，但存在加工困难、耐热性差、使用寿命短等缺点，且抗菌效果相对较差；无机抗菌剂应用最广泛的主要有银系、铜系、钛系等，但银离子属于重金属离子，对人体有较大危害，在美国已禁用，铜带有颜色，不利于织物的染色加工，钛系必须在光照条件下才具有抗菌性，而氧化锌作为一种白色、安全环保的无机抗菌剂，具有短期高效、长期缓释的特性，在抗菌纤维制品应用中日益受到人们的重视。发明专利cn104928799a公开了一种可持续抗菌的纳米氧化锌海藻纤维的制备方法，其先以海藻酸钠粉末与纳米氧化锌粉末混合均匀；加入蒸馏水、超声分散均匀，制成海藻酸钠基纳米氧化锌胶体；再在上述胶体中加入足量的纤维级海藻酸钠粉末，制备出纺丝溶液；后经湿法纺丝等步骤制得纳米氧化锌海藻纤维成品，所制备出的纳米氧化锌海藻纤维抗菌效果明显。
发明专利cn1442518a公开了一种含纳米粒子的抗菌纤维的制造方法。本发明所用纳米粒子为经过粉碎加工所得的天然矿石，如沸石、奇冰石，其粒径为100～300nm，也可以为合成的金属氧化物，如氧化锌、氧化钛、氧化亚铜和金属硫化物，如硫化铜、硫化亚铜、硫化铬、硫化亚铁等，其粒径为5～150nm。发明专利cn1401831a公开了一种含有纳米粉末材料的功能性人造棉，它是将具有相关功能的纳米粉末材料均匀混合在人造粘胶溶液载体中，经喷丝等处理而形成的对人体肌肤具有调节作用的功能性人造粘胶纤维，其抗菌活性组分为粒径小于100nm的天然电气石粉末以及氧化锌粉末。这两篇专利中的纳米粒子均是以粉末的形式加入纺丝原液中，并且专利中未提及对纳米氧化锌粒子进行任何保护与分散，因此，纳米粒子在粘胶中存在不稳定、团聚与分散不均匀的问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是要克服上述现有技术的不足之处，提供一种新型环保抗菌纤维素纤维的制备方法，使得纳米粒子稳定、分散均匀。
采用的技术方法为：
一种环保抗菌纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机改性氧化锌分散液
将分散剂加入到质量含量5～20％的纳米氧化锌水分散液中，分散剂与氧化锌的质量配比为1：10～1：1，超声10～20分钟后，加热到60～80℃，搅拌反应4～8h后，得到有机改性氧化锌分散液；所述的分散剂为石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚氧乙烯脂肪醇醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、十二烷基二苯醚二磺酸钠、硬脂酸、水性硬脂酸中的一种或两种以上混合物；所述的氧化锌粒径100～500nm。所述的水性硬脂酸为均匀稳定的分散液体系，可采用表面活性剂、硬脂酸等在一定条件下制备，也可外购。
(2)制备增稠剂分散液
向沸水里缓慢加入增稠剂，增稠剂与水的质量配比为1：20～1：90，不断搅拌直至完全溶解，得到增稠剂分散液；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
(3)制备纳米氧化锌抗菌浆料
在快速搅拌下，将有机改性氧化锌分散液倒入增稠剂分散液中，混合均匀后自然冷却到室温，得到纳米氧化锌抗菌浆料；
(4)制备环保抗菌纤维素纤维
将纳米氧化锌抗菌浆料与纺丝粘胶原液按1：20～1：5的质量配比在纺前注射设备中连续共混，在静态混合器中混合均匀后，再经计量泵计量后流经喷丝头，并进入凝固浴进行纺丝，经牵伸、切断、一次水洗、脱硫、二次水洗、漂白、三次水洗、酸洗、终水洗、上油、脱水、烘干，制得环保抗菌纤维素纤维成品。
进一步的，步骤(4)中所述的凝固浴，包括100～110g/l硫酸、320～340g/l硫酸钠和7～10g/l硫酸锌；纺丝速度为45～65m/min。所述的脱硫，使用的脱硫剂为质量浓度6～7g/l的氢氧化钠溶液；酸洗步骤采用的酸液为乳酸；上油所使用的油剂为竹本5346，所述油剂加入量为5～6g/l，在上油的同时加入质量浓度为20％的双氧水漂白剂，加入量为0.1～0.25g/l。
本发明通过纺前注射将具有表面包覆且分散均匀的纳米氧化锌抗菌浆料与纺丝粘胶原液共混均匀，经湿法纺丝、后处理得到一种新型环保抗菌纤维素纤维。所得纤维中氧化锌抗菌剂占纤维的质量分数为0.5～5％，其对金黄色葡萄球菌及对大肠杆菌的抑菌率≥99％、干断裂强度≥2.5cn/dtex、干断裂伸长率≥20％，纤度为1.3dtex～1.7dtex，长度为32～40mm。
本发明的有益效果是：
(1)采用新型、安全环保的纳米氧化锌作为抗菌剂，所制备的纤维抗菌性能优异、耐洗涤性好，疵点含量和残硫含量少，符合可持续发展要求。
(2)对纳米氧化锌粒子采用层层包覆技术和分散手段，较好地解决了纳米氧化锌在体系中均匀分散并稳定存在于纺丝液中的技术难题，进而保证最终的抗菌纤维素纤维产品质量均匀稳定。
(3)在纤维素纺丝原液中添加氧化锌抗菌剂，可以适当降低凝固浴中硫酸锌的消耗，降低了生产成本。
(4)该制备方法成本低、工艺简单，适合工业化生产。
具体实施方案：
下面结合具体实施事例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种环保抗菌纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机改性氧化锌分散液
将分散剂加入到质量含量10％的纳米氧化锌水分散液中，分散剂与氧化锌的质量配比为1：10，超声10分钟后，加热到60℃，搅拌反应4h后，得到有机改性氧化锌分散液；所述的分散剂为水性硬脂酸；所述的氧化锌粒径100～500nm。
(2)制备增稠剂分散液
向沸水里缓慢加入增稠剂，增稠剂与水的质量配比为1：20，不断搅拌直至完全溶解，得到增稠剂分散液；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
(3)制备纳米氧化锌抗菌浆料
在快速搅拌下，将有机改性氧化锌分散液倒入增稠剂分散液中，混合均匀后自然冷却到室温，得到纳米氧化锌抗菌浆料；
(4)制备环保抗菌纤维素纤维
将纳米氧化锌抗菌浆料与纺丝粘胶原液按1：20～1：5的质量配比在纺前注射设备中连续共混，在静态混合器中混合均匀后，再经计量泵计量后流经喷丝头，并进入凝固浴进行纺丝，经牵伸、切断、一次水洗、脱硫、二次水洗、漂白、三次水洗、酸洗、终水洗、上油、脱水、烘干，制得环保抗菌纤维素纤维成品。
所述的凝固浴由110g/l硫酸、320g/l硫酸钠和10g/l硫酸锌组成，纺丝速度为60m/min。其中，脱硫过程使用的脱硫剂为质量浓度6g/l的氢氧化钠溶液，酸洗步骤采用的酸液为乳酸，上油所使用的邮剂为竹本5346，所述油剂加入量为5g/l，在上油的同时加入质量浓度为20％的双氧水漂白剂，加入量为0.25g/l。
实施例2
一种环保抗菌纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机改性氧化锌分散液
将分散剂加入到质量含量6％的纳米氧化锌水分散液中，分散剂与氧化锌的质量配比为1：6，超声15分钟后，加热到70℃，搅拌反应8h后，得到有机改性氧化锌分散液；所述的分散剂为聚氧乙烯脂肪醇醚和硬脂酸，其质量配比为1：20；所述的氧化锌粒径100～500nm。
(2)制备增稠剂分散液
向沸水里缓慢加入增稠剂，增稠剂与水的质量配比为1：50，不断搅拌直至完全溶解，得到增稠剂分散液；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
(3)制备纳米氧化锌抗菌浆料
在快速搅拌下，将有机改性氧化锌分散液倒入增稠剂分散液中，混合均匀后自然冷却到室温，得到纳米氧化锌抗菌浆料；
(4)制备环保抗菌纤维素纤维
将纳米氧化锌抗菌浆料与纺丝粘胶原液按1：15的质量配比在纺前注射设备中连续共混，在静态混合器中混合均匀后，再经计量泵计量后流经喷丝头，并进入凝固浴进行纺丝，经牵伸、切断、一次水洗、脱硫、二次水洗、漂白、三次水洗、酸洗、终水洗、上油、脱水、烘干，制得环保抗菌纤维素纤维成品。
所述的凝固浴，包括100g/l硫酸、330g/l硫酸钠和9g/l硫酸锌；纺丝速度为65m/min。所述的脱硫，使用的脱硫剂为质量浓度7g/l的氢氧化钠溶液；酸洗步骤采用的酸液为乳酸；上油所使用的油剂为竹本5346，所述油剂加入量为5g/l，在上油的同时加入质量浓度为20％的双氧水漂白剂，加入量为0.1g/l。
实施例3
一种环保抗菌纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备有机改性氧化锌分散液
将分散剂加入到质量含量20％的纳米氧化锌水分散液中，分散剂与氧化锌的质量配比为1：2，超声10分钟后，加热到80℃，搅拌反应8h后，得到有机改性氧化锌分散液；所述的分散剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠和硬脂酸，其质量配比为1：25；所述的氧化锌粒径100～500nm。
(2)制备增稠剂分散液
向沸水里缓慢加入增稠剂，增稠剂与水的质量配比为1：80，不断搅拌直至完全溶解，得到增稠剂分散液；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠。
(3)制备纳米氧化锌抗菌浆料
在快速搅拌下，将有机改性氧化锌分散液倒入增稠剂分散液中，混合均匀后自然冷却到室温，得到纳米氧化锌抗菌浆料；
(4)制备环保抗菌纤维素纤维
将纳米氧化锌抗菌浆料与纺丝粘胶原液按1：8的质量配比在纺前注射设备中连续共混，在静态混合器中混合均匀后，再经计量泵计量后流经喷丝头，并进入凝固浴进行纺丝，经牵伸、切断、一次水洗、脱硫、二次水洗、漂白、三次水洗、酸洗、终水洗、上油、脱水、烘干，制得环保抗菌纤维素纤维成品。
所述的凝固浴，包括100g/l硫酸、340g/l硫酸钠和10g/l硫酸锌；纺丝速度为55m/min。所述的脱硫，使用的脱硫剂为质量浓度7g/l的氢氧化钠溶液；酸洗步骤采用的酸液为乳酸；上油所使用的油剂为竹本5346，所述油剂加入量为5g/l，在上油的同时加入质量浓度为20％的双氧水漂白剂，加入量为0.15g/l。
以上实施例所得的产品的规格为1.33dtex×38mm的抗菌粘胶短纤。该短纤的干断裂强度为2.5cn/dtex、湿断裂强度为1.1cn/dtex、干断裂伸长率为21.4％；含油率为0.27％；产品回潮率控制在13％；疵点含量≤1.5mg/100g；残硫含量≤5mg/100g；白度≥85％。采用《gb/t20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价》方法，对白色氧化锌抗菌粘胶纤维样品进行检测，结果表明送检氧化锌抗菌粘胶纤维样品对金黄色葡萄球菌及对大肠杆菌的抗菌率均达到99％以上。