一种抗菌复合型功能纤维及其制备方法与流程

本发明涉及聚酯纤维生产
技术领域：
，更具体地说，涉及一种抗菌复合型功能纤维及其制备方法。
背景技术：
：空气负离子是对人体健康非常有益的一种物质。人体吸入一定浓度的负离子空气能够调节神经系统功能，促进血液循环，从而使人精力充沛。电气石也叫托玛琳，是含多种元素的天然矿物，主要成分有镁、铝、铁、硼等10多种对人体有利的微量元素。由于它是一种结构特殊的极性结晶体，自身能长期产生电离子，并永久释放空气负离子和远红外线，因此已经广泛应用于纤维材料功能改性中，使得经过改性的纤维也具备释放负离子和远红外功能。将上述纤维材料制成纺织品，则相应的纺织品具备释放负离子和远红外的保健功能。负离子功能的纺织品制造技术分为两类：一类是通过浸渍、涂层、印刷等方式，将负离子添加剂固定在纺织品上，制成负离子功能纺织品；另一类是在纤维的制造过程中加入负离子添加剂，通过功能母粒法、复合纺丝等方式生产出具有负离子释放功能的人造纤维或混纺纱线，再将其制成相应的负离子功能纺织品。电气石粉具有强极性，不易在非极性或极性较小的物质中分散。在添加电气石粉制备负离子聚酯纤维的过程中，如果不对电气石粉进行任何修饰，会引起电气石粉显著的凝聚，最终造成纺丝成形困难、电气石粉在纤维中分布不匀、混合效果差等问题。为了解决上述问题，需要制备负离子释放性能优良，同时适于聚酯纤维纺丝的复合型聚酯纤维。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗菌复合型功能纤维制备方法，改善了电气石粉的分散稳定性，能够制得均匀、稳定地含有电气石粉的复合型功能纤维，并使得该聚酯纤维具有抗菌、释放负离子和远红外等复合功能。本发明的另一个目的在于提供一种由上述制备方法制得的抗菌复合型功能纤维。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗菌复合型功能纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)制备改性电气石粉：取18～25质量份电气石粉、45～60质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、5～8质量份硅烷偶联剂混匀，研磨粉碎，制成电气石料ⅰ；取0.8～2.0质量份过氧化物引发剂，加入100质量份所述电气石料ⅰ中混匀，制得电气石料ⅱ；取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液，在氮气环境中，加入所述电气石料ⅱ进行反应，反应结束后收集固体沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉；(2)制备复合粉：取10～15质量份所述改性电气石粉、8～12质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.1～0.5质量份偶联剂和1.5～2.5质量份聚乙烯蜡加入20～40质量份的乙二醇中搅拌反应，结束后干燥，研磨粉碎，制得复合粉；(3)制备复合型功能纤维：在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、50～60质量份的乙二醇、200～300ppm催化剂、400～500ppm稳定剂以及1～5质量份所述复合粉进行缩聚反应，反应结束后制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。进一步地，包括以下步骤：(1)制备改性电气石粉：取18～25质量份电气石粉、45～60质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、5～8质量份硅烷偶联剂混匀，研磨粉碎，制成电气石料ⅰ；取0.8～2.0质量份过氧化物引发剂，加入100质量份所述电气石料ⅰ中混匀，制得电气石料ⅱ；取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液，在氮气环境中，恒温水浴加热至40℃，再加入所述电气石料ⅱ，500～550rpm搅拌反应30min；升温至65℃，200～300rpm搅拌反应2h；继续升温至85℃，200～300rpm搅拌反应3h，反应结束后收集固体沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉；(2)制备复合粉：取10～15质量份所述改性电气石粉、8～12质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.1～0.5质量份偶联剂和1.5～2.5质量份聚乙烯蜡加入20～40质量份乙二醇中，在60～65℃条件下搅拌60min，干燥，研磨粉碎，制得复合粉；(3)制备复合型功能纤维：在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、50～60质量份的乙二醇、200～300ppm催化剂和400～500ppm磷酸酯类稳定剂，搅拌均匀后先在240～265℃下反应60min，升温至265～275℃继续反应2h，然后加入1～5质量份所述复合粉，在真空度50～100pa下，温度275～285℃反应3～5h，反应结束后经铸带、冷却、切粒制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。进一步地，所述步骤(1)中制得改性电气石粉之后，还包括：将所述改性电气石粉加入到浓度为2～3g/ml的zncl2水溶液中搅拌，静置，弃掉沉淀；混悬溶液过滤，滤饼再用水多次洗涤，干燥，研磨粉碎，完成改性电气石粉的精制。进一步地，所述步骤(3)中制得聚酯切片后，按100质量份聚酯切片和0.4～0.8质量份柠檬酸钠混合，再经过熔融共混工艺制得复合型功能纤维。进一步地，所述步骤(2)中制备复合粉包括：取5～15质量份所述改性电气石粉、8～12质量份纳米级远红外陶瓷粉、5～17质量份抗菌剂、0.1～0.5质量份偶联剂和1.5～2.5质量份聚乙烯蜡加入20～40质量份的乙二醇中搅拌反应，结束后干燥，研磨粉碎，制得复合粉。进一步地，所述抗菌剂为银系催化剂、锌系抗菌剂或铜系抗菌剂。进一步地，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯中预先混入相当于其质量5％的pet粉料。进一步地，所述过氧化物引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化月桂酰。进一步地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。本发明还提供一种抗菌复合型功能纤维，所述抗菌复合型功能纤维由上述制备方法制备而成。本发明提供的一种抗菌复合型功能纤维的制备方法，一方面利用甲基丙烯酸缩水甘油酯对电气石粉进行改性，有效降低电气石粉在纤维制备过程中的凝聚效应，增加了电气石粉分散稳定性；另一方面将抗菌剂、远红外发射剂偶联于改性电气石粉上，不仅能增强复合型纤维的抗菌和远红外功能，还有利于抗菌剂、远红外发射剂的分散。本发明还提供一种抗菌复合型功能纤维，该复合型纤维具备抗菌、释放负离子和远红外功能，并且其中的功能性粒子在纤维中分散均匀稳定，混合效果好，降低了后续的纺丝难度，拓宽了复合型纤维的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明一个实施例中抗菌复合型纤维的制备方法流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，图1为本发明一个实施例中抗菌复合型纤维的制备方法流程图。如图1所示，本发明提出了一种抗菌复合型功能纤维的制备方法，包括以下步骤：s10，制备改性电气石粉：取18～25质量份电气石粉、45～60质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、5～8质量份硅烷偶联剂混匀，研磨粉碎，制成电气石料ⅰ；取0.8～2.0质量份过氧化物引发剂，加入100质量份所述电气石料ⅰ中混匀，制得电气石料ⅱ；取200质量份水、100质量份浓度为100g/l的聚乙烯醇水溶液，在氮气环境中，加入所述电气石料ⅱ进行反应，反应结束后收集固体沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉。由电气石料ⅱ制得改性电气石粉的具体步骤为：取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液，在氮气保护下，恒温水浴加热至40℃，再加入所述电气石料ⅱ，500～550rpm搅拌反应30min；升温至65℃，200～300rpm搅拌反应2h；继续升温至85℃，200～300rpm搅拌反应3h，反应结束后收集固体沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉。其中，所述硅烷偶联剂为kh-550、kh-560、kh-570、kh-580或kh-590。优选地，所述硅烷偶联剂为kh-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)。所述过氧化物引发剂优选为过氧化二苯甲酰或过氧化月桂酰。s20，制备复合粉：取10～15质量份所述改性电气石粉、8～12质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.1～0.5质量份偶联剂和1.5～2.5质量份聚乙烯蜡加入20～40质量份乙二醇中，在60～65℃条件下搅拌60min，干燥，研磨粉碎，制得复合粉。其中，所述偶联剂优选为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂，更优选为铝酸酯偶联剂。s30，制备复合型功能纤维：在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、50～60质量份的乙二醇、200～300ppm催化剂、400～500ppm稳定剂以及1～5质量份所述复合粉进行缩聚反应，反应结束后制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。制备复合型功能纤维的具体步骤为：在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、50～60质量份的乙二醇、200～300ppm催化剂和400～500ppm稳定剂，搅拌均匀后先在240～265℃下反应60min，升温至265～275℃继续反应2h，然后加入1～5质量份所述复合粉，在真空度50～100pa下，温度275～285℃反应3～5h，反应结束后经铸带、冷却、切粒制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。其中，所述催化剂可以为缩聚反应常用的锑系催化剂，如三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑。稳定剂为磷酸酯类或亚磷酸脂类稳定剂。本发明还提供一种由上述方法制备而成的抗菌复合型功能纤维，该纤维具有抗菌、释放负离子和远红外的功能。为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种抗菌复合型功能纤维及其制备方法进行详细描述。实施例1s11制备改性电气石粉称取20质量份电气石粉、50质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、8质量份硅烷偶联剂加入研磨罐中搅拌均匀，利用球磨机研磨2h，制成电气石料ⅰ。称取0.8质量份过氧化二苯甲酰作为引发剂和100质量份所述电气石料ⅰ，搅拌混匀，制得电气石料ⅱ。称取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液加入三口烧瓶中，搅拌均匀并通入氮气保护，恒温水浴加热至40℃，再加入所述电气石料ⅱ，500～550rpm搅拌反应30min；升温至70℃，搅拌速度降至200～300rpm，反应2h；继续升温至80℃，200～300rpm搅拌反应3h，停止搅拌，静止，收集粘稠状沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉。s12制备复合粉称取10质量份所述改性电气石粉、8质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.2质量份铝酸酯偶联剂和2.0质量份聚乙烯蜡分散于35质量份的乙二醇中，在60～65℃条件下搅拌60min，干燥，用研磨机研磨粉碎2h，制得复合粉。s13制备复合型功能纤维在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、60质量份的乙二醇、300ppm催化剂和480ppm稳定剂，搅拌均匀后先在240～265℃下反应60min，升温至265～275℃继续反应2h，然后加入4质量份所述复合粉，在真空度50～100pa下，温度275～285℃反应3～5h，反应结束后经铸带、冷却、切粒制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。实施例2s21制备改性电气石粉称取25质量份电气石粉、60质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、6质量份硅烷偶联剂加入研磨罐中搅拌均匀，利用球磨机研磨2h，制成电气石料ⅰ。称取1.6质量份过氧化二苯甲酰作为引发剂和100质量份所述电气石料ⅰ，搅拌混匀，制得电气石料ⅱ。称取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液加入三口烧瓶中，搅拌均匀并通入氮气保护，恒温水浴加热至40℃，再加入所述电气石料ⅱ，500～550rpm搅拌反应30min；升温至70℃，搅拌速度降至200～300rpm，反应2h；继续升温至80℃，200～300rpm搅拌反应3h，停止搅拌，静止，收集粘稠状沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉。s22制备复合粉称取15质量份所述改性电气石粉、12质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.5质量份铝酸酯偶联剂和2.5质量份聚乙烯蜡分散于40质量份的乙二醇中，在60～65℃条件下搅拌60min，干燥，用研磨机研磨粉碎2h，制得复合粉。s23制备复合型功能纤维在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、50质量份的乙二醇、220ppm催化剂和400ppm稳定剂，搅拌均匀后先在240～265℃下反应60min，升温至265～275℃继续反应2h，然后加入1质量份所述复合粉，在真空度50～100pa下，温度275～285℃反应3～5h，反应结束后经铸带、冷却、切粒制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。实施例3s31制备改性电气石粉称取18质量份电气石粉、45质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、5质量份硅烷偶联剂加入研磨罐中搅拌均匀，利用球磨机研磨2h，制成电气石料ⅰ。称取2.0质量份过氧化二苯甲酰作为引发剂和100质量份所述电气石料ⅰ，搅拌混匀，制得电气石料ⅱ。称取200质量份水、100质量份浓度为100g/l聚乙烯醇水溶液加入三口烧瓶中，搅拌均匀并通入氮气保护，恒温水浴加热至40℃，再加入所述电气石料ⅱ，500～550rpm搅拌反应30min；升温至65℃，200～300rpm搅拌反应2h；继续升温至85℃，200～300rpm搅拌反应3h，反应结束后收集固体沉淀，干燥，研磨粉碎，制得改性电气石粉。s32制备复合粉称取14质量份所述改性电气石粉、10质量份纳米级远红外陶瓷粉、0.3质量份钛酸酯偶联剂和1.5质量份聚乙烯蜡分散于20质量份的乙二醇中，在60～65℃条件下搅拌60min，干燥，用研磨机研磨粉碎2h，制得复合粉。s33制备复合型功能纤维在酯化反应釜中加入100质量份的精对苯二甲酸、57质量份的乙二醇、200ppm催化剂和440ppm稳定剂，搅拌均匀后先在240～265℃下反应60min，升温至265～275℃继续反应2h，然后加入5质量份所述复合粉，在真空度50～100pa下，温度275～285℃反应3～5h，反应结束后经铸带、冷却、切粒制得聚酯切片，再经纺丝制得复合型功能纤维。实施例4在电气石粉改性过程中，会有少量电气石粉没有反应，呈现游离状态。由于游离电气石粉的密度要大于改性电气石粉的密度，在实施例1的基础上，在制得改性电气石粉后，将其倒入浓度为2～3g/ml的zncl2水溶液中搅拌混匀，静置24h，游离电气石粉会沉淀于容器底部，改性电气石粉则会继续悬浮于zncl2水溶液中，弃掉沉淀，再将混悬溶液过滤，滤饼再用水洗涤2～3次，干燥，研磨粉碎。从而将游离电气石粉从改性电气石粉中分离，得到精制的改性电气石粉。实施例5在制得聚酯切片后，加入柠檬酸钠，再纺丝，可以提高复合型功能纤维的拉伸性能。在实施例1的基础上，将100质量份聚酯切片与0.4～0.8质量份柠檬酸钠混合，再经过熔融共混工艺制得复合型功能纤维。按gb/t1040.2-2006，对添加不同比例柠檬酸钠所制得复合型功能纤维的抗拉强度进行测试，结果如表1所示。从表1中可以看出，添加一定量的柠檬酸钠，能够提高复合型功能纤维的拉伸性能。当添加量为0.6质量份时，抗拉伸性能不再继续增加，因此，优选为，100质量份聚酯切片与0.6质量份柠檬酸钠混合。表1不同比例柠檬酸钠对复合型功能纤维的抗拉强度的影响聚酯切片(质量份)柠檬酸钠(质量份)抗拉强度(mpa)1000401000.4591000.5631000.6651000.7651000.862实施例6为了进一步增加复合型纤维的抗菌性能，可以在制备复合粉的过程中添加抗菌剂，所述抗菌剂可以为0.5～1.5μm粒径的银系抗菌剂、锌系抗菌剂或铜系抗菌剂。在实施例1的基础上，制备复合粉：称取10质量份所述改性电气石粉、8质量份纳米级远红外陶瓷粉、10～17质量份的抗菌剂、0.2质量份铝酸酯偶联剂和2.0质量份聚乙烯蜡分散于35质量份的乙二醇中，混合均匀，干燥，用研磨机研磨粉碎2h，制得复合粉。实施例7在制备改性电气石粉的过程中，为了减缓电气石粉的沉降速率，可以在甲基丙烯酸缩水甘油酯中预先混入pet粉料，增加体系的粘度，从而提高电气石粉在反应过程中的分散稳定性。在实施例1的基础上，甲基丙烯酸缩水甘油酯中预先混入相当于其质量5％的pet粉料，制备得到改性电气石粉。实施例8将实施例1制得的复合型功能纤维织造成面料，在面料上随机截取5块大小相同的试样，测试其负离子释放量，结果如表2所示。从表2中可以看出，5块试样的负离子释放量均在4500～5000个/cm3之间，组间差异较小，说明改性电气石粉在纤维中的分散较为均匀。表2不同试样的负离子释放量试样编号负离子释放量(个/cm3)1#4780±472#4556±773#4904±934#4722±585#4806±33实施例9本发明实施例1～7所述方法制得的复合型功能纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果进行测试，结果如表3所示。从表3中可以看出，在不添加抗菌剂的情况下，复合型纤维也具备较好的抗菌性能。而在纤维缩聚过程中增加复合粉的添加量，制得的复合型纤维的抗菌性能也有所增强。实施例6中额外添加了抗菌剂后，制得的复合型纤维的抗菌性能有了显著的提升。实施例7中电气石粉在改性过程中分散性更好，改性效果也更好，因此最终制得的复合型纤维的抗菌性能也要优于实施例1。表3复合型功能纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率样品大肠杆菌抑制率(％)金黄色葡萄球菌抑制率(％)实施例195.394.6实施例294.792.1实施例398.596.9实施例495.995.2实施例595.794.0实施例699.698.9实施例797.296.1对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12