一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线及生产工艺的制作方法

1.本发明涉及一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线及其生产工艺，主要涉及纺织人造纤维领域。


背景技术：

2.随着时代的变化，科技的进步，各种人造纤维越来越多的应用于人们的生活中，尼龙纤维以其优异的耐低温性能，弹性恢复性，耐磨性能，吸湿性能引起了人们的广泛关注，应用范围越来越广。随着人们对健康的关注程度逐渐升高，如何制造具有抗菌性，对人体健康的纺织面料成为一个热门话题。
3.现有专利cn101942759a中将纤维浸泡于抗菌溶液中，使纤维表面吸附一层抗菌活性成分，但是该方法的抗菌时效较短，经过多次水洗后，抗菌活性逐渐消失，专利cn201510866668.9中使用抗菌填料直接与树脂熔融共混制备纤维，抗菌填料的粒径过大导致抗菌成分在树脂中分散不均匀，从而使抗菌效果不佳。


技术实现要素：

4.为了提高纳米氧化亚铜在尼龙纱线中的含量，提高尼龙纱线的抗菌性能，本发明的第一个方面提供了一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，制备原料包括粒径为10-500nm的氧化亚铜粉体。
5.作为一种优选的实施方式，所述氧化亚铜粉体的粒径为100-300nm。
6.申请人在实验过程中发现，使用粒径为100-300nm的氧化亚铜粉体能够在聚酰胺溶体中均匀分散，提高聚酰胺的稳定性，粒径不在优选的范围内时，氧化亚铜粉体容易团聚，堵住喷丝头，影响喷丝细度的均匀性，影响生产效率。
7.作为一种优选的实施方式，制备原料以重量份计还包括80-100份聚酰胺和0.05-0.375份分散剂。
8.作为一种优选的实施方式，所述聚酰胺与氧化亚铜粉体的重量比为100：(0.5-1.5)。
9.作为一种优选的实施方式，所述氧化亚铜与分散剂的重量比为1：(0.1-0.3)。
10.作为一种优选的实施方式，所述聚酰胺选自聚酰胺-66、聚酰胺-6、聚酰胺-610、聚酰胺-1010、聚酰胺-6t、聚酰胺-9t、聚苯二酰胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯甲酰胺中的一种或几种的组合。
11.作为一种优选的实施方式，所述分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铬络合物偶联剂、铝酸化合物偶联剂中的一种或几种的组合。
12.作为一种优选的实施方式，所述硅烷偶联剂选自γ-巯丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合。
13.作为一种优选的实施方式，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷和3-缩水
甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的组合。
14.作为一种优选的实施方式，所述γ-巯丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：(0.1-0.25)。
15.申请人在实验过程中发现将硅烷偶联剂和氧化亚铜与聚酰胺共同混合时可以提高氧化亚铜在聚酰胺中的分散量，使聚酰胺能够负载较多的氧化亚铜粉体，可以进一步提高抗菌活性，猜测可能的原因是：γ-巯丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷可以通过化学键合的方式附着在氧化亚铜的表面，形成稳固的o-si-o键，使氧化亚铜表面呈现亲油性，可以均匀的分散在聚酰胺溶体中，即使在加入较大量的氧化亚铜粉体时，依旧能形成性能稳定的状态，不会影响后期聚酰胺纤维的力学性能。当氧化亚铜与硅烷偶联剂的重量比为1：0.3时，氧化亚铜粒子能完全被硅烷偶联剂包覆，达到最好的相容分散效果，但是超出优选的重量比范围，硅烷偶联剂可能通过范德华力在氧化亚铜的单层包覆膜外形成多层膜包覆氧化亚铜粉体，形成团聚体，造成氧化亚铜的粒径上升，反而不利于在聚酰胺溶体中的均匀分散。
16.作为一种优选的实施方式，所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线的细度为70d。
17.本发明的第二个方面提供了一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
18.(1)将氧化亚铜投入研磨机中进行研磨处理；
19.(2)将聚酰胺，分散剂，研磨后的氧化亚铜加入到挤出机中，100-140℃下混合搅拌反应2-3h，；
20.(3)将步骤2中得到的混合物溶体挤出，通过喷丝过滤网进行熔体过滤，使用计量泵精准控制挤出的熔体量，然后借助高速热气流通过喷丝嘴喷出，热气流温度为130-140℃，速度为540-560m/s，然后迅速进行高倍拉伸，固化成丝，得到细度为70d的长丝纱线。
21.作为一种优选的实施方式，所述喷丝过滤网的网孔直径为500-700目。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.(1)本发明所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，通过优选氧化亚铜的粒径和分散剂的种类，使纳米氧化亚铜能顺利的跟随聚酰胺在喷丝口喷出，减少了溶体喷口堵塞的发生。
24.(2)本发明所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，通过优选氧化亚铜和分散剂和聚酰胺的重量比，使纳米氧化亚铜能够在聚酰胺溶体中均匀分散，提高了聚酰胺中纳米氧化亚铜的含量，能够达到6500ppm的超高含量，提高了聚酰胺纤维的抗菌性能。
25.(3)本发明所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，使用熔喷法借助高速热气流使挤出的高聚物溶体迅速高倍拉伸，固化成丝，工艺流程较短，可以直接纺丝，更加适合规模化大量生产。
26.(4)本发明所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，通过优化生产过程中喷丝过滤网的目数和喷丝压力，使生产工艺能够连续发生，提高了生产效率。
27.(5)本发明所述高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，通过优选聚酰胺的种类和与氧化亚铜的重量比，在提高了聚酰胺中氧化亚铜含量的同时，还使聚酰胺纤维保持较好的弹性和耐磨特性，同时兼具抗菌性和耐磨特性。
具体实施方式
28.下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
29.另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
30.实施例1
31.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，制备原料包括聚酰胺，氧化亚铜粉体，分散剂。
32.所述聚酰胺和氧化亚铜粉体和分散剂的重量比为100：1：0.3。
33.所述聚酰胺为聚酰胺-66，购自美国杜邦，型号为70g15hsl bk031。
34.所述氧化亚铜粉体的粒径为100nm，购自上海巷田纳米材料有限公司，经后续研磨制得。
35.所述分散剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，重量比为1：0.2，购自南通润丰石油化工有限公司。
36.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线的生产工艺，包括以下步骤：
37.(1)将氧化亚铜投入研磨机中进行研磨处理；
38.(2)将聚酰胺，分散剂，研磨后的氧化亚铜加入到挤出机中，140℃下混合搅拌反应2.5h，；
39.(3)将步骤2中得到的混合物溶体挤出，通过喷丝过滤网进行熔体过滤，使用计量泵精准控制挤出的熔体量，然后借助高速热气流通过喷丝嘴喷出，热气流温度为140℃，速度为550m/s，然后迅速进行高倍拉伸，固化成丝，得到细度为70d的长丝纱线。
40.所述喷丝过滤网的网孔直径为600目。
41.实施例2
42.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线，制备原料包括聚酰胺，氧化亚铜粉体，分散剂。
43.所述聚酰胺和氧化亚铜粉体和分散剂的重量比为100：0.5：0.15。
44.所述聚酰胺为聚酰胺-66，购自美国杜邦，型号为70g15hsl bk031。
45.所述氧化亚铜粉体的粒径为200nm，购自上海巷田纳米材料有限公司，经后续研磨制得。
46.所述分散剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，重量比为1：0.1，购自南通润丰石油化工有限公司。
47.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线的生产工艺，包括以下步骤：
48.(1)将氧化亚铜投入研磨机中进行研磨处理；
49.(2)将聚酰胺，分散剂，研磨后的氧化亚铜加入到挤出机中，130℃下混合搅拌反应3h，；
50.(3)将步骤2中得到的混合物溶体挤出，通过喷丝过滤网进行熔体过滤，使用计量泵精准控制挤出的熔体量，然后借助高速热气流通过喷丝嘴喷出，热气流温度为140℃，速度为550m/s，然后迅速进行高倍拉伸，固化成丝，得到细度为70d的长丝纱线。
51.所述喷丝过滤网的网孔直径为650目。
52.实施例3
53.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线及生产工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述氧化亚铜粉体的粒径为40nm。
54.实施例4
55.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线及生产工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述氧化亚铜粉体与分散剂的重量比为1：0.5。
56.实施例5
57.一种高含量纳米氧化亚铜抗菌尼龙纱线及生产工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于所述分散剂为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
58.性能测试
59.1.抗菌性能：依据gb/t 20944.1-2007测试标准检测制备得到的长丝的抗菌效果。
60.2.长丝强度：依据gb/t 19975-2005测试标准检测制备得到的长丝的长丝强度。
61.3.金属铜含量测试：依据epa3052:1996和epa 6010c:2007标准测试制备得到的长丝的金属铜含量，测试仪器为icp-oes高分辨光谱仪。
62.将实施例依据上述标准进行测试，结果见于表1。
63.表1
64.