1.本发明属于复合纤维制备技术领域，具体涉及一种抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法。
背景技术：
2.双组分纤维也称复合纤维，通常是指由不同种类或同种类但性能不同的两种成纤高分子材料经复合纺丝，以一定的方式沿纤维轴向复合制成。由于在同一根纤维截面上存在着两种组分材料，当选用的组分、复合方式和组分比例不同时，制成纤维的性能和风格等也不尽相同，特别是当选用再生聚酯(pet)材料作为芯层组分材料，选择“芯层组分材料与功能母粒的共混物”作为皮层组分时，经皮芯复合纺丝制成的纤维在保持皮组分功能的同时，制成纤维的功能母粒成本将明显低于同功能同规格的单组分纤维，并可显著提高纤维的市场竞争力。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.本发明的第一方面提供了一种抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法，包括如下步骤：
6.将干燥后的重量百分比为30～50％的皮层组分材料、干燥后的重量百分比为50～70％的芯层组分材料分别经各自的螺杆挤出机熔融挤出、熔体管道、计量泵对皮、独立计量后，经皮芯喷丝组件纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶制得原丝；原丝经后纺牵伸、紧张热定型、卷曲、切断、成包，制得所述抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯纤维。
7.所述皮层组分材料是由以下重量百分比的组分制成：再生聚酯(pet)切片94～96％和抗菌抗紫外线母粒4～6％。
8.所述皮层组分材料是由以下重量百分比的组分制成：再生聚酯(pet)切片95％和抗菌抗紫外线母粒5％。
9.所述皮层组分材料的干燥条件为：温度为115～125度，时间1～24小时。
10.所述芯层组分材料为干燥后的再生聚酯(pet)切片。
11.所述芯层组分材料的干燥条件为：温度为115～125度，时间1～24小时。
12.所述皮层组分材料与芯层组分材料的重量百分比为50％:50％。
13.所述抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯纤维的横截面为皮芯圆形，纤维的名义线密度为1.56dtex～3.33dtex。
14.所述皮层组分材料的螺杆挤出机的螺杆温度为272～285℃，箱体温度为278～286℃。
15.所述芯层组分材料的螺杆挤出机的螺杆温度为277～292℃，箱体温度为282～290℃。
16.所述卷绕速度为1000～1100m/min。
17.所述皮芯喷丝组件的喷丝孔数为780～1560孔。
18.所述后纺牵伸的牵伸油浴槽温度为68～72℃，牵伸倍数为3.5～3.9倍，紧张热定型的温度为175～182℃。
19.所述抗菌抗紫外线母粒的制备方法包括以下步骤：
20.所述抗菌抗紫外线母粒是由以下重量百分比的组分制成：改性纳米氧化锌粉体12～15％、改性氧化铈粉体3.0～5.0％与再生聚酯(pet)粉体80～85％；
21.将改性纳米氧化锌粉体、改性氧化铈粉体与再生聚酯粉体混合后干燥(干燥的温度为120℃，干燥时间为10小时。)，经螺杆挤出机熔融挤出、过水冷却、牵条、切粒和干燥，制成抗菌抗紫外线母粒。
22.所述螺杆挤出机的温度为272～285℃。
23.所述再生聚酯粉体是将脱出水分的再生聚酯研磨至平均粒径为300nm为止。
24.所述改性纳米氧化锌粉体的制备方法包括以下步骤：
25.第一步，纳米氧化锌粉体的制备方法包括以下步骤：
26.将白色碱式碳酸锌粉体经煅烧、冷却、研磨后制得纳米氧化锌粉体；
27.第二步，改性纳米氧化锌粉体的制备方法包括以下步骤：
28.将第一步制备的纳米氧化锌粉体与占纳米氧化锌粉体重量百分比为1.0～2.0％的新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体混合，经球磨、过筛，得到经表面修饰的改性纳米氧化锌粉体。
29.所述第一步中煅烧温度为440～500℃(优选450℃)，时间为0.5～1.5h(优选1小时)，粉体平均粒径为40～100nm。
30.所述第二步中新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体占纳米氧化锌粉体重量的百分比为2.0％。
31.所述改性氧化铈粉体的制备方法包括以下步骤：
32.第三步，氧化铈粉体的制备方法包括以下步骤：
33.将白色碳酸铈粉体经煅烧、冷却、研磨，制得亚微米氧化铈粉体；
34.第四步，改性氧化铈粉体的制备方法包括以下步骤：
35.将第三步制备的氧化铈粉体与占氧化铈粉体重量百分比为0.5～1.0％的新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体混合，经球磨、过筛，得到经表面修饰的改性纳米氧化铈粉体。
36.所述第三步中的煅烧温度为550～650℃(优选600℃)，时间为1～1.5h(优选1小时)。
37.所述第三步中亚微米氧化铈粉体的粒径为380～420nm。
38.所述第四步中新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体占氧化铈粉体重量的百分比为0.5％。
39.由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
40.本发明将具有抗菌和吸收紫外线功能的无机纳米氧化锌材料，具有反射紫外线功能的亚微米级氧化铈无机材料与再生聚酯(pet)切片共混后的干燥物作为皮组分材料；将干燥后的再生半消光聚酯(pet)切片作为芯组分材料；将皮、芯两种组分经皮芯复合纺丝、
卷绕和后牵伸等制成具有皮芯圆形截面的抗菌抗紫外线再生聚酯(pet)短纤维，纤维在兼具持久抗菌和抗紫外线功能的同时，使制成纤维的功能母粒成本较同规格单组分功能纤维至少降低50％，可显著提高纤维的市场竞争力。
41.本发明由于只在纤维皮层组分添加了改性纳米氧化锌粉体与再生聚酯(pet)切片共混熔融纺丝，使制成的纤维在对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌具有显著抗菌效果的同时，对波长不超过370nm的紫外线具有显著的吸收作用；为了进一步改进纤维对370～400nm波段紫外线的屏蔽作用，故在皮层组分熔融纺丝时，同时添加了亚微米级改性氧化铈粉体，该粉体较纳米氧化铈粉体具有不易团聚的优点，对提高皮层组分中纳米氧化锌对370～400nm波段的紫外线的屏蔽作用具有显著的协同效果，主要提高了皮层纤维对370～400nm波段紫外线的反射作用。由于纤维采用了皮包芯结构形状，且芯层组分为常规的再生聚酯(pet)，故制成的抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维在兼具显著的抗菌和抗紫外线性能的同时，使制备纤维的母粒成本较添加同种抗菌抗紫外线剂制备的单组分再生聚酯(pet)纤维降低至少50％。
具体实施方式
42.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
43.本发明实施例中的纤维抑菌率测试采用gb/t 20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》，纤维的抗紫外线效果按gb/t 18830-2009测试纯纤维织物的紫外线防护系数upf和紫外线透过率。
44.实施例1
45.一种抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法包括以下步骤：
46.第一步，纳米氧化锌粉体的制备方法包括以下步骤：
47.将100g白色碱式碳酸锌粉体放入瓷坩埚中，将坩埚放入450℃的马弗炉中煅烧1小时，取出坩埚自然冷却至室温，将冷却后获得65g呈白色蓬松状的氧化锌粉体，研磨至平均粒径为40～50nm为止。
48.第二步，改性纳米氧化锌粉体的制备方法包括以下步骤：
49.将第一步制备的100g纳米氧化锌粉体与占纳米氧化锌粉体重量百分比为2.0％的新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体投入到高速混合机内，高速(1000r/min)搅拌30min，经球磨、过筛，得到98g经表面修饰的改性纳米氧化锌粉体。
50.第三步，氧化铈粉体的制备方法包括以下步骤：
51.将100g白色碳酸铈粉体放入瓷坩埚中，将坩埚放入600℃的马弗炉中煅烧1小时，取出坩埚自然冷却至室温，获得52g近似白色的氧化铈粉体，研磨至平均粒径为380～420nm为止。
52.第四步，改性氧化铈粉体的制备方法包括以下步骤：
53.将第三步制备的100g氧化铈粉体与占氧化铈粉体重量百分比为0.5％的新烷氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯偶联剂粉体混合后，投入到高速混合机内高速(1000r/min)搅拌30min，经球磨、过筛，得到98g经表面修饰的改性纳米氧化铈粉体。
54.第五步，抗菌抗紫外线母粒的制备方法包括以下步骤：
55.将第二步制备的改性纳米氧化锌粉体、第四步制备的改性氧化铈粉体与再生聚酯(pet)粉体按重量百分比：改性纳米氧化锌粉体12％、改性氧化铈粉体3.0％与再生聚酯(pet)粉体85％共混，120℃干燥10小时，经螺杆挤出机熔融挤出、过水冷却、牵条、切粒和干燥，制成抗菌抗紫外线母粒，螺杆挤出机的温度为272～285℃，再生聚酯(pet)粉体是将脱出水分的再生聚酯(pet)研磨至平均粒径为300nm为止。
56.再生聚酯切片直接从市场采购再生半消光聚酯(pet)切片。
57.第六步，名义线密度为1.56dtex抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法包括以下步骤：
58.将第五步制备的抗菌抗紫外线母粒和再生聚酯(pet)切片单独干燥，干燥温度为120度，时间10小时。
59.将再生聚酯(pet)切片和第五步制备的抗菌抗紫外线母粒投入转鼓中干燥，干燥温度为120度，时间为10小时，将干燥后的共混物作为皮层组分材料。
60.将单独干燥后的再生聚酯(pet)切片作为芯层组分材料。
61.将皮层组分材料、芯层组分材料分别经各自的螺杆挤出机熔融挤出、熔体管道、计量泵对皮，按照皮层组分材料、芯层组分材料的重量百分比分别为50％独立计量后，经1560孔皮芯喷丝组件纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶制得原丝；原丝经后纺牵伸、紧张热定型、卷曲、切断、成包，制得横截面为皮芯圆形的抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯纤维。
62.皮层组分材料的螺杆挤出机温度为272～285℃，复合纺丝箱体中的皮层组分材料纺丝箱体的温度为284
±
2℃；芯层组分材料的螺杆挤出机温度为277～292℃，复合纺丝箱体中的芯层组分材料纺丝箱体的温度为288
±
2℃。卷绕速度为1100m/min，后纺牵伸的牵伸油浴槽温度为70～72℃，牵伸倍数为3.63倍，紧张热定型的温度为178
±
2℃。
63.实测纤维横截面呈皮芯圆形，纤维的线密度为1.58dtex，断裂强度为4.80cn/dtex，断裂伸长率为28.6％，疵点为1.6mg/100g，卷曲数为12.0个/25mm，卷曲率为13.4％。纤维对金黄色葡萄球菌(atcc 6538)的抑菌率大于99％，对大肠杆菌(atcc 25922)的抑菌率为98％，对白色念珠菌(atcc 10231)的抑菌率为94％，纯纤维织物的upf值＞50，紫外线uva透过率为0.80％，uvb透过率为0.32％。
64.实施例2
65.名义线密度为3.33dtex抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯(pet)纤维的制备方法包括以下步骤：
66.将实施例1第六步中的1560孔皮芯喷丝组件改为780孔，皮层组分材料纺丝箱体的温度改为280
±
2℃，芯层组分材料纺丝箱体的温度改为284
±
2℃，卷绕速度改为1050m/min，其余不变。
67.实测纤维横截面呈皮芯圆形，纤维线密度为3.28dtex，断裂强度为4.41cn/dtex，断裂伸长率为33.2％，疵点为2.0mg/100g，纤维对金黄色葡萄球菌(atcc 6538)的抑菌率大于99％，对大肠杆菌(atcc 25922)的抑菌率为99％，对白色念珠菌(atcc 10231)的抑菌率为94％，纯纤维织物的upf值＞50，紫外线uva透过率为0.76％，uvb透过率为0.28％。
68.对比例1
69.名义线密度为1.56dtex抗菌抗紫外线再生聚酯(pet)纤维的制备(仅改变芯层组
分材料)
70.将实施例1第六步中的芯层组分材料改为：将95g再生聚酯(pet)切片和5g第五步制备的抗菌抗紫外线母粒投入转鼓中干燥，干燥温度为120度，时间为10小时，将干燥后的共混物作为芯层组分材料。其他不变，与实施例1相同。
71.实测纤维横截面呈圆形，纤维的线密度为1.57dtex，断裂强度为4.70cn/dtex，断裂伸长率为31.6％，疵点为1.8mg/100g，卷曲数为13.1个/25mm，卷曲率为14.2％，纤维对金黄色葡萄球菌(atcc 6538)的抑菌率大于99％，对大肠杆菌(atcc 25922)的抑菌率为98％，对白色念珠菌(atcc 10231)的抑菌率为93％，纯纤维织物的upf值＞50，紫外线uva透过率为0.80％，uvb透过率为0.30％。
72.从对比例1检测数据可看出，纤维的常规质量检测以及功能性检测指标与实施例1无明显差异，但按实施例1制备的抗菌抗紫外线皮芯再生聚酯纤维的母粒成本较对比例1低50％。
73.对比例2
74.以公开号为cn110983485a的实施例1作为本发明的对比例2
75.3.33dtex
×
51mm黑色皮芯复合再生聚酯纤维的制备
76.本实施例所用再生聚酯选择市售再生聚酯切片，不含消光剂；所用硅烷偶联剂为十二烷基甲基二乙氧基硅烷。
77.s1：原液着色皮层组分制备
78.s1.1环保色粉的预处理
79.将高速混合机温度设定至105℃并加热，启动混合机低速运转，将一定重量的环保炭黑fr8150粉体倒入混合机内，随后将混合机切换至高速运转，待混合机到达设定温度105℃后，加入硅烷偶联剂对色粉预处理25min。所加入硅烷偶联剂的重量为黑色色粉重量的0.6％，随后将预处理过的色粉放入袋内并封口。
80.s1.2再生聚酯粉体的预处理
81.将高速混合机温度设定至115℃并加热，启动混合机先低速运转再切换至高速运转；将一定重量50目的再生聚酯粉体加入高速混合机，待混合机到达设定温度后，再加入纳米硬脂酸钙混合干燥2h。纳米硬脂酸钙的加入量为再生聚酯粉体重量的0.003～0.007％，优选0.005％。随后将处理过的再生聚酯粉体放入袋内并封口。
82.s1.3黑色母粒制备
83.分别将预处理过的黑色粉体和再生共聚酯粉体倒入单独的料仓，经失重式计量器分别计量，将再生聚酯粉体和环保色粉按74wt％：26wt％比例落入带搅拌机的喂料仓混合，经螺杆挤出机挤压熔融，牵条过水槽冷却，切粒，过筛混合，干燥制得黑色色母粒，将黑色色母粒冷却后装袋并封口。
84.s1.4原液着色皮层组分制备
85.将再生聚酯切片和黑色色母粒分别投入vc352真空转鼓干燥机，在125℃及真空状态下干燥10h；而后将干燥后的再生聚酯切片风送入纺丝料仓，将干燥后的黑母粒用人工装袋投入色母粒料仓，然后用失重式计量器分别对再生聚酯切片和黑母粒计量，按94wt％：6wt％比例搅拌均匀混合，制成皮层组分。
86.s2黑色皮芯复合再生聚酯纤维原丝制备
87.按皮层组分与芯层组分20wt％:80wt％比例，将皮层组分、芯层组分在各自螺杆挤压机内挤压、熔融成熔体，控制熔体温度为285℃，皮层和芯层成分的熔体经同心皮芯喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经纺丝、环吹风冷却、卷绕上油、落桶成型制成双组分圆形截面黑色皮芯复合再生聚酯原丝。
88.其中，芯层组分为再生聚酯切片，卷绕所用油剂为0.15％～0.20％浓度的抗静电剂油剂，纺速1050m/min，螺杆温度282℃～285℃～282℃。
89.s3：原丝后处理
90.将黑色皮芯复合再生聚酯原丝经后纺集束，油浴槽里进行第一级牵伸，蒸汽箱加热进行第二级牵伸，紧张热定型，叠丝，卷曲，输送带输送，冷却，将卷曲丝束切成规定51mm长度的黑色皮芯复合再生聚酯短纤维。
91.原丝后牵伸时，一级牵伸为油浴牵伸，油浴槽为纯水，油浴温度为85℃～90℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，在牵伸时进行紧张热定型，过热蒸汽温度为140℃～145℃，两级牵伸的最高牵伸速度为190m/min。烘干定型时，烘箱干燥区的温度设定为110℃、定型区温度125℃，干燥定型时间12minmin。
92.抽检纤维：黑色皮芯复合再生聚酯纤维线密度3.33dtex、断裂强度：3.5cn/dtex、断裂伸长率44％、卷曲数10.8个/25mm、卷曲率13％、纤维比电阻1.86ω.cm，纤维180℃、3min升华色牢度4.5级。
93.本发明皮层组分材料纺丝时，同时添加了改性纳米氧化锌粉体和亚微米级改性氧化铈粉体，且规定皮层组分材料占纤维的比例为30～50％，是同时兼顾了制成纤维的抗菌抗紫外线功能具有缓释型和持久性。而对比例2皮层组分占纤维的比例仅为20～26％，仅是采用复合纺丝法制备的一种皮芯结构形状的再生黑色聚酯纤维，由于纤维不具有功能性，故制成的纤维不存在功能的缓释型和持久性，只要皮层组分能包住芯层组分即可。
94.对比例3
95.将实施例1中的第一步和第二步删除，其余同实施例1。
96.结果发现：实测纤维线密度为1.55dtex，断裂强度为5.00cn/dtex，断裂伸长率为25.1％，疵点为1.0mg/100g，卷曲数为11.8个/25mm，卷曲率为12.8％；纤维对金黄色葡萄球菌(atcc 6538)的抑菌率为0％，对大肠杆菌(atcc 25922)的抑菌率为0％，对白色念珠菌(atcc 10231)的抑菌率为0％，纯纤维织物的upf值为26。紫外线uva透过率为22.00％，uvb透过率为0.43％。
97.同实施例1相比，不含改性纳米氧化锌粉体，纤维已无抗菌效果，纯纤维织物的upf值显著降低，紫外线uva透过率显著升高，织物已无抗紫外线作用。
98.对比例4
99.将实施例1中的第三步和第四步删除，其余同实施例1。
100.结果发现：实测纤维线密度为1.57dtex，断裂强度为4.88cn/dtex，断裂伸长率为28.0％，疵点为1.5mg/100g，卷曲数为12.0个/25mm，卷曲率为13.0％；纤维对金黄色葡萄球菌(atcc 6538)的抑菌率大于99％，对大肠杆菌(atcc 25922)的抑菌率为98％，对白色念珠菌(atcc 10231)的抑菌率为93％，纯纤维织物的upf值为39。紫外线uva透过率为4.65％，uvb透过率为0.32％。
101.同实施例1相比，不含改性氧化铈粉体，纯纤维织物的upf值显著降低，紫外线uva
透过率显著升高，织物已达不到抗紫外纺织品要求。
102.对比例5
103.将实施例1中的皮层组分材料中抗菌抗紫外线母粒修改为炭黑涤纶载体母粒(炭黑有效含量25％)，其余不变，制成的纤维为黑色皮芯再生聚酯(pet)纤维，纤维已无抗菌效果，尽管黑色纯纤维织物对紫外线有一定的吸收作用，但织物抗紫外线效果较实施例1显著下降，已达不到抗紫外线纺织品标准要求。
104.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。