一种抗菌可降解氨纶的制备方法与流程

本发明是一种高延展性和高弹性氨纶纤维的制备方法，尤其是一种抗菌可降解氨纶的制备方法。

背景技术：

1、氨纶作为一种弹性纤维，由于其高延展性和高弹性，广泛应用于纺织面料、医用绷带、保健用品、汽车内饰、休闲运动用具等方面。不同的应用领域对氨纶的性能要求各异，其中具有抗菌性能的氨纶由于可以抑制病菌在其表面生长，尤其是在高温潮湿的环境下，可以有效的保持面料清洁，成为了许多卫生用品中必不可或缺的一部分。在实际使用过程中，大部分卫生用品，如纸尿裤、包扎绷带、湿巾、一次性内衣、口罩，往往在使用过后就会丢弃。普通的氨纶由于其硬段结构致密，且亲水性差，基本很难在土壤中降解而成为白色垃圾的一部分。因此有必要在抗菌的基础上让氨纶变得可降解，实现对氨纶抗菌性与环保性的兼顾。

2、季铵盐抗菌剂具有杀菌效果显著、安全低毒、对环境友好等一系列优点，广泛研究用于抗菌型聚氨酯中。目前搭载季铵盐的抗菌氨纶主要分为以下两种：浸入型负载和共价键型负载。浸入型负载一般是将含有季铵盐抗菌剂的溶剂与聚氨酯原液共混，然后再经过干纺或熔融纺丝得到具有抗菌作用的聚氨酯纤维。以这种方式制备得抗菌氨纶，其中的季铵盐基本通过静电作用和氢键的方式吸附在氨纶分子链上。如专利cn114892294a中将季铵盐与氢键供体溶解在有机溶剂中，然后再与聚氨酯原液混合均匀，最后通过干纺制备具有抗菌作用的聚氨酯纤维。这样制备得抗菌氨纶成本低廉、季铵盐抗菌剂选择范围广，但是氨纶中的季铵盐小分子热稳定性差，而且容易脱附，从而造成产品有效期短、耐热性差，在使用过程中可能会残留在接触物表面，具有潜在的安全隐患；共价键型负载通常是将季铵盐基团通过共价键与氨纶中的大分子链段相连。如专利cn115652473a中将季铵盐基团与纤维素通过共价键相连，然后再与氨纶原液混纺得到抗菌效果持久、安全低毒且热稳定性良好的氨纶。与浸入型负载相比，共价键型负载的制备成本有所提升，季铵盐基团与大分子链段通过共价键相连之后，抗菌氨纶中季铵盐的耐热性会得到提升，同时与分子链之间的连接也更加牢固，因此共价键负载性产品的耐热性、稳定性往往比浸入型更好。

3、随着社会对一次性消费品的环保要求越来越重视，人们对含有氨纶的商品在废弃后对环境的影响也给予了更多的关注。目前所提及的抗菌氨纶往往仅关注其抗菌效果，对氨纶在废弃后是否能够降解的问题却无法兼顾。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的是提供一种抗菌可降解氨纶的制备方法，由该方法制备的抗菌可降解氨纶，使用温度更高，有效抗菌时间更长，并且在使用过程中不会残留，使难以降解的聚氨酯纤维变得可降解，更加安全，满足于人们对一次性纸尿裤、包扎绷带、湿巾、一次性内衣、口罩等需要兼顾抗菌和可降解领域的需求。

2、技术方案：本发明提供一种抗菌性可降解氨纶的制备方法，该制备方法具体包括如下步骤：

3、步骤1：将聚醚多元醇与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯按照物质的量比为1:1.6～1.9的比例混合在一起进行聚合反应，得到-nco封端的预聚物，再加入n,n-二甲基乙酰胺溶剂，将预聚物充分溶解，得到的预聚物溶液；

4、步骤2：按照顺序将季铵盐扩链剂、胺类扩链剂、链终止剂添加到步骤1得到的预聚物溶液中进行扩链反应和终止反应得到抗菌氨纶纺丝原液；

5、步骤3：将步骤2得到的抗菌氨纶纺丝原液熟化后在高温甬道中进行干法纺丝，得到抗菌氨纶，甬道的温度设置为180℃～270℃，优选的240℃～250℃。

6、其中，

7、步骤1所述的聚醚多元醇包括聚氧化乙烯、聚四氢呋喃中的一种或几种。

8、步骤1所述的聚合反应，聚合温度为50～90℃，聚合时间为60～90min。

9、步骤2中所述的季铵盐扩链剂包括如下式1所示：

10、

11、所述的季铵盐扩链剂的添加量与步骤1中所述的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的物质的量比为1:5～20。

12、步骤2所述的胺类扩链剂包括1,2-乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺中的一种或几种。

13、步骤2所述的季铵盐扩链剂、胺类扩链剂的添加量与步骤1中所述的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的物质的量比为1:1.8～3.0，优选的1:1.8～2.5。

14、步骤2所述的链终止剂包括如下式2所示的季铵盐终止剂、二乙胺、二丙胺、环己胺中的一种或几种，

15、

16、步骤2所述的链终止剂添加量与步骤1中所述的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的物质的量比为1:10～50，优选的1:15～40。

17、所述的步骤2中依次按照顺序将季铵盐扩链剂、胺类扩链剂、链终止剂添加到步骤1得到的预聚物溶液的投料时间间隔不低于10分钟。

18、所述的抗菌可降解氨纶用于一次性纸尿裤、包扎绷带、湿巾、一次性内衣、口罩具有抗菌要求的一次性用品领域。

19、其原理是引入环状的带季铵盐基团的扩链剂季铵盐的抗菌作用赋予氨纶抗菌性，同时相较于短链扩链剂，长链环状扩链剂能够有效的降低氨纶分子链上硬段的结晶性，更易于季铵盐迁移到表面发挥其抗菌性。带电荷的季铵盐扩链剂的引入可以改变聚氨酯表面性质，显著提升链段的亲水性，长链环状扩链剂可以降低硬段结晶性，两者共同促进聚氨酯分子链水解。为进一步提升抗菌性和可降解性，封端剂可引入四氢吡咯衍生物。

20、有益效果：本发明的优点在于，

21、相较于浸入型的抗菌聚氨酯纤维，将季铵盐阳离子引入主链上的抗菌聚氨酯纤维使用温度更高，有效抗菌时间更长，并且在使用过程中不会残留，更加安全。

22、引入长链环状结构的扩链剂降低了聚氨酯纤维硬段的结晶性，易于季铵盐迁移至表面，更好的发挥抗菌效果。

23、将长链环状结构的季铵盐阳离子扩链剂引入到主链上可以提升聚氨酯纤维表面亲水性，降低聚氨酯纤维的结晶性，使难以降解的聚氨酯纤维变得可降解。

技术特征：

1.一种抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤1所述的聚醚多元醇包括聚氧化乙烯、聚四氢呋喃中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤1所述的聚合反应，聚合温度为50～90℃，聚合时间为60～90min。

4.根据权利要求1所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的季铵盐扩链剂包括如下式1所示：

5.根据权利要求1所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤2所述的胺类扩链剂包括1,2-乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺中的一种或几种。

6.根据权利要求4或5所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤2所述的季铵盐扩链剂、胺类扩链剂的添加量与步骤1中所述的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的物质的量比为1:1.8～3.0。

7.根据权利要求1所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤2所述的链终止剂包括如下式2所示的季铵盐终止剂、二乙胺、二丙胺、环己胺中的一种或几种，

8.根据权利要求7所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，步骤2所述的链终止剂添加量与步骤1中所述的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的物质的量比为1:10～50。

9.根据权利要求8所述的抗菌性可降解氨纶的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中依次按照顺序将季铵盐扩链剂、胺类扩链剂、链终止剂添加到步骤1得到的预聚物溶液的投料时间间隔不低于10分钟。

10.一种如权利要求1所述方法制备的抗菌性可降解氨纶，其特征在于，所述的抗菌可降解氨纶用于一次性纸尿裤、包扎绷带、湿巾、一次性内衣、口罩具有抗菌要求的一次性用品领域。

技术总结
本发明提供一种抗菌可降解氨纶的制备方法，具体为：将聚醚多元醇与4,4‑二苯基甲烷二异氰酸酯按照物质的量比为1:1.6～1.9的比例混合在一起进行聚合反应，得到‑NCO封端的预聚物，再加入N,N‑二甲基乙酰胺溶剂，将预聚物充分溶解，得到的预聚物溶液；按照顺序将季铵盐扩链剂、胺类扩链剂、链终止剂添加到步骤1得到的预聚物溶液中进行扩链反应和终止反应得到抗菌氨纶纺丝原液，熟化后在高温甬道中进行干法纺丝，得到抗菌氨纶，甬道的温度设置为180℃～270℃。本发明所制备的氨纶不仅具有抗菌性，也能在潮湿的环境中降解。适用于一次性纸尿裤、包扎绷带、湿巾、一次性内衣、口罩等领域。

技术研发人员：朱颜柳,钱锦,晋中成,杨晓印,陈铃,刘珊珊,薛士壮,孙乐乐
受保护的技术使用者：华峰重庆氨纶有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13