一种抗菌纤维及其制备方法与流程

本发明涉及功能纤维制造，d01d5/00，尤其涉及一种抗菌纤维及其制备方法。

背景技术：

1、随着环境的变化，人们对抗菌性织物和抗菌纤维等功能性产品也愈发关注。目前用于纤维中使用的抗菌剂为无机抗菌剂和有机抗菌剂，其中有机抗菌剂如季铵类、卤铵类、壳聚糖、抗菌肽等等在纤维中的应用更加普遍，但是现有报道公开有机抗菌剂在纤维中的逸出和与人体的长期接触将会产生人体耐性、有害性等问题，从而使有机抗菌剂的使用受到一定的限制。无机抗菌剂大多是抗菌性的金属粒子、金属氧化物颗粒等固体物质，其在纤维的制备过程中也会导致一系列的问题，比如：1、无机抗菌剂在纺丝原液中添加使用时容易因为自身团聚导致熔融纺丝非常差的连续性，连续生产很短的时间而就需要更换纺丝组件，不利于大规模连续化生产，2、无机抗菌剂在纤维中的分散效果不好，抗菌性能发挥受限，3、纤维和其织物不耐水洗，若干次水洗后容易从纤维中脱落，导致产品抗菌性能降低等等。

2、中国专利cn103298985b公开了一种聚氨酯弹性丝及其制造方法，该申请中的聚氨酯弹性丝在制备过程中复配金属磷酸盐、分子量在120以下的一元仲胺化合物、季铵盐系化合物使用，使其弹性丝具有除臭、抗菌性和耐变色性。中国专利cn101063235a公开了一种抗菌多功能纤维材料及其制备方法，其纤维依靠抗菌母粒中的无机抗菌粉zno、cuo、sno发挥抗菌作用。虽然以上方法中制备的纤维都具有抗菌性能，但是其抗菌性能仍然较低，且也并未解决无机抗菌剂的使用给连续化生产工艺带来的问题，所制备纤维或织物的耐水洗性也有待提升。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种抗菌纤维的制备方法，依次包括以下步骤：将树脂基料和抗菌母粒熔融纺丝、上油、拉伸、卷曲、定型。

2、进一步地，所述树脂基料包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、橡胶、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯聚合物中的至少一种。

3、优选地，所述树脂基料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯。

4、进一步地，按总重量为100％计，所述抗菌纤维中包括2-15％的抗菌母粒和余量的树脂基料。

5、进一步地，按总重量为100％计，所述抗菌纤维中包括3-10％的抗菌母粒和余量的树脂基料。

6、优选地，按总重量为100％计，所述抗菌纤维中包括5-8％的抗菌母粒和余量的树脂基料。

7、进一步地，所述抗菌母粒的制备原料为：按总重量计，金属粉1-40％、聚酯树脂补充余量。

8、进一步地，所述金属粉包括金属氧化物粉和/或金属合金粉。

9、进一步地，所述金属氧化物包括但不限于氧化锌、氧化银、氧化钙、氧化铜、氧化镁、氧化钛中的至少一种。

10、进一步地，所述金属合金包括但不限于铜合金、镍合金、银合金、镍合金中的至少一种。

11、进一步地，所述金属粉为金属氧化物粉，优选为氧化锌粉和/或氧化银粉。

12、在一种优选的实施方式中，所述金属粉为氧化锌粉。

13、进一步地，所述氧化锌粉的颗粒平均直径为10-100nm，优选为15-60nm，更优选为20-45nm。

14、在一种优选的实施方式中，所述氧化锌粉的颗粒平均直径为20-25nm。

15、进一步地，所述氧化锌粉的比表面积为70-160m2/g，优选为80-120m2/g，更优选为100-115m2/g。

16、在一种优选的实施方式中，所述氧化锌粉的比表面积为108-110m2/g。

17、进一步地，所述氧化锌粉为经脂肪酸酰胺改性的氧化锌粉，所述脂肪酸酰胺选自硬脂酸酰胺、二硬脂酸酰乙二胺、棕榈酸、亚油酸、乙撑二油酸酰胺、乙撑二月桂酸酰胺、二羟甲基油酰胺、二羟乙基椰油酰胺、二油烯基癸二酸酰胺、二油烯基己二酸酰胺中的至少一种。

18、优选地，所述脂肪酸酰胺为二羟乙基椰油酰胺。采用二羟乙基椰油酰胺对氧化锌表面改性、包裹，增加氧化锌在聚酯树脂中的相容性，提高抗菌纤维的抗菌效果和耐水洗性能，并使氧化锌更好地分散在聚酯树脂中，抑制团聚，提高纤维生产的连续性。

19、进一步地，所述经脂肪酸酰胺改性的氧化锌粉中，脂肪酸酰胺占氧化锌重量的1-20％，优选为3-10％，更优选为5-8％。

20、进一步地，所述经脂肪酸酰胺改性的氧化锌粉的制备方法为：将脂肪酸酰胺溶于水中，配置成浓度为10-20g/l的溶液，之后将氧化锌粉分散到其中常温搅拌6-10h，之后烘干即可。

21、进一步地，所述聚酯树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。

22、优选地，所述抗菌母粒的制备原料为：按总重量计，金属粉1-40％、聚对苯二甲酸丁二醇酯20-50％、聚对苯二甲酸乙二醇酯补充余量。

23、进一步优选地，所述抗菌母粒的制备原料为：按总重量计，金属粉5-35％、聚对苯二甲酸丁二醇酯25-45％、聚对苯二甲酸乙二醇酯补充余量。

24、在一种优选的实施方式中，所述抗菌母粒的制备原料为：按总重量计，金属粉20-30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯30％、聚对苯二甲酸乙二醇酯补充余量。

25、进一步地，所述熔融纺丝步骤之前需对树脂基料和抗菌母粒进行干燥，保证含水率均低于0.02％，优选为低于0.015％。熔融纺丝生产过程中需要严格控制切片和母粒的含水率，因为在熔融状态下少量的水分存在就会加剧分子的水解，使分子量降低，熔体粘度下降。当含水率高时，毛丝、注头丝大幅度增加，特别加入了氧化锌粉，会使纺丝降解增加，因而对切片和母粒含水率的控制显得非常重要。因此，干切片含水率必须控制在0.02％以下。

26、进一步地，所述熔融纺丝步骤中，螺杆挤出机的各区温度为：一区260-280℃，二区270-290℃，三区275-295℃，四区280-310℃，五区275-295℃，六区270-290℃。本技术采用了改性的氧化锌作为抗菌纤维的抗菌功效分子，使得抗菌纤维配方的熔体流动性能和常规聚酯有一定的差异，再加上母粒本身的降解，纺丝温度必须比常规聚酯要低，但过低的纺丝温度会造成后纺牵伸性能的恶化，使成品质量指标达不到要求，为了提高该抗菌纤维配方下的生产连续性和纤维质量，所以必须兼顾前后纺生产平衡严格控制纺丝温度。

27、优选地，所述熔融纺丝步骤中，螺杆挤出机的各区温度为：一区270-280℃，二区275-285℃，三区280-290℃，四区285-295℃，五区280-290℃，六区275-285℃。

28、进一步地，所述拉伸步骤中拉伸总倍数为3-6倍，分配比为60-85％；优选地，拉伸步骤中拉伸总倍数为3.8-4.2倍，分配比为70-80％。

29、进一步地，本技术还提供了根据所述制备方法得到的抗菌纤维。

30、有益效果

31、1、本技术优化抗菌纤维的生产配方，优选使用颗粒平均直径为10-100nm，比表面积为70-160m2/g的氧化锌粉作为抗菌有效物质，并使用特定种类脂肪酸酰胺对其改性，增加其在树脂体系中的相容性，提高抗菌性能和织物的耐水洗性；

32、2、本技术针对抗菌纤维的配方针对性地优化了纺丝工艺，使抗菌有效物质在纤维中分布更加均匀，不仅提升了抗菌纤维的质量，还提高了其生产连续性，涤纶长丝可做到30天的连续生产，短纤50吨连续正常纺丝无需更换组件，具备规模化生产的条件；

33、3、本技术所制备的抗菌纤维具有优异的抗菌性、除臭性、耐水洗性等，具有广泛的应用前景。