一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维及其制备方法与流程

本申请属于高分子材料，具体涉及一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维及其制备方法。

背景技术：

1、热致型smp形状记忆功能主要来源于材料内部存在不完全相容的两相，即记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相。当线性的高分子链结合成网状结构加热升温到tg或tm以上进行牵伸，可逆相完全舒展开来，同时也产生了回复内应力。然后再冷却使分子链结晶或变为玻璃态，此时材料固定，回复应力被冻结。当再次升温使材料到高弹态时，储存在可逆相链段中的回复应力释放，此时材料可恢复到原始形状。

2、现有热致型smp形状记忆功能材料具备如下缺点：

3、(1)目前的形状记忆纤维材料的弛豫时间较长，会显著地的影响材料的形状固定率和恢复率，使得材料的形状记忆性能不佳。

4、(2)现有的纤维材料缺乏抗菌功能，对于医护用纺织品使用过程中对伤口溃烂的患者来说存在安全隐患。同时，目前以共混小分子抗菌剂制备形状记忆纤维的方式虽然能够有效提升材料抵御微生物的能力，但是抗菌剂的溶出又会产生新的环境安全问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维及其制备方法，以解决现有技术中材料形状记忆性能不佳，抗菌剂易溶出的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维，所述抗菌纤维的原料包括ppu聚氨酯，所述ppu聚氨酯中含有动态键hep(即哌嗪基动态键单体)。

3、可选的，所述抗菌纤维的原料还包括pbu聚氨酯，所述pbu聚氨酯不含动态键。

4、可选的，所述pbu聚氨酯的原料包括二醇类扩链剂，包括1，4-丁二醇和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇。

5、可选的，所述ppu聚氨酯的原料包括醇胺类和二醇类扩链剂，包括1-(2-羟乙基)哌嗪和1，4-丁二醇。

6、另一方面，所述的抗菌纤维的制备方法包括：

7、s1、ppu聚氨酯的制备

8、将聚己内酯多元醇加入到三颈烧瓶中，接着在110℃条件下脱水2h后，降温至80℃并加入异氰酸酯，而后将温度升高至90℃进入预聚过程，3h后加入由二甲基乙酰胺溶解的2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇和哌嗪基动态键单体，并继续在90℃反应2h，反应结束后将混合物从烧瓶中移出，并将得到的产品铺展在四氟乙烯板上，在80℃的鼓风干燥箱中进一步反应，并除去多余的dmac溶剂；

9、s2、pbu聚氨酯的制备

10、将聚己内酯多元醇加入到三颈烧瓶中，接着在110℃条件下脱水2h后，降温至80℃并加入异氰酸酯，接着将温度升高至90℃进入预聚过程，3h后加入由二甲基乙酰胺溶解的2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇和1,4-丁二醇，并继续在90℃反应2h，反应结束后将混合物从烧瓶中移出，并将得到的产品铺展在四氟乙烯板上，在80℃的鼓风干燥箱中进一步反应，并除去多余的二甲基乙酰胺溶剂；

11、s3、抗菌纤维的制备

12、将得到的ppu聚氨酯和pbu聚氨酯通过双螺杆挤出造粒机得到均匀的混合粒料，通过二甲基乙酰胺溶解混合料粒得到均匀的纺丝液，并进行湿法纺丝得到具有形状记忆性能的抗菌纤维材料。

13、可选的，所述ppu聚氨酯和pbu聚氨酯的质量比为1:3-5。

14、可选的，步骤s3中纺丝方式为湿法纺丝或熔融纺丝的任意一种。

15、可选的，所述哌嗪基动态键单体为1-(2-羟乙基)哌嗪、1,4-双(2-羟乙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪和1,4-双(3-氨丙基)哌嗪的任意一种。

16、可选的，所述聚己内酯多元醇包括聚醚类二元醇、聚酯类二元醇的任意一种。

17、可选的，所述异氰酸酯为芳香族或脂肪族的任意一种。

18、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

19、(1)针对常规形状记忆纤维驰豫速度较慢的问题，在聚氨酯材料中引入含有动态键的哌嗪基单体(1-(2-羟乙基)哌嗪、1,4-双(2-羟乙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪和1,4-双(3-氨丙基)哌嗪中的一种或多种，并且以化学键的形式存在于聚氨酯的分子链中)，降低材料驰豫过程中所需要的能量，提高相同条件下材料的形状固定率和恢复率，增强材料的形状记忆性能。

20、(2)通过聚合的方式在聚氨酯的分子链中引入抗菌单元(溴硝醇、聚合胍、尼泊金酯类、异噻唑啉酮类、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺、吡啶硫酮中的一种(类)或多种(类))，制备得到了具有本体抗菌性能的聚氨酯材料，能够有效控制其在使用过程中可能出现的细菌感染和健康问题，在医用纺织品以及复健用品等领域有广阔的应用前景，同时避免了抗菌剂的溶出可能给人类身体健康和环境安全带来的威胁。

技术特征：

1.一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维，其特征在于：所述抗菌纤维的原料包括ppu聚氨酯，所述ppu聚氨酯中含有动态键hep。

2.根据权利要求1所述的抗菌纤维，其特征在于：所述抗菌纤维的原料还包括pbu聚氨酯，所述pbu聚氨酯不含动态键。

3.根据权利要求2所述的抗菌纤维，其特征在于：所述pbu聚氨酯的原料包括二醇类扩链剂。

4.根据权利要求1所述的抗菌纤维，其特征在于：所述ppu聚氨酯的原料包括醇胺类和二醇类扩链剂。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述的抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述ppu聚氨酯和pbu聚氨酯的质量比为1:3-5。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述哌嗪基动态键单体为1-(2-羟乙基)哌嗪、1,4-双(2-羟乙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪和1,4-双(3-氨丙基)哌嗪的任意一种。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述聚己内酯多元醇包括聚醚类二元醇、聚酯类二元醇的任意一种。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述异氰酸酯为芳香族或脂肪族的任意一种。

技术总结
本申请涉及属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有热致形状记忆性能的抗菌纤维及其制备方法，本发明采用三步法制备聚氨酯，以聚己内酯多元醇和1,6‑己二异氰酸酯分别作为可逆相和固定相，同时引入哌嗪基动态键单体和2‑溴‑2‑硝基‑1,3‑丙二醇作为小分子扩链剂，分别用以提升链段的运动能力和抗菌性能，从而制备出具有抗菌和优异形状记忆性能的聚氨酯。同时，采用1,4‑丁二醇代替PPU中的扩链剂HEP，合成不含有动态键的抗菌形状记忆聚氨酯。接下来将得到的聚氨酯通过双螺杆挤出机进行造粒，将两种粒料混合均匀后通过熔融纺丝或湿法纺丝得到具备抗菌功能的形状记忆聚氨酯纤维。本发明赋予了纤维材料良好的形状记忆性能，同时避免了抗菌剂溶出带来的潜在威胁。

技术研发人员：谭淋,龚达开,谭鹏飞,杨峰,徐毅明,纪顺俊,吴钒
受保护的技术使用者：苏州宝丽迪材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10