阻燃抗菌聚乳酸纤维制备及该纤维纺成纱线和制作面料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于阻燃和抗菌纤维材料的制备领域，特别涉及阻燃抗菌聚乳酸纤维制备及该纤维纺成纱线和制作面料。
【背景技术】
[0002]石油资源短缺及环境污染严重促进了非石油基绿色可降解高聚物的发展与应用。
[0003]聚乳酸是一种集生物降解性、生物相容性和生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可生物降解聚合物。然而，
[0004]与其它高分子材料相同，易于燃烧的特性限制了聚乳酸在家用纺织品，医疗领域，航空、电子、汽车等领域的应用，因此开发具有阻燃抗菌功能的绿色环保聚乳酸材料显得尤为迫切。
[0005]专利CN101831156B通过添加增韧剂和阻燃剂和抗菌剂制备了兼具阻燃性，抗菌性和韧性的聚乳酸材料；专利CN102382433B采用具有高效催化作用的石墨层间化合物与膨胀阻燃剂制备出具有良好综合性能的阻燃聚乳酸材料；专利CN102329487B将带有磷系阻燃基团D0P0的功能化碳纳米管和聚乳酸树脂共混，得到含有功能化碳纳米管的聚乳酸母粒。目前有关阻燃聚乳酸材料的研究较多，尚存在无机粒子添加量高，加工过程复杂，所选溶剂不符合绿色环保主题等缺点。另外，聚乳酸纤维本身的抗菌性能尚不足，有人开始研究增强抗菌性能的聚乳酸纤维的方法。专利CN1891870A公开了将含银离子的无机粉体加入到聚乳酸纤维中制备抗菌聚乳酸纤维；专利CN104328530A公开了将氧化锌或氧化钛加入到聚乳酸纤维当中，生产抗菌聚乳酸纤维。但到目前为止，还没有人公开过既可以使聚乳酸纤维具有阻燃效果同时又可以使聚乳酸纤维具备很强的抗菌性能的专利。针对以上情况，本专利提供了一种适合工业化生产，绿色环保无卤阻燃抗菌聚乳酸纤维的制备方法。该方法具有安全无毒、无机粒子添加量少、纤维成型性好等优点，具有重要的实际应用价值。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，以及使用所述纤维纺纱以后形成的纱线。
[0007]本发明的阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，包括:
[0008](1)将聚乳酸切片和阻燃剂，抗菌剂混合，在180?220°C条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃抗菌聚乳酸母粒；其中阻燃剂加入量为聚乳酸切片质量的10?20% ;抗菌剂加入量为聚乳酸切片质量的2.0%?10.0%。
[0009](2)将聚乳酸切片和协同剂混合，在190?220°C条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；其中协同剂的加入量为聚乳酸切片质量的5?25% ；
[0010](3)将聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂，混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得阻燃抗菌聚乳酸纤维。其中，阻燃剂含量为总质量的2.0?10.0%，抗菌剂含量为总质量的0.5%?3.0%，协同剂含量为总质量的0.5%?3.0%，分散剂含量为总质量的0.1?2.0%。
[0011]所述步骤(1)中阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三苯酯、聚磷酸铵中的一种或几种。
[0012]所述步骤(1)中阻燃剂粒径为0.2?1.0微米；
[0013]所述步骤(1)中抗菌剂为无机粉体状态的银离子、铜离子、锌离子中的一种或几种。
[0014]所述步骤(1)中抗菌剂粒径为0.5?1.0微米。
[0015]所述步骤⑴中阻燃剂，抗菌剂在90?150°C下真空干燥5?48小时，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小时。
[0016]所述步骤⑵中协同剂为钠基蒙脱土、氨基硅烷改性蒙脱土、季磷盐插层蒙脱土、硅铝纳米管、膨胀石墨中的一种或几种。
[0017]所述步骤⑵中协同剂粒径为0.2?1.0微米。
[0018]所述步骤(2)中协同剂在90?150°C下真空干燥5?48小时，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小时。
[0019]所述步骤(3)中分散剂为季戊四醇硬脂酸脂、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或两种。
[0020]所述步骤(3)中聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒，分别在50?110°C条件下干燥6?24小时。
[0021]所述步骤(3)中纺丝参数为:纺丝温度为190?250 °C，卷绕速度为500?2000m/min0
[0022]所述步骤(3)中牵伸后加工的工艺参数为:牵伸倍率为1?4.5倍，水浴槽温度30?90°C，热辊温度60?90°C，蒸汽箱温度20?100°C，预卷曲箱温度20?100°C，烘干箱温度20?100 °C。
[0023]由于纺纱工艺和纱线编造为面料都为通用常见工艺，在此不做赘述。
[0024]本发明提供的聚乳酸复合纤维材料纺丝成型好，纤维品质优良；本发明中阻燃抗菌聚乳酸纤维所用阻燃剂为无卤阻燃剂，使用和燃烧过程中安全无毒，属绿色环保纤维；
[0025]本发明中阻燃抗菌聚乳酸纤维所用抗菌剂为含银铜锌离子的无机粉体，使用过程中抗困效果好；
[0026]本发明采用了无机纳米粒子作为阻燃协同剂，其与阻燃剂产生协同作用的同时能促进聚乳酸的热解成炭，因此可减少阻燃剂的用量，降低成本，并能起到增韧效果，有效提尚纤维性能；
[0027]本发明制备的阻燃抗菌聚乳酸纤维具有良好的阻燃性和抗菌性，可用于服装、床品、家纺等对阻燃性能和抗菌性能有较高要求的领域，市场前景广阔。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
[0029]将8Kg聚乳酸切片和2Kg三聚氰胺氰尿酸(粒径为0.2?1.0微米)和氧化锌粉体(粒径为1.0微米)在90°C下干燥6小时，将两者混合均匀后放入双螺杆挤出机中，于200°C的温度下熔融共混，冷却造粒得到阻燃抗菌母粒。另外，将9Kg聚乳酸切片和lKg氨基硅烷改性蒙脱土(粒径为0.2?1.0微米)在90°C下干燥6小时，将两者混合均匀后放入双螺杆挤出机中，于200°C的温度下熔融共混，冷却造粒即为协同聚乳酸母粒。然后取10Kg聚乳酸切片、10Kg阻燃聚乳酸母粒、5Kg协同阻燃聚乳酸母粒在90°C下干燥6小时，并加入25g季戊四醇硬脂酸脂作为分散剂，在熔融纺丝机中进行纺丝，纺丝参数为:纺丝温度为180?220°C，卷绕速度为1500m/min，然后进行牵伸后加工，工艺参数为:牵伸倍率为2倍，水浴槽温度40 °C，热辊温度70 °C，蒸汽箱温度20 °C，预卷曲箱温度60 °C，烘干箱温度60°C。根据GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》标准，测得该阻燃抗菌聚乳酸纤维材料的L0I为30.5%。根据AATCC100-2004标准，测试对金黄葡萄球菌，白色念珠菌和大肠杆菌的抗菌率分别为99.8%，98.7和96.9%。
[0030]实施例2
[0031]将7Kg聚乳酸切片和3Kg三聚氰胺聚磷酸盐(粒径为0.2?1.0微米)和硝酸银粉体(粒径为0.8微米)在100 °C下
[0032]干燥12小时，将两者混合均匀后放入双螺杆挤出机中，于200°C的温度下熔融共混，冷却造粒得到阻燃抗菌母粒。另外，将19Kg聚乳酸切片和lKg季磷盐插层蒙脱土(粒径为0.2?1.0微米)在100°C下干燥12小时，将两者混合均匀后放入双螺杆挤出机中，于200°C的温度下熔融共混，冷却造粒即为协同聚乳酸母粒。然后取30Kg聚乳酸切片、10Kg阻燃聚乳酸母粒、10Kg协同阻燃聚乳酸母粒在100°C下干燥6小时，并加入25g乙撑双硬脂酸酰胺作为分散剂，在熔融纺丝机中进行纺丝，纺丝参数为:纺丝温度为180?220°C，卷绕速度为1500m/min，然后进行牵伸后加工，工艺参数为:牵伸倍率为2倍，水浴槽温度40°C，热辊温度65°C，蒸汽箱温度60°C，预卷曲箱温度60°C，烘干箱温度65°C。根据GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》标准，测得该阻燃抗菌聚乳酸纤维材料的L0I为29.6%。根据AATCC100-2004标准，测试对金黄葡萄球菌，白色念珠菌和大肠杆菌的抗菌率分别为99.9%,99.7 和 98.
【主权项】
1.阻燃抗菌聚乳酸纤维的制备，包括:(1)将聚乳酸切片和阻燃剂及抗菌剂混合，在180?220°C条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃抗菌聚乳酸母粒；其中阻燃剂加入量为聚乳酸切片质量的10.0?20.0% ;抗菌剂加入量为聚乳酸切片质量的2.0%?10.0% ;(2)将聚乳酸切片和协同剂混合，在190?220°C条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；其中协同剂的加入量为聚乳酸切片质量的5.0?25.0% ；(3)将聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂进行混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得无卤阻燃抗菌聚乳酸纤维，其中，阻燃剂含量为总质量的2.0?10.0%，抗菌剂含量为总质量的0.5%?3.0%，协同剂含量为总质量的0.5%?3.0%，分散剂含量为总质量的0.1?2.0%。2.根据权利要求1所述阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，其特征在于:所述步骤(1)中阻燃剂粒径为0.2?1.0微米，阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三苯酯、聚磷酸铵中的一种或几种。3.根据权利要求1或者2所述的阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，其特征在于:所述步骤(1)中抗菌剂粒径为0.5?1.0微米，抗菌剂为无机粉体状态的银离子、铜离子、锌离子中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，其特征在于:所述步骤(1)中阻燃剂在90?150°C下真空干燥5?48小时，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小时。5.根据权利要求7所述的阻燃抗菌聚乳酸纤维制备，其特征在于:所述步骤(3)中聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒，分别在50?110°C条件下干燥6?24小时。6.阻燃抗菌聚乳酸纺成纱线，其特征在于:该纱线采用如权利要求1-5之一所述方法生产的抗菌阻燃聚乳酸纤维为原料进行纺纱。7.抗菌阻燃聚乳酸纤维制作的面料，其特征在于该面料采用如权利要求1-5之一所述方法生产的抗菌阻燃聚乳酸纤维为原料。8.根据权利要求7所述的抗菌阻燃聚乳酸纤维制作面料，其特征在于，所述面料包括机织面料、针织面料、无缝面料、无纺布面料。
【专利摘要】本发明涉及阻燃抗菌聚乳酸纤维制备及该纤维纺成纱线和制作面料。包括：(1)将聚乳酸切片和阻燃剂及抗菌剂混合，在180～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃及抗菌聚乳酸母粒；(2)将聚乳酸切片和协同剂混合，在190～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；(3)将聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂，混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得阻燃抗菌聚乳酸纤维。
【IPC分类】D01F1/07, D01F6/92, D01F1/10, D01D5/08
【公开号】CN105239194
【申请号】CN201510813198
【发明人】王庆
【申请人】王庆
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月20日