一种基于改性抗菌基质制备抗菌聚酯纤维的方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于改性抗菌基质制备抗菌聚酯纤维的方法，属于材料技术领域。本发明针对目前目前抗菌聚酯纤维主要是金属离子型抗菌剂与聚酯共混熔融纺丝制成抗菌纤维，生产过程繁杂，成本高且金属颗粒会因清洁、擦拭及碰撞的发生而逐渐减损，导致抗菌功效逐渐降低，缩短制品抗菌性能的有效期的问题，本发明通过以蛭石为载体，通过盐酸改性，高温煅烧活化，再将其通过乙醇胺对其表面进行改性，以硬脂酸钠作为粘合剂，并辅以氢气和甲硅烷作为催化剂，与虾壳素的进行结合，使其表面负载硅，随后在酸性条件下，通过电子辐照改性接枝壳聚糖，增加抗菌能力，最后与聚酯切片混合造粒、纺丝，从而制得抗菌性能时间长，抗菌效果好的抗菌聚酯纤维。
【专利说明】
一种基于改性抗菌基质制备抗菌聚酯纤维的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于改性抗菌基质制备抗菌聚酯纤维的方法，属于材料技术领域。
【背景技术】
[0002]服装在穿着时，皮肤表面的汗液、皮脂、油垢等代谢物及外部污垢会粘附在纤维上，这些污染物与皮肤上的常在菌及外来微生物作用将产生低级脂肪酸(如异戊酸、壬酸、癸酸)和挥发性化合物而散发恶臭，并导致纤维保温性下降，透气性下降，吸湿性增大，影响服装的穿着舒适性。抗菌防臭加工的目的就是为了克服这些缺点，通过在纤维内或其表面引入抗菌防臭剂，抑制细菌产生或繁殖，防止恶臭产生，使织物具有良好的穿着舒适性。
[0003]聚酯纤维是第一大合成纤维品种，主要用于服装、装饰及工业等方面，在卫生保健领域应用甚少。抗菌防臭聚酯纤维的研制与开发不仅可以推进聚酯纤维在卫生保健领域的应用，而且可以满足人类崇尚舒适、卫生、健康的心理需求，是很有前途的差别化纤维之
O
[0004]目前国内外抗菌聚酯纤维主要以共混法制备为主，即在聚酯纺丝时，通过添加无机抗菌剂，主要是金属离子型抗菌剂与聚酯共混熔融纺丝制成抗菌纤维，而现有技术中利用金属作为抗菌剂制备抗菌纤维或抗菌纱线时，是在高分子纤维表面上镀上金属薄膜涂层，如银、铂、铜等金属及其金属混合物薄膜，镀上金属薄膜的纤维再与其它纤维捻成抗菌纱。金属薄膜涂层法生产过程繁杂，成本高，同时，金属颗粒会因清洁、擦拭及碰撞的发生而逐渐减损，导致抗菌功效逐渐降低，缩短制品抗菌性能的有效期。还有一种方法是在高分子纤维内混入部分金属纤维，如银、铜等金属纤维。由于金属纤维价格高昂，使其成本高，应用也受到很大限制。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题:针对目前目前抗菌聚酯纤维主要是金属离子型抗菌剂与聚酯共混熔融纺丝制成抗菌纤维，生产过程繁杂，成本高且金属颗粒会因清洁、擦拭及碰撞的发生而逐渐减损，导致抗菌功效逐渐降低，缩短制品抗菌性能的有效期的问题，本发明通过以蛭石为载体，通过盐酸改性，高温煅烧活化，再将其通过乙醇胺对其表面进行改性，以硬脂酸钠作为粘合剂，并辅以氢气和甲硅烷作为催化剂，与虾壳素的进行结合，使其表面负载硅，随后在酸性条件下，通过电子辐照改性接枝壳聚糖，增加抗菌能力，最后与聚酯切片混合造粒、纺丝，从而制得抗菌性能时间长，抗菌效果好的抗菌聚酯纤维。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为85?90 °C，以120r/min搅拌30?40min，再加入輕石质量1.2?2.1 %氧化铜，继续搅拌I?2h，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在600?700°C煅烧30?40min;
(2)上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量6?8%硬脂酸钠、过筛颗粒质量3.5?4.8%虾壳素及蒸馏水体积12?14%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成；
(3)在上述空气排出后，升温至70?800C，以160r/min搅拌改性反应2?3h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-10?-50C下冷冻处理I?2h后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干；
(4)按重量份数计，取50?60份上述风干后滤渣、12?17份壳聚糖及28?32份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为4?6MeV，束流功率为750?800W，辐照剂量率为110?120Gy/s，辐照改性3?6min;
(5)在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在45?50kHz下振荡30?50min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90°C烘箱中干燥4?6h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质；
(6)取聚酯切片与其质量10?13%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为210?220°C，混合15?18min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为260?265°C，物料温度为260?265 °C，将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为278?2820C，牵伸倍数4.5?5.0倍，纺速为1200?1230m/min，即可得到抗菌聚酯纤维。
[0007]经检测本发明所得的抗菌聚酯纤维得:断裂强度为4.5?5.2cN/dtex，断裂伸长率为32.6?39.8%,抗金黄色葡萄球菌效率为96 %以上，抗大肠杆菌效率为97 %以上，抗肺炎杆菌效率为98%以上，抗白色念珠菌效率为86 %以上，耐洗水次数大于190次以上，抗菌时效提高60?65%。
[0008]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明所制得的抗菌聚酯纤维抗菌性能时间长，抗菌效果好，成本低；
(2)本发明所制得的抗菌聚酯纤维耐洗水次数大于190次以上。
【具体实施方式】
[0009]按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为85?90°C，以120r/min搅拌30?40min，再加入輕石质量1.2?2.1%氧化铜，继续搅拌I?2h，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在600?700 0C煅烧30?40min;上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量6?8%硬脂酸钠、过筛颗粒质量3.5?4.8%虾壳素及蒸馏水体积12?14%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成;在上述空气排出后，升温至70?800C，以160r/min搅拌改性反应2?3h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-10?-5°C下冷冻处理I?2h后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干;按重量份数计，取50?60份上述风干后滤渣、12?17份壳聚糖及28?32份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为4?6MeV，束流功率为750?800W，辐照剂量率为110?120Gy/s，福照改性3?6min;在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在45?50kHz下振荡30?50min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90 °C烘箱中干燥4?6h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质；取聚酯切片与其质量10?13%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为210?220°C，混合15?18min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为260?265 °C，物料温度为260?265 °C，将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为278?282°C，牵伸倍数4.5?5.0倍，纺速为1200?1230111/1^11，即可得到抗菌聚酯纤维。
[0010]实例 I
按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为85 0C，以120r/min搅拌30min，再加入輕石质量1.2%氧化铜，继续搅拌Ih，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在600°C煅烧30min;上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量6%硬脂酸钠、过筛颗粒质量3.5%虾壳素及蒸馏水体积12%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成;在上述空气排出后，升温至70V，以160r/min搅拌改性反应2h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-10°C下冷冻处理Ih后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干;按重量份数计，取50份上述风干后滤渣、17份壳聚糖及32份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为4MeV，束流功率为750W，辐照剂量率为llOGy/s，辐照改性3min;在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在45kHz下振荡30min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90 V烘箱中干燥4h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质;取聚酯切片与其质量10%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为210°C，混合15min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为260°C，物料温度为260 0C，将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为278 0C，牵伸倍数4.5倍，纺速为1200m/min，即可得到抗菌聚酯纤维。
[0011 ]经检测本发明所得的抗菌聚酯纤维得:断裂强度为4.5cN/dtex，断裂伸长率为32.6%,抗金黄色葡萄球菌效率为96.8%,抗大肠杆菌效率为97.9%,抗肺炎杆菌效率为99.2%，抗白色念珠菌效率为87.8%，耐洗水次数195次，抗菌时效提高60%。
[0012]实例2
按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为900C，以120r/min搅拌40min，再加入輕石质量2.1 %氧化铜，继续搅拌2h，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在700°C煅烧40min;上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量8%硬脂酸钠、过筛颗粒质量4.8 % 4下壳素及蒸馈水体积14%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成;在上述空气排出后，升温至80V，以160r/min搅拌改性反应3h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-5 0C下冷冻处理2h后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干;按重量份数计，取60份上述风干后滤渣、12份壳聚糖及28份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为6MeV，束流功率为800W，辐照剂量率为120Gy/s，辐照改性6min;在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在50kHz下振荡50min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90°C烘箱中干燥6h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质；取聚酯切片与其质量13%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为2200C，混合18min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为265°C，物料温度为265 °C,将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为282 °C，牵伸倍数5.0倍，纺速为1230m/min，即可得到抗菌聚酯纤维。
[0013]经检测本发明所得的抗菌聚酯纤维得:断裂强度为5.2cN/dteX，断裂伸长率为39.8%,抗金黄色葡萄球菌效率为97.8%,抗大肠杆菌效率为98.9%,抗肺炎杆菌效率为99.4%，抗白色念珠菌效率为89.2%，耐洗水次数206次，抗菌时效提高65%。
[0014]实例3
按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为880C，以120r/min搅拌35min，再加入輕石质量1.8%氧化铜，继续搅拌1.5h，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在650°C煅烧35min;上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量7%硬脂酸钠、过筛颗粒质量4.2%虾壳素及蒸馏水体积13%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成;在上述空气排出后，升温至75°C，以160r/min搅拌改性反应2.5h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-8 0C下冷冻处理1.5h后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干;按重量份数计，取55份上述风干后滤渣、15份壳聚糖及30份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为5MeV，束流功率为780W，辐照剂量率为115Gy/s，辐照改性5min;在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在48kHz下振荡40min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90°C烘箱中干燥5h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质;取聚酯切片与其质量12%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为215 0C，混合17min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为2620C，物料温度为262°C，将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为280 °C，牵伸倍数4.8倍，纺速为1220m/min，即可得到抗菌聚酯纤维。
[0015]经检测本发明所得的抗菌聚酯纤维得:断裂强度为4.9cN/dtex，断裂伸长率为37.5%，抗金黄色葡萄球菌效率为99.8 %，抗大肠杆菌效率为99.6%,抗肺炎杆菌效率为99.1%，抗白色念珠菌效率为94.2%，耐洗水次数220次，抗菌时效提高62%。
【主权项】
1.一种基于改性抗菌基质制备抗菌聚酯纤维的方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)按固液比1:2，取蛭石和1.3mol/L盐酸溶液放入容器中，并置于水浴锅中，温度设定为85?90 °C，以120r/min搅拌30?40min，再加入輕石质量1.2?2.1 %氧化铜，继续搅拌I?2h，随后过滤收集滤渣，将滤渣置于煅烧炉中，在600?700°C煅烧30?40min; (2)上述煅烧后随炉冷却至室温，将煅烧物取出放入碾磨机中进行碾磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馏水按料液比1:3，放入反应釜中，再分别向其中加入过筛颗粒质量6?8%硬脂酸钠、过筛颗粒质量3.5?4.8%虾壳素及蒸馏水体积12?14%乙醇胺，使用混合气将反应釜中的空气排出，所述混合气为氢气和甲硅烷按摩尔比1:3混合而成； (3)在上述空气排出后，升温至70?800C，以160r/min搅拌改性反应2?3h，再自然冷却至室温，再进行出料，收集出料物放入冷藏室中，在-10?-50C下冷冻处理I?2h后过滤，收集滤渣自然升温至室温，再次过滤，将滤渣放入风干机中风干； (4)按重量份数计，取50?60份上述风干后滤渣、12?17份壳聚糖及28?32份1.5mol/L盐酸溶液混合均匀，放入OPP袋中，使用氢气充入OPP袋中作为保护气，并置于电子直线加速器中，能量范围为4?6MeV，束流功率为750?800W，辐照剂量率为110?120Gy/s，辐照改性3?6min; (5)在上述改性后将OPP袋取出，放入超声振荡器中，在45?50kHz下振荡30?50min后过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液呈中性，再放入90°C烘箱中干燥4?6h后进行粉碎，过200目筛，得改性抗菌基质； (6)取聚酯切片与其质量10?13%上述改性抗菌基质，放入密炼机中，温度设定为210?220°C，混合15?18min，随后放入双螺杆挤出机中挤出造粒，设定机头温度为260?265°C，物料温度为260?265 °C，将所得颗粒放入纺丝箱体内进行纺丝，纺丝温度为278?2820C，牵伸倍数4.5?5.0倍，纺速为1200?1230m/min，即可得到抗菌聚酯纤维。
【文档编号】D01F6/92GK105951209SQ201610547452
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】袁春华, 宋奇
【申请人】袁春华