本发明涉及抗静电抗菌尼龙材料技术领域，尤其涉及一种抗静电抗菌尼龙6及其制备方法。
背景技术：
自然界中存在着各种条样的的微生物，在日常生活中，微生物与人们有着密不可分的联系，而部分细菌、真菌、病毒等作为病原菌却严重危害着人类的健康，甚至危及生命。据统计数据显示，全世界每年因细菌感染而致死的人数接近2000万，约占死亡总人数的30％；1996年美国《who》杂志统计数据显示：1995年全世界大约5200万人死亡，其中约1700万是由于细菌感染致病而死。这些疾病生要包括霍乱、肺炎、症疾、结核病和肝炎等。众所周知，近十年在英国暴发的"疯牛病"、韩国和日本出现的"口蹄疫"、美国的"炭疽病"、我国2003年出现的严重呼吸道感染病(sars)及2004年出现并延续至今的禽流感让整个世界陷入恐慌，细菌带给人们的一次次的灾难使得人们对疾病控制和预防的重视程度提高到了前所未有的高度。在医院中，交叉感染率则超过10％。由此可见，致病细菌确实给人类健康带来了巨大的威胁。
随着生活水平的提高，人们对生存环境的要求也越来越高。由此，抗菌材料的生产已成为一个新兴的产业，世界各国对抗菌剂的研究更加重视。从微生物学角度上来讲，抗菌的概念在对病菌的控制上与消毒是有区别的，它并不要求能立即杀死对人体健康或生活、生产环境有害的微生物，而着重于在长期的使用过程中，抑制创门的生长繁殖，保持环境的清洁卫生。我们通常所说的抗菌往往包含了灭菌、除霉、消毒等意思。一般来说，对抗菌剂的要求有：(l)抗菌能力及广谱抗菌性；(2)持效性，即耐洗涤、耐磨损、寿命长；(3)耐侯性，即耐热、耐日照、不易分解失效；(4)与基材的相容性或可加工性，即易添加到基材中不变色、不降低产品性能；(5)安全性，对健康无害，不造成对环境的污染；(6)细菌不易产生耐药性。
目前，尼龙6抗菌改性的方法是在尼龙6基体里添加抗菌剂。常见的抗菌剂可分为无机抗菌剂和有机抗菌剂。与有机抗菌剂相比，无机抗菌剂具有连续性、持久性、抗菌广谱性、不易产生耐药性、耐热性好和安全性高的优势。目前现有技术中，添加无机抗菌剂在提高尼龙6的抗菌性能的同时，会很大程度上降低尼龙6的力学性能。
且尼龙6分子通过共价键结合，主链结构中的极性基团较少，因此，尼龙6有较大的表面电阻，达1013～1014ω，是良好的绝缘体。但在摩擦发生时，会产生静电积累，在电子电气、煤矿、纺织等领域，由于摩擦、挤压等原因，产生的静电放电，轻则产生吸尘、电子器件击穿，引起集成电路破坏、放电，重则会产生火灾、爆炸等危险事故，给工业生产、日常生活产生了较大的不利影响。而目前尼龙6抗静电改性的方法也会很大程度上降低尼龙6的力学性能。
技术实现要素：
为克服现有技术中存在的不影响尼龙6的性能的基础上提高尼龙6的抗静电性抗菌性的问题，本发明提供了一种抗静电抗菌尼龙6及其制备方法。
一种抗静电抗菌尼龙6的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，在高压反应釜中加入己内酰胺、纳米银和去离子水，充入保护性气体置换空气，进行己内酰胺的水解反应，得到溶液a；
步骤二，将步骤一制得的溶液a与乙二醇按照质量比为1:1-1:12，投入聚合反应器中，在聚合反应器中充入保护性气体置换空气，加入浓硫酸，升温至90-130℃，常压反应2-4小时，之后降压除水，保温90-130℃继续反应1-3小时，降温得到溶液b；
步骤三，向步骤二中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂，在保护性气氛下，加热到260-280℃，加压反应2-4小时，之后降温降压，继续反应1～2小时，出料并进行萃取、干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
在本发明一优选实施例中，所述步骤一中己内酰胺、纳米银和去离子水的质量比为(1.5-4.5):(0.1-0.3)：1。
在本发明一优选实施例中，所述步骤一中，先在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水，充入保护性气体置换空气，升温至210-240℃，压力0.8-1.2mpa，反应2-4小时；再降温至110-130℃并降压以除水，得到溶液a。
在本发明一优选实施例中，所述步骤二中，先将步骤一制得的溶液a与聚乙二醇按照质量比为1:2-1:6，投入聚合反应器中，在聚合反应器中充入保护性气体置换空气，当温度升至90-98℃加入浓硫酸，继续升温至100-130℃，常压反应2-4小时；然后降压至-0.02～-0.05mpa，除水，保持压力为-0.02～-0.05mpa，保温100-130℃继续反应1-3小时，降温得到溶液b。
在本发明一优选实施例中，所述步骤二中所述聚乙二醇的分子量为400-1000
在本发明一优选实施例中，所述步骤二中所述浓硫酸的加量为溶液a总重的0.5-1％。
在本发明一优选实施例中，所述步骤三中所述分子量调节剂为苯甲酸或乙酸，所述分子量调节剂的加量占步骤三中加入己内酰胺总重的0.2-0.5％。
在本发明一优选实施例中，所述步骤三中，先向步骤二中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂，在保护性气氛下，以8-12℃/10min的速度升温，并保持压力为0.03-0.08mpa，温度升至260-280℃，保温反应2-4小时；然后将压力降至-0.02～-0.05mpa，温度降至240-260℃，保温反应1-2小时，出料并进行萃取、干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
在本发明一优选实施例中，所述抗静电抗菌尼龙6的表面电阻为1010-1012ω，断裂伸长率为43-55％，缺口冲击强度为31-39j/m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本申请将尼龙6的主要生产原料己内酰胺制成改性试剂，加入到尼龙6的生产体系中，制备过程简洁；
(2)本申请的制备过程中，共聚改性效果明显，抗静电性高，抗菌性好，且产品的断裂伸长性能和缺口冲击强度皆有不同程度的提升，在拉伸强度和弯曲模量上可与未改性产品相媲美，具有优良的综合性能。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种抗静电抗菌尼龙6的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，在高压反应釜中加入己内酰胺、纳米银和去离子水，充入保护性气体置换空气，进行己内酰胺的水解反应，得到溶液a；
步骤二，将步骤一制得的溶液a与乙二醇按照质量比为1:1-1:12，投入聚合反应器中，在聚合反应器中充入保护性气体置换空气，加入浓硫酸，升温至90-130℃，常压反应2-4小时，之后降压除水，保温90-130℃继续反应1-3小时，降温得到溶液b；
步骤三，向步骤二中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂，在保护性气氛下，加热到260-280℃，加压反应2-4小时，之后降温降压，继续反应1-2小时，出料并进行萃取、干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
在本实施例中，步骤一中己内酰胺、纳米银和去离子水的质量比为(1.5-4.5):(0.1-0.3)：1。
进一步的，在本实施例中，步骤一中，先在高压反应釜中加入己内酰胺和去离子水，充入保护性气体置换空气，升温至210-240℃，压力0.8-1.2mpa，反应2-4小时；再降温至110-130℃并降压以除水，得到溶液a。
在本实施例中，步骤二中，先将步骤一制得的溶液a与聚乙二醇按照质量比为1:2-1:6，投入聚合反应器中，在聚合反应器中充入保护性气体置换空气，当温度升至90～98℃加入浓硫酸，继续升温至100-130℃，常压反应2～4小时；然后降压至-0.02～-0.05mpa，除水，保持压力为-0.02～-0.05mpa，保温100-130℃继续反应1-3小时，降温得到溶液b。
进一步的，在本实施例中，步骤二中所述聚乙二醇的分子量为400-1000。
进一步的，在本实施例中，步骤二中所述浓硫酸的加量为溶液a总重的0.5-1％。
在本实施例中，步骤三中所述分子量调节剂为苯甲酸或乙酸，所述分子量调节剂的加量占步骤三中加入己内酰胺总重的0.2-0.5％。
进一步的，在本实施例中，步骤三中，先向步骤二中的聚合反应器加入己内酰胺和分子量调节剂，在保护性气氛下，以8-12℃/10min的速度升温，并保持压力为0.03-0.08mpa，温度升至260-280℃，保温反应2-4小时；然后将压力降至-0.02～-0.05mpa，温度降至240-260℃，保温反应1-2小时，出料并进行萃取、干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
在本实施例中，所述抗静电抗菌尼龙6的表面电阻为1010-1012ω，断裂伸长率为43-55％，缺口冲击强度为31-39j/m。
实施例2：
制备抗静电抗菌尼龙6，步骤如下：
1)在反应器中加入100g水，开启搅拌，并向反应器内加入10g纳米银、200g己内酰胺，向釜内充入高纯氮气，对釜内空气进行置换，待置换完毕后，以1.5℃/min的速度逐渐缓慢升温，温度升高至220℃，压力维持在0.8mpa，并保温反应2小时。逐渐将压力降至常压，温度降至110℃，保温30min,通过分水器去除水分，获得溶液a。
2)将第一步反应所得溶液a、600gpeg600加入反应釜中，开启搅拌，使用高纯氮气置换釜内空气后，开始升温，待温度升至98℃，加入2.5g浓硫酸，继续将温度升至120℃，常压反应2小时，反应过程中，通过冷凝分水装置排出部分水分，反应2小时后，降压至-0.03mpa，保温120℃继续反应3小时，降温得到溶液b。
3)在高压聚合釜中加入200g溶液b，向釜中加入1800g己内酰胺，以及5g苯甲酸，以高纯氮气置换釜内空气，以10℃/10min的速度将温度升至270℃，并将釜内压力控制在0.03mpa，保温保压反应3小时，将压力降至-0.03mpa，降温至250℃，继续保温反应1.5小时，出料，进行萃取干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
实施例3：
制备抗静电抗菌尼龙6，步骤如下：
1)在反应器中加入100g水，开启搅拌，并向反应器内加入15g纳米银、200g己内酰胺，向釜内充入高纯氮气，对釜内空气进行置换，待置换完毕后，以1.5℃/min的速度逐渐缓慢升温，温度升高至230℃，压力维持在1.0mpa，并保温反应4小时。逐渐将压力降至常压，温度降至120℃，保温30min,通过分水器去除水分，获得溶液a。
2)将第一步反应所得溶液a、600gpeg600加入反应釜中，开启搅拌，使用高纯氮气置换釜内空气后，开始升温，待温度升至90℃，加入2.5g浓硫酸，继续将温度升至100℃，常压反应4小时，反应过程中，通过冷凝分水装置排出部分水分，反应4小时后，降压至-0.02mpa，保温100℃继续反应2小时，降温得到溶液b。
3)在高压聚合釜中加入400g溶液b，向釜中加入1600g己内酰胺，以及5g苯甲酸，以高纯氮气置换釜内空气，以10℃/10min的速度将温度升至275℃，并将釜内压力控制在0.04mpa，保温保压反应3小时，将压力降至-0.05mpa，降温至240℃，继续保温反应1小时，出料，进行萃取干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
实施例4：
制备抗静电抗菌尼龙6，步骤如下：
1)在反应器中加入100g水，开启搅拌，并向反应器内加入20g纳米银、200g己内酰胺，向釜内充入高纯氮气，对釜内空气进行置换，待置换完毕后，以1.5℃/min的速度逐渐缓慢升温，温度升高至210℃，压力维持在1.1mpa，并保温反应2小时。逐渐将压力降至常压，温度降至130℃，保温30min,通过分水器去除水分，获得溶液a。
2)将第一步反应所得溶液a、600gpeg600加入反应釜中，开启搅拌，使用高纯氮气置换釜内空气后，开始升温，待温度升至96℃，加入2.5g浓硫酸，继续将温度升至110℃，常压反应3小时，反应过程中，通过冷凝分水装置排出部分水分，反应3小时后，降压至-0.02mpa，保温110℃继续反应2小时，降温得到溶液b。
3)在高压聚合釜中加入100g溶液b，向釜中加入1900g己内酰胺，以及6g苯甲酸，以高纯氮气置换釜内空气，以10℃/10min的速度将温度升至270℃，并将釜内压力控制在0.06mpa，保温保压反应3小时，将压力降至-0.05mpa，降温至250℃，继续保温反应1.5小时，出料，进行萃取干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
实施例5：
制备抗静电抗菌尼龙6，步骤如下：
1)在反应器中加入100g水，开启搅拌，并向反应器内加入30g纳米银、150g己内酰胺，向釜内充入高纯氮气，对釜内空气进行置换，待置换完毕后，以1.5℃/min的速度逐渐缓慢升温，温度升高至240℃，压力维持在1.2mpa，并保温反应2小时。逐渐将压力降至常压，温度降至110℃，保温30min,通过分水器去除水分，获得溶液a。
2)将第一步反应所得溶液a、200gpeg400加入反应釜中，开启搅拌，使用高纯氮气置换釜内空气后，开始升温，待温度升至98℃，加入2.5g浓硫酸，继续将温度升至130℃，常压反应2小时，反应过程中，通过冷凝分水装置排出部分水分，反应2小时后，降压至-0.05mpa，保温130℃继续反应1小时，降温得到溶液b。
3)在高压聚合釜中加入80g溶液b，向釜中加入1920g己内酰胺，以及6g苯甲酸，以高纯氮气置换釜内空气，以10℃/10min的速度将温度升至280℃，并将釜内压力控制在0.08mpa，保温保压反应2小时，将压力降至-0.05mpa，降温至260℃，继续保温反应2小时，出料，进行萃取干燥，即得所述抗静电抗菌尼龙6。
对比例：1
在高压聚合釜中加入1800g己内酰胺，以及5g苯甲酸，以高纯氮气置换釜内空气，以10℃/10min的速度将温度升至270℃，并将釜内压力控制在0.03mpa，保温保压反应3小时，将压力降至-0.03mpa，降温至250℃，继续保温反应1.5小时，出料，进行萃取干燥，即得尼龙6。
对所制备的尼龙6产品进行性能检测，结果显示，本申请实施例2-5所制备的抗静电抗菌尼龙6对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌作用后抑菌圈大小分别在14.8mm以上以及15.6mm以上，相对对比例1中抑菌圈大很多，本申请实施例2-5所制备的抗静电抗菌尼龙6的表面电阻皆小于对比例1中没有进行共聚改性的尼龙6，即抗静电效果更好，另外本申请实施例2-5所制备的抗静电抗菌尼龙6的其他物理性能相比对比例1中没有改性的产品都有不同程度的改良，如断裂伸长率上实施例2-5的产品皆优于对比例1，缺口冲击强度上实施例2、4、5的产品皆优于对比例1。在拉伸强度和弯曲模量上可与未改性产品相媲美，具有优良的综合性能。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。