CN101363141B - 全消光抗菌涤纶纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全消光抗菌涤纶纤维及其制备方法和应用，以重量份数计，其组分和重量份数含量包括：改性抗菌剂0.5～3份，全消光涤纶成纤聚酯99.5～97份。可应用于服用领域、装饰领域和产业领域，制备各类抗菌装饰用墙体织物、抗菌工作服、抗菌面料。本发明的全消光抗菌涤纶纤维，抗菌剂添加量少，性能优良，抗菌剂与全消光剂协同作用，纺丝性能得以改善，抗菌效果好、与高分子材料相容性好、基本不影响材料的原有性能及生产要求。采用全消光聚酯与抗菌母粒共混纺丝生产工艺容易实现，便于改善抗菌纤维纺丝效果同时赋予纤维全消光特性。本方法制造的抗菌涤纶长丝性能指标符合标准要求，纤维柔软富有弹性，抗菌性能好，抗菌效期长。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶纤维领域，尤其涉及一种抗菌全消光涤纶纤维、及其制备方法和应用。
背景技术
涤纶(PET)纤维因其成本低、性能优良、用途广泛，日益受到人们重视。从1953年美国人开始生产涤纶，到2006年，全世界涤纶纤维总产量为2027万吨，成为运用最为广泛的纤维。
近几年人们对PET纤维提出了许多改性方法使织造织物及服装更具有穿着的舒适性和卫生性。但长期以来PET纤维不能实现多种功能性共存，限制了织物品种的多样化。
近年来，有关PET纤维风格化和抗菌性能的提高的研究已分别有了突破性的进展，但如何将这两项功能有机结合，实现纤维全消光与高效抗菌的统一，己引起了国内外学者的关注。
当前涤纶抗菌纤维改性方法可以归纳为以下四个方面。一是采用化学技术，将抗菌基团接枝到纤维表面的反应基上。对于不具备反应基的物质，要引入反应基，使纤维具备化学改性的条件。二是采用物理改性技术，使抗菌剂渗入纤维表层较深部位。比如，开发表面粗糙的微孔化的纤维，在后整理时有利于抗菌剂渗入纤维表层以下。还可以在纺丝过程中把抗菌剂掺加到纺丝油剂之内，抗菌剂在纤维的冷凝收缩和牵伸收缩时能包容在表层以下的部位。三是把抗菌剂与涤纶切片共混后纺出纤维，这是开发抗菌纤维的主要的手段。
一般讲，涤纶多采用无机抗菌剂用熔融纺丝法，有机抗菌剂则多用在后处理方面。最后，也即方法四是复合纺丝技术。对于芯鞘纤维，抗菌剂可以只掺加到鞘层中，这不仅节省原料，而且有利于保持纤维的基本性能。对于并列纤维，掺有抗菌剂的聚合物可以作为并列的一个成分。如以下文献报道的技术：
1、戴晋明，张蕊萍；抗菌材料在纺织品中的应用；化纤与纺织技术，2005年3月，第1期；P31—34；2、李燕飞，安玉山；抗菌剂和抗菌织物加工方法及展望；山东纺织科技，2003年第6期：P45—48；3、纪旭，熊金钰：抗菌剂研究进展；实用药物与临床2005年第8卷第1期；P45—474、师利芬，张一心：抗菌纤维及其最新研究进展；纺织科技进展2005年第1期；P4—6；5、石宏亮；利用纳米技术开发抗菌纤维的探讨；产业用纺织品：2001年第6期；P13—15；6、虞振飞，刘吉平；纳米无机抗菌剂的分类与抗菌机理研究；中国个体防护装备，2004年第3期：P10—13；7、卢滇楠，周轩榕，邢晓东，王晓工，刘铮；表面接枝季铵盐型聚合物的纤维素纤维——灭菌机理研究；高分子学报，2004年01期。
除了追求抗菌的功能效果外对于面料的风格也是消费者所关心的问题，添加全消光丝加工制作的布光泽柔和更接近天然效果，所以全消光面料显的更高档，更受消费者的亲睐。PET的消光度是以二氧化钛(TiO2)的百分比含量来定的，二氧化钛TiO2为0.3～0.5％时属于半消光，二氧化钛TiO2为0.5～1.5％时属于消光，二氧化钛TiO2为1.5～3％时属于全消光。
研究表明采用原位生成法合成的不同纳米TiO2含量的PET纳米复合树脂，纳米粒子在PET基体中的分散性和无机纳米粒子的引入可对PET树脂热性能的影响，(原位生成法合成PET/纳米TiO2复合材料I.复合树脂的结构和性能表征<<功能材料>>2004年21期董卫卫等)同时高含量的TiO2在FDY纤维生产中作为成核剂、增塑剂，具有良好的增塑作用，能够较好地改善熔体的流动性能，提高产品染色性能.(<<广东化纤>>2002年01期李喜亮)氧化钛的加入除了可以改变纤维风格外通过工艺调整还能改善熔体流动性的特点影响纺丝效果。
但是，上述技术以及文献报道的方法，存在着功能性单一的缺陷，因此，还不足以满足纺织领域的需要。随着现代纤维多种功能性并存的特点，要求最佳的纤维设计是在增加功能的同时不能降低纤维其他力学性能和成品率。而目前的功能纤维往往存在纤维CV值过高，次品率增加。
本发明的目的是提供一种全消光抗菌涤纶纤维及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的全消光抗菌涤纶纤维，以重量份数计，其组分和重量份数含量包括：
改性抗菌剂0.5～3份，全消光涤纶成纤聚酯99.5～97份；
所说的改性抗菌剂为一种以磷酸锆为载体，负载有Ag离子的抗菌粉体，并含有P2O5，组分的重量比为：
Ag∶P2O5∶ZrO2＝0.05～0.1∶1～1.05∶1～1.05；
改性抗菌剂在载体中的平均粒径为200～750nm；
上述的改性抗菌剂可以采用市售产品，如上海上惠纳米科技有限公司的产品；
或：所说的改性抗菌剂是一种硅酸盐，其分子式为：
WM2O XAl2O3.YSiO2.ZH2O；
其中M为金属离子如Na或者Ag；
W、X、Y、Z分别为1～100；
硅酸盐平均粒径为600～2500nm。
上述的改性抗菌剂可以采用ZL02102183.X文献公开的方法进行制备，或者采用市售产品，如上海康必达科技实业有限公司的产品。
所说的全消光涤纶成纤聚酯分子量为20000～22000，其中，100重量份的聚酯，含有0.5～3份的氧化钛，为商业化产品，如金山石化公司的牌号为CD-300产品；
上述的全消光抗菌涤纶纤维的制备方法包括如下步骤：
将0.5～3重量份的改性抗菌剂和全消光涤纶成纤聚酯总重量的25～35％，在造粒机中共混、挤出、切粒制备出抗菌母粒，共混温度为250～290℃；
然后将上述的抗菌母粒与余量的全消光涤纶成纤聚酯在螺杆挤压机中，加热熔融、挤出，再采用本领域公知的方法，通过喷丝头喷丝、冷却成形，制得本发明的全消光抗菌涤纶纤维。
所说的造粒机和螺杆挤压机均为本领域通用的设备。
所制备的全消光抗菌涤纶纤维可应用于服用领域、装饰领域和产业领域，制备各类抗菌装饰用墙体织物、抗菌工作服、抗菌面料。
本发明的全消光抗菌涤纶纤维，抗菌剂添加量少，性能优良，抗菌剂与消光剂协同作用，纺丝性能得以改善，抗菌效果好、与高分子材料相容性好、基本不影响材料的原有性能及生产要求。采用全消光聚酯与抗菌母粒共混纺丝生产工艺容易实现，便于改善抗菌纤维纺丝效果同时赋予纤维全消光特性。本方法制造的抗菌涤纶长丝性能指标符合标准要求，纤维柔软富有弹性，抗菌性能好，抗菌效期长。
具体实施方式
实施例1
改性抗菌剂0.5重量份，全消光涤纶成纤聚酯99.5重量份。
将0.5重量份的改性抗菌剂和全消光涤纶成纤聚酯总重量的32％，在造粒机中共混、挤出、切粒制备出抗菌母粒，共混温度为270℃；
然后将上述的抗菌母粒与余量的全消光涤纶成纤聚酯在螺杆挤压机中，加热熔融、挤出，再采用本领域公知的方法，通过喷丝头喷丝、冷却成形，制得本发明的全消光抗菌涤纶纤维。
改性抗菌剂为以磷酸锆为载体，负载有Ag离子的抗菌粉体，并含有P2O5，组分的重量比为：
Ag∶P2O5∶ZrO2＝0.05∶1∶1；
改性抗菌剂在载体中的平均粒径为750nm；
改性抗菌剂采用上海上惠纳米科技有限公司的产品。
造粒机为SQ—2型，上海化工机械四厂生产。
螺杆挤压机为北京中丽制机化纤工程技术有限公司生产。
质量指标：纤度50dtex、CV％0.96，断裂强度2.5CN/dtex，断裂伸长率121.8％，改性抗菌Ag离子载体在PET基体中平均分散相尺寸<400nm，抗菌Ag离子<100nm，抗菌率>99％，参考ASTM D523标准以60°角测试的光泽度不超过35％。。
实施例2
改性抗菌剂3重量份，全消光涤纶成纤聚酯97重量份。
将3重量份的改性抗菌剂和全消光涤纶成纤聚酯总重量的28％，在造粒机中共混、挤出、切粒制备出抗菌母粒，共混温度为290℃；
然后将上述的抗菌母粒与余量的全消光涤纶成纤聚酯在螺杆挤压机中，加热熔融、挤出，再采用本领域公知的方法，通过喷丝头喷丝、冷却成形，制得本发明的全消光抗菌涤纶纤维。
改性抗菌剂为硅酸盐，其分子式为：
WM2O XAl2O3.YSiO2.ZH2O；
其中M为Ag；
W＝5，X＝10，Y＝100，Z＝1；
改性抗菌剂采用上海康必达科技实业有限公司的产品。
造粒机为SQ—2型，上海化工机械四厂生产。
螺杆挤压机为北京化工机械厂北京中丽制机化纤工程技术有限公司生产。
质量指标：纤度300dtex CV％0.95，断裂强度2.7/dtex，断裂伸长率125％，改性抗菌Ag离子载体在PET基体中平均分散相尺寸<1000nm，抗菌Ag离子<100nm，抗菌率>99％，按照ASTM D 523标准以60°角测试的光泽度不超过35％。
Claims (4)
1.一种全消光抗菌涤纶纤维，其特征在于，以重量份数计，其组分和重量份数含量包括：
改性抗菌剂0.5～3份，全消光涤纶成纤聚酯99.5～97份；
所说的改性抗菌剂是一种硅酸盐，平均粒径为600～2500nm，其分子式为：
WM2O.XAl2O3.YSiO2.ZH2O；
其中M为Na或者Ag；
W、X、Y、Z分别为1～100；
所说的全消光涤纶成纤聚酯分子量为20000～22000；
100重量份的聚酯，含有0.5～3份的氧化钛。
2.制备权利要求1所述的全消光抗菌涤纶纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将0.5～3重量份的改性抗菌剂和全消光涤纶成纤聚酯总重量的25～35％在造粒机中共混、挤出、切粒制备出抗菌母粒；
然后将上述的抗菌母粒与余量的全消光涤纶成纤聚酯在螺杆挤压机中，加热熔融、挤出，通过喷丝头喷丝、冷却成形，制得全消光抗菌涤纶纤维。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，制备抗菌母粒的共混温度为250～290℃。
4.根据权利要求1所述的全消光抗菌涤纶纤维的应用，其特征在于，应用于服用领域、装饰领域和产业领域，制备各类抗菌装饰用墙体织物、抗菌工作服、抗菌面料。
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