CN101440533A - 纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纳米竹炭抗菌纤维以及其生产方法，尤其是熔融纺丝法生产纳米竹炭抗菌纤维。本发明的纳米竹炭抗菌纤维由纳米竹炭，纳米银以及载体切片组成，载体切片为涤纶或丙纶或锦纶中的一种。先制备抗菌母粒，将其与载体切片按一定比例混合经熔融纺丝制备成所需要的纳米竹炭抗菌纤维。本发明的优点是竹炭是可再生资源，来源丰富；可以利用现有设备，调整部分工艺条件即可生产；通过试验以及检测，其抗菌率达到98％以上；纳米竹炭抗菌纤维不仅用于服饰方面，在交通、环保、医疗等行业也有广泛的应用。

Description

纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及一种抗菌纤维，特别是纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法。

【背景技术】

在环境污染越来越严重的今天，我们的生活环境中都存在着各种各样的细菌。这就要求我们加强对自身的保护，而在这方面，我们的最基本的防护就是我们日常所用的内衣，袜子，外套，床单，被套等相关服饰产品。如今随着人们对服饰的要求越来越高，由抗菌纤维制成的服饰将会受到人们的欢迎。同时，由于石油资源的不断减少，可再生资源获得越来越多的发展，尤其是环保的要求。而竹炭来源广泛，制备简单，同时又符合环保的要求。最主要的是，竹炭纤维具有良好的优点。竹炭具有特殊的结构，其分子结构为六角形，炭质致密，比重大，孔隙多。含有钾、镁、铁、钙、锆等丰富的天然矿物质，比表面积大，具有较好的吸附、消臭、吸湿、抑菌及远红外、抗紫外、负离子发射功能，因此得到了纺织行业的开发应用。但目前从竹炭纤维的加工和应用看，仍存在上述功能未能充分发挥，特别是抗菌功能。目前的抗菌纤维采用原丝改性法和后处理法，其中原丝改性法会产生毛丝和断头，不能得到较好光滑手感的纤维；后处理会使用一些抗菌剂，尤其是一些金属元素如铅，铜存在于纤维之中，因为其将与人体接触，将会对人体产生一定的危害；另外，一些抗菌剂通过浸渍，吸附等方式对纤维表面进行处理，而纤维经过多次洗涤，也可能会使抗菌剂脱落，抗菌效果将会降低。通过以上分析，不难发现现有技术的缺陷。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出(1)纳米竹炭抗菌纤维；(2)纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方法来实现的：

1.抗菌纤维的原料选择

本发明是为了达到纤维具有良好的抗菌效果，选择纳米级银粉做为抗菌纤维的主要材料。银是灭菌作用最强的金属，对细菌、霉菌有很强的杀灭作用，对人无毒副作用，其抗菌功能具有广谱、长效、安全、无副作用等特点。当银粉粒径达到纳米级后，其表面能增加，活性增强，抗菌功能也随之增强，因此，抗菌材料采用纳米级银粉是最佳的选择。

2.纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备

当竹炭粉粒径达到纳米级后，其比表面积增加、表面能增强，功能突出，其主要功能如吸附性、远红外、负离子功能较为明显，同时有一定的抑菌功能，但它不能灭菌、杀菌，通过和纳米银的结合，可大大解决和提高其抗菌功能。

纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备方法是：将纳米竹炭粉和纳米银粉、载体切片(涤纶或丙纶、锦纶等)、偶联剂、分散剂等按照一定比例混合。通过高速搅拌机搅拌均匀，然后将以上搅拌均匀的复合材料置入双螺杆挤出机中。按照一定的温度、速度进行混炼、切粒，制成所需要的纳米竹碳抗菌纤维母粒。

3.纳米竹炭抗菌纤维的加工

将纳米竹碳抗菌纤维母粒与所需要的载体切片(涤纶或丙纶、锦纶等)，按照一定的比例混合搅拌，经熔融复合纺丝、降温冷却、卷烧、牵伸、定型，根据实际的需求，制成长丝或者短纤。

本发明纳米竹炭抗菌纤维的制备方法：

纳米竹炭抗菌纤维母粒制备(按质量分数)

纳米竹炭粉：      1～30％

纳米银粉：        1～10％

载体切片：        60～97％

分散剂：          0.3～5％

偶联剂：          0.2～3％

消泡剂：          0.1～1％

上述纳米竹炭粉粒径范围50～300nm，纳米银粉粒径范围20～200nm，载体切片为涤纶或丙纶、锦纶中的一种，分散剂为低分子蜡、液体蜡或聚乙烯蜡，偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或磷酸酯偶联剂，消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。

将纳米竹炭粉和纳米银粉、载体切片及助剂按照配比要求置入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度3000～3500转/分，时间4～8小时，然后将以上混合均匀的材料置入双螺杆挤出机中混炼，混炼温度为230～280℃。挤出机内压力为6.5～8MPa，混炼速度为280～350转/分，通过以上工艺制成所需要的纳米竹碳抗菌纤维母粒。

纳米竹炭抗菌纤维的加工方法(按质量分数)

纳米竹碳抗菌纤维母粒：1～15％

载体切片：            85～99％

载体切片为涤纶或是丙纶或是锦纶中的一种，将纳米竹炭母粒和载体切片按照上述比例混合均匀，采取熔融法制取纳米竹炭抗菌纤维。其工艺流程为：熔融纺丝→降温冷却→卷烧→牵伸→定型。根据实际的需求，制成长丝或短纤维。熔融纺丝的温度为270～290℃，冷却吹风温度24～28℃，风速0.5～3米/秒，风的相对湿度65～80％，牵伸速度900～1400米/分，卷绕上油量，针织用丝0.6～0.7％，加弹丝为0.5～0.6％。经过上述生产工艺加工，制成纳米竹炭抗菌纤维，最终，纳米竹炭抗菌纤维中纳米竹炭粉的质量分数为1～6％，纳米银的质量分数为0.5～3％，载体切片的质量分数为91～98.5％。

本发明所公开的纳米竹炭抗菌纤维及制造方法，其优点表现在：

(1)利用现有设备，调整部分工艺即可生产；

(2)通过应用试验和检测，纤维、纱线及面料各项指标达到了国家标准，除具有优良的吸附、吸湿、远红外、负离子、抗紫外等功能外，抗菌率达到98％以上，与一般竹炭产品比，具有优良的抗菌、杀菌功能；

(3)本发明的纳米竹炭抗菌纤维不仅可以用来制作服装、内衣、袜子、床上用品，还可以用于交通、环保、医疗等行业的抗菌材料；

(4)本发明的原料之一竹炭是可再生资源，来源广泛，且经济环保。

【具体实施方式】

实施例1

用纳米竹炭粉8公斤，纳米银粉2公斤，添加到40公斤的涤纶切片中，按纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备方法，混炼温度270℃，挤出机内压力7.5MPa，经双螺杆机挤压造粒，制成纳米竹碳抗菌纤维母粒。

把上述50公斤纳米竹碳抗菌纤维母粒，加入到250公斤的涤纶切片中混合，按照上述熔融纺丝的方法，抽丝，制成所需要的纳米竹炭抗菌涤纶纤维产品。纳米竹炭抗菌涤纶纤维中纳米竹炭粉的质量分数是2.66％，纳米银粉的质量分数是0.66％。

实施例2

用纳米竹炭粉3公斤，纳米银粉1公斤，添加到20公斤丙纶切片中，按照上述纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备方法，混炼温度265℃，挤出机压力7Mpa，经双螺杆挤压机造粒，制成纳米竹碳抗菌纤维母粒。

把以上24公斤纳米竹碳抗菌纤维母粒，加入到76公斤的丙纶切片中混合，经熔融纺丝，制成所需要的纳米竹炭抗菌(丙纶)纤维。纳米竹炭抗菌(丙纶)纤维中纳米竹炭粉的质量分数为3％，纳米银的质量分数为1％。

实施例3

用纳米竹炭粉6公斤，纳米银粉2公斤，添加到20公斤的锦纶切片中，按照上述纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备方法，混炼温度260℃，挤出机压力7Mpa，经双螺杆挤压机造粒，制成纳米竹碳抗菌纤维母粒。

把以上28公斤的纳米竹碳抗菌纤维母粒，加入到72公斤的锦纶切片中混合，经熔融法纺丝，制成所需要的纳米竹炭抗菌(锦纶)纤维。纳米竹炭抗菌(锦纶)纤维中纳米竹炭粉的质量分数是6％，纳米银的质量分数是2％。

Claims (3)

1.一种纳米竹炭抗菌纤维，其特征在于：所述的纳米竹炭抗菌纤维是由纳米竹炭粉，纳米银以及载体切片组成；在纳米竹炭抗菌纤维中，纳米竹炭粉的质量分数为1～6％，纳米银的质量分数为0.5～3％，载体切片的质量分数为91～98.5％。

2.根据权利1的要求所述的纳米竹炭抗菌纤维，其特征在于：所述的纳米竹炭的粒径范围50～300nm，纳米银粉粒径范围20～200nm，载体切片是涤纶纤维或丙纶纤维或锦纶中的一种。

3.纳米竹炭抗菌纤维的制造方法，其特征在于：所述的纳米竹炭抗菌纤维的制造方法包含2个步骤：

(1)原料按一定比例熔融共混制备纳米竹炭抗菌纤维母粒；

(2)将纳米竹炭抗菌纤维母粒与纤维切片按一定比例混合再经熔融纺丝制成纤维；

所述步骤(1)的方法在于：在纳米竹碳抗菌纤维母粒中，纳米竹炭粉的质量分数1～30％，纳米银粉的质量分数为1～10％，载体切片的质量分数为60～97％，分散剂的质量分数为0.3～5％，偶联剂的质量分数为0.2～3％，消泡剂的质量分数为0.1～1％；将原料加入搅拌机中混合搅拌均匀，然后将以上混合均匀的材料置入双螺杆挤出机中混炼，再经切粒，制成所需要的纳米竹炭抗菌纤维母粒；

所述步骤(2)的方法在于：纳米竹炭抗菌纤维的原料为纳米竹炭抗菌纤维母粒的质量分数为1～15％，载体切片的质量分数为85～99％；二者混合经熔融纺丝可以得到所需的纳米竹炭抗菌纤维。