CN103526319A

CN103526319A - 非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法

Info

Publication number: CN103526319A
Application number: CN201310447386.6A
Authority: CN
Inventors: 胡青青; 陈红霞; 陆鹏; 丁可敬
Original assignee: GOLDSUN HOLDING GROUP CO Ltd
Current assignee: GOLDSUN HOLDING GROUP CO Ltd; Jiangsu Goldsun Textile Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明公开了一种非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：首先，将纤维素浆粕制成纺丝粘胶溶液，并在此过程中或者该工序结束后，加入反应性抗菌剂；接着依次进行纺丝、后处理以及烘干工艺步骤，即可制得耐久抗菌性再生纤维素纤维；由此可知，本发明采用带有反应活性基团的抗菌剂，将该类抗菌剂添加到纺丝液中，与纤维素纤维大分子侧链上的羟基，形成共价键结合；通过湿法纺丝法，制备出具有抗菌性能的纤维素纤维。该纤维具有永久的抗菌性能；由于与纤维素大分子侧链进行反应，对纤维素纤维基本性能没有损伤。

Description

非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，属于纺织技术领域。

背景技术

近年来，随着工业的迅速发展和人们生活水平的提高，人们对环境卫生和自我保健的意识日益增强。人们不可避免地会接触到各种各样的细菌、真菌等微生物，这些微生物在合适的外界条件（如温度，湿度）下会迅速繁殖并通过接触传播疾病，影响人们的身体健康和正常工作、学习和生活。

人类的生活空间中存在着无数的微生物，仅仅人体上半身的皮肤上每平方米就有50-5000 个微生物它们从汗水和其他分泌物中获取营养而进行生长、繁殖、死亡的新陈代谢。这些微生物中有大量的致病菌，可直接使人体发病，落在衣服、鞋帽、被褥及其他日用纺织品上，再转移到适合繁殖的人体部位也能引起疾病。因此赋予纺织品一定的抗菌性能，无疑是消除细菌传播的一个重要途径。

近年来，科研人员致力于发展高效、低毒、环境友好、缓释、长效的有机抗菌剂。有机类抗菌剂具有杀菌速度快，抗菌效能高，加工方便，颜色稳定等特点，在某些领域中有着不可替代的作用。对于抗菌整理剂，可分为溶出型和非溶出型两大类。溶出型的抗菌剂用交联树脂固着在纤维上，抗菌物质缓慢溶出达到抗菌作用，这种抗菌剂抗菌效果好，但往往会将织物内及皮肤上的微生物一概杀死，降低体系中微生物绝对数量，破坏皮肤表面的微生态平衡，造成菌群失调。非溶出型抗菌整理剂则与纤维上的羟基、氨基反应结合，只杀死织物内的细菌及织物纤维所能接触到的皮肤上的细菌（从微生物尺度来说实际的接触面很小），因而不会破坏皮肤的微生态平衡，具有安全性和耐久性，满足生态纺织品标准的安全性要求，是今后的发展方向。

现有技术的抗菌方法是将抗菌剂通过浸泡、浸轧、涂覆等方法使得材料具有一定的抗菌性能，但通过这些方法得到的抗菌纤维或面料，抗菌剂都只存在于纤维的表层中，脱落后难补充，其抗菌效果不持久。中国专利201010285121.7公布了将纤维加入硝酸银溶液中，进行浸泡吸附处理，然后将吸附后的纤维进行还原反应，从而得到纳米银抗菌纤维。该方法只是通过纳米银与织物的物理吸附，没有发生化学共价结合，耐久性不强。

美国专利US5985301公布了采用载银磁性矿粉作为抗菌剂，与纤维素纤维复合，制备出抗菌纤维素纤维，并应用于医用抗菌布制品；与此类似的中国专利200410060290所公布的一种抗菌纤维及其生产方法，采用载银沸石作为抗菌剂，和纤维素磺酸酯溶液共混纺丝而成为抗菌粘胶纤维。这种方法只是将含有抗菌剂的载体与纺丝液进行简单的物理混合，并未发生化学反应，经过洗涤后，其抗菌剂也会脱落；其次，因为在纺丝液中添加了载体颗粒，也会造成纤维的强力等性能下降；再次，纺丝液中的添加物需要用颗粒非常细小的，这会使生产加工成本增高，如果采用颗粒较大的，在纺丝的时候会造成喷丝头的堵孔，给生产带来不必要的麻烦，同时也会缩短喷丝头的使用寿命。

中国专利201110213768.3将含有姜黄素成份的植物抗菌浆液与粘胶纺丝溶液混合后进行湿法纺丝得到姜黄素抗菌纤维。虽然不存在固体颗粒对喷丝头的堵孔问题，但此法只是两种溶液间的物理混合，并未发生共价键的反应。植物抗菌浆液的有效成份利用率不高，在纺丝和后处理过程中容易流失。总之，不管以何种形态的添加物，如果添加物仅仅与纺丝液进行物理共混，其抗菌效果随着时间的推移均会消退。

中国专利201210400742.4公布了一种含卤胺的抗菌纤维素织物的制备方法，其通过先用高碘酸盐水溶液氧化纤维素织物，在织物表面生产醛基；然后通过醛基和三聚氰胺或者其衍生物上的胺基间的席夫碱反应，将三嗪环接枝到织物表面。然后用硼氢化钠水溶液处理织物后，再用次卤酸盐水溶液漂洗织物，三嗪环上的胺基生成了具有强氧化性的N-卤代胺，从而赋予织物抗菌功能。该法采用强氧化剂对织物进行预处理，会对织物强力、外观产生损伤，严重影响了织物的应用性能。同时，纤维素织物在杀菌后，仍需用次卤酸盐水溶液重新漂洗，织物的抗菌功能才能再生。显然，该法较为繁琐，且抗菌性耐久性不高。

发明内容

本发明为了克服现有的抗菌纤维采用浸泡、涂覆，抗菌剂与纺丝液物理共混，织物化学接枝等方法所带来的缺陷，如耐洗性差，对纤维或织物强力、外观等性能损伤大，抗菌剂有效利用率低等。

为实现本发明的技术目的，本发明提供了：

一种非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：首先，将纤维素浆粕制成纺丝粘胶溶液，并在此过程中或者该工序结束后，加入反应性抗菌剂；接着依次进行纺丝、后处理以及烘干工艺步骤，即可制得耐久抗菌性再生纤维素纤维。

所述的将纤维素浆粕制成纺丝粘胶溶液的工艺过程，具体包括以下依次进行的工序：浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡；所述的反应型抗菌剂在浸渍、黄化或者溶解工序加入。

所述反应性抗菌剂的添加量为纤维素浆粕中甲种纤维素含量的0.1%-15%。

所述反应性抗菌剂的反应性基团结构选自均三嗪结构、环氧基结构以及硅氧烷结构中的一种或几种；所述反应型抗菌剂的抗菌部分选自异噻唑啉、季铵盐、仲胺、卤代羟基二苯醚类以及卤胺类中的一种或两种。

所述反应性抗菌剂为反应性异噻唑啉或反应性有机硅季铵盐或反应性卤代羟基二苯醚类或反应性壳聚糖类或反应性卤胺类中的一种或两种以上物质组成的混合物。

所述纤维素浆粕选自棉浆粕、木浆粕、竹浆粕、麻浆粕中的一种或多种。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明所提供的一种非溶出性抗菌纤维的制备方法，采用带有反应活性基团的抗菌剂，将该类抗菌剂添加到纺丝液中，与纤维素纤维大分子侧链上的羟基，形成共价键结合。

（2）通过湿法纺丝法，制备出具有抗菌性能的纤维素纤维。该纤维具有永久的抗菌性能；由于与纤维素大分子侧链进行反应，对纤维素纤维基本性能没有损伤。

（3）所采用的抗菌剂为液态或者能以水溶液的形式添加到纺丝液中，从而也可解决传统的抗菌剂以固体载体形式添加到纺丝液中，而对纺丝工艺和纤维性能造成影响的问题。

具体实施例

实施例1

采用聚合度520，甲种纤维素含量90%的木浆粕，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序制备功能性纤维素纤维纺丝液。其中，在黄化过程中加入相当于甲纤含量4%的反应性有机硅季铵盐类抗菌剂3 -（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化物）。所得功能性纤维素纤维纺丝液中甲纤含量8.9%，NaOH5.8%，粘度（落球法）50s，熟成度（10%NH₄Cl）13ml，粘胶酯化度为45的纤维素黄酸酯纺丝原液；采用湿法纺丝工序进行纺丝。喷丝头规格为20000孔×0.06mm，纺丝速度为50m/min，纺丝间温度26℃，相对湿度66%。凝固浴组成为：硫酸110g/L，硫酸钠305 g/L，硫酸锌12 g/L，温度52℃，酸浴落差2g/L。后处理工艺：脱硫浓度5g/L，温度70℃，上油浓度5g/L，经上油烘干后纤维含水率＜8%，最后打包。经过上述步骤制备的纤维的主要指标如下：纤度1.64dtex；干强2.2cN/dtex；湿强1.43cN/dtex；干伸15.3%。

抗菌性测试：采用振荡法，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行测试，操作方法按照GB/T 20944.3-2008执行。对大肠杆菌的抑菌率为93%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为90%。

实施例2：

采用聚合度550，甲种纤维素含量93%的棉浆粕，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序制备纤维素纤维纺丝液。在纤维素黄酸酯后溶解过程中，加入相当于甲纤含量4%的反应性N-三乙氧基硅丙基异噻唑啉-3-酮，制得甲纤含量8.8%，NaOH5.9%，粘度（落球法）48s，熟成度（10%NH₄Cl）12ml，粘胶酯化度为50的纤维素黄酸酯纺丝原液；采用湿法纺丝工序进行纺丝。喷丝头规格为20000孔×0.06mm，纺丝速度为50m/min，纺丝间温度25℃，相对湿度65%。凝固浴组成为：硫酸115g/L，硫酸钠300 g/L，硫酸锌10 g/L，温度52℃，酸浴落差3g/L。后处理工艺：脱硫浓度7g/L，温度70℃，上油浓度4.8g/L，经上油烘干后纤维含水率＜8%，最后打包。经过上述步骤制备的纤维的主要指标如下：纤度1.58dtex；干强2.3cN/dtex；湿强1.48cN/dtex；干伸14.6%。

抗菌性测试：采用振荡法，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行测试，操作方法按照GB/T 20944.3-2008执行。对大肠杆菌的抑菌率为94%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为95%。

实施例3：

采用聚合度550，甲种纤维素含量93%的棉浆粕，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序制备纤维素纤维纺丝液。在纤维素黄酸酯后溶解过程中，加入相当于甲纤含量4%的反应性1,3-二（二甲基十二氯化铵乙氧基）三聚氯氰，制得甲纤含量8.8%，NaOH5.9%，粘度（落球法）48s，熟成度（10%NH₄Cl）12ml，粘胶酯化度为50的纤维素黄酸酯纺丝原液；采用湿法纺丝工序进行纺丝。喷丝头规格为20000孔×0.06mm，纺丝速度为50m/min，纺丝间温度25℃，相对湿度65%。凝固浴组成为：硫酸115g/L，硫酸钠300 g/L，硫酸锌10 g/L，温度52℃，酸浴落差3g/L。后处理工艺：脱硫浓度7g/L，温度70℃，上油浓度4.8g/L，经上油烘干后纤维含水率＜8%，最后打包。经过上述步骤制备的纤维的主要指标如下：纤度1.58dtex；干强2.3cN/dtex；湿强1.48cN/dtex；干伸14.6%。

抗菌性测试：采用振荡法，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行测试，操作方法按照GB/T 20944.3-2008执行。对大肠杆菌的抑菌率为97%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96%。

实施例4：

采用聚合度500，甲种纤维素含量89%的棉浆粕，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序制备纤维素纤维纺丝液。在纤维素黄酸酯后溶解过程中，加入相当于甲纤含量4%的反应性3-（2-羟乙氧基）异噻唑，制得甲纤含量8.5%，NaOH6.1%，粘度（落球法）50s，熟成度（10%NH₄Cl）13ml，粘胶酯化度为50的纤维素黄酸酯纺丝原液；采用湿法纺丝工序进行纺丝。喷丝头规格为20000孔×0.06mm，纺丝速度为50m/min，纺丝间温度26℃，相对湿度66%。凝固浴组成为：硫酸105g/L，硫酸钠310 g/L，硫酸锌12g/L，温度50℃，酸浴落差3g/L。后处理工艺：脱硫浓度6g/L，温度70℃，上油浓度4.8g/L，经上油烘干后纤维含水率＜8%，最后打包。经过上述步骤制备的纤维的主要指标如下：纤度1.62dtex；干强2.3cN/dtex；湿强1.36cN/dtex；干伸14.1%。

抗菌性测试：采用振荡法，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行测试，操作方法按照GB/T 20944.3-2008执行。对大肠杆菌的抑菌率为94%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为92%。

Claims

1.一种非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将纤维素浆粕制成纺丝粘胶溶液，并在此过程中或者该工序结束后，加入反应性抗菌剂；接着依次进行纺丝、后处理以及烘干工艺步骤，即可制得耐久抗菌性再生纤维素纤维。

2.根据权利要求1所述非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述的将纤维素浆粕制成纺丝粘胶溶液的工艺过程，具体包括以下依次进行的工序：浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡；所述的反应型抗菌剂在黄化或者溶解工序加入。

3.根据权利要求1所述非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述反应性抗菌剂的添加量为纤维素浆粕中甲种纤维素含量的0.1%-15%。

4.根据权利要求1所述非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述反应性抗菌剂的反应性基团结构选自均三嗪结构、环氧基结构以及硅氧烷结构中的一种或几种；所述反应型抗菌剂的抗菌部分选自异噻唑啉、季铵盐、仲胺、卤代羟基二苯醚类以及卤胺类中的一种或两种。

5.根据权利要求4所述非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述反应性抗菌剂为反应性异噻唑啉或反应性有机硅季铵盐或反应性卤代羟基二苯醚类或反应性壳聚糖类或反应性卤胺类中的一种或两种以上物质组成的混合物。

6.根据权利要求1所述非溶出型耐久抗菌性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述纤维素浆粕选自棉浆粕、木浆粕、竹浆粕、麻浆粕中的一种或多种。