CN103938291B - 一种镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，是主要由组分A和组分B通过复合纺丝而得的长丝纤维，所述组分A为成纤高聚物切片（a），所述组分B是主要由成纤高聚物切片（a）的粉体、分散剂和镀银空心微珠制成的抗菌母粒。本发明抗菌纤维解决了因镀银空心微珠粒径较大导致纤维易断裂的问题，另外还提高了镀银空心微珠的分散性，本发明抗菌纤维不仅具有安全、高效广谱抗菌性的优点，而且成本大大降低。本发明还公开了镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备方法。

Description

一种镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能纤维领域，尤其是涉及一种复合长丝抗菌纤维及其制备方法。

背景技术

抗菌纤维通常是将抗菌添加剂通过共混的方法加到纤维内部或表层以内的部分，这样不仅使抗菌剂不易脱落，而且能通过纤维内部的扩散平衡，保持持久的抗菌效果。常用的抗菌添加剂一般可分为有机抗菌添加剂和无机抗菌添加剂两大类，与有机抗菌添加剂相比，无机抗菌添加剂具有较好的耐热和安全性，且具有抗菌能力强、耐久性好的优点，其中尤其以纳米银抗菌粉体的灭菌性能为人们所关注，纳米银抗菌粉体具有安全、高效广谱抗菌性，添加有纳米银抗菌粉体的纤维织物杀菌抑菌总有效率超过99%。然而众所周知，纳米银抗菌粉体价格非常昂贵，这限制了它的应用。

空心微珠是微细粉末在高温气流中悬浮熔融或熔体在高压气流中雾化后，由于自身的表面张力而形成的细小、中空微珠，在空心微珠表面化学镀银得到的镀银空心微珠，利用空心微珠作为载体，镀银涂层作为杀菌层，具有密度小、杀菌层表面积大的特点。与纳米银抗菌粉体相比，镀银空心微珠能显著降低成本。然而目前镀银空心微珠仅用作复合导电高分子材料的填料，用于提高材料对电磁波的吸收率和拓宽屏蔽带。这是因为空心微珠粒径较大（微米级），添加到纤维中易造成纤维断裂，从而限制了它在纤维方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中纳米银抗菌纤维较昂贵的缺点，以及镀银空心微珠粒径较大使其在纤维上应用受到限制的缺陷，提供一种成本较低、断裂强力能满足应用要求的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，是主要由组分A和组分B复合纺丝而得，所述组分A为聚丙烯切片，所述组分B是主要由聚丙烯切片粉体、分散剂和镀银空心微珠制成的抗菌母粒。

聚丙烯切片粉体由聚丙烯切片研磨所得。

优选地，所述复合纤维中组分A占50～80%重量份，组分B占20～50%重量份。

优选地，所述镀银空心微珠粒径为1～3μm。

优选地，所述复合纤维为并列型、裂离型、海岛型、皮芯型的一种。

优选地，所述组分B中聚丙烯切片粉体占60～70%重量份，分散剂占14～22%重量份，镀银空心微珠占16～18%重量份。

优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮。

优选地，所述分散剂中按质量百分比聚乙烯醇占80～90%、甘油占7～15%、聚乙烯吡咯烷酮占3～5%。

优选地，所述分散剂采用以下方法制备：将聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮混合，在40～50℃下经过30～60分钟的搅拌后，在90℃下予以干燥。

一种镀银空心微珠抗菌复合长丝抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）组分B的制备：将镀银空心微珠、分散剂混合，充分搅拌后，加入聚丙烯切片粉体高速混合均匀，抽真空烘干，通过挤出机挤出，拉条切粒得组分B；

（2）复合纺丝制备抗菌纤维：使用聚丙烯切片作为组分A，将组分A和组分B通过复合熔融纺丝机纺丝制备得镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维。

优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮。

优选地，所述分散剂中按质量百分比聚乙烯醇占80～90%、甘油占7～15%、聚乙烯吡咯烷酮占3～5%。

优选地，所述分散剂采用以下方法制备：将聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮混合，在40～50℃下经过30～60分钟的搅拌后，在90℃下予以干燥。

步骤（1）中挤出机挤出温度为190～200℃，挤出压力≥5MPa。

利用复合熔融纺丝机纺制本发明镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，在保证纺丝机正常运作的情况下，将干燥好的组分A和组分B分别加入各自所属复合层的料桶中，依次通过熔融、计量、纺丝、卷绕等工序，制得本发明镀银空心微珠复合纺丝抗菌纤维。

本发明采用镀银空心微珠代替纳米银制造抗菌纤维，在具备安全、高效广谱抗菌性优点的情况下，成本显著降低，采用复合纺丝的技术解决了因镀银空心微珠粒径较大导致纤维易断裂的缺点，使镀银空心微珠能应用于纤维中。另外，本发明选用聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂可以进一步提高镀银空心微珠的分散性。

附图说明

图1是本发明实施例1纤维截面显微镜表征图

图2是本发明对比实施例4纤维截面显微镜表征图

图3是本发明对比实施例5纤维截面显微镜表征图

图4是本发明对比实施例6纤维截面显微镜表征图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述，应当理解，此处所述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例镀银空心微珠采用常规空心微珠化学镀工艺自制，简要步骤如下（可参考黄少强等《玻璃微珠表面化学镀银》，电镀与涂饰）：

A、空心玻璃微珠：选用市售5000目（1～3μm）的空心微珠，过5000目不锈钢筛网两次，然后干燥备用；

B、表面预处理：将筛选过的空心玻璃微珠依次采用HF溶液粗化—去离子水洗—SnCl₂溶液敏化—去离子水洗—胶体Pd溶液活化—水洗烘干等步骤处理，粗化、敏化和活化处理液配方均采用常规工艺配方；

C、化学镀银：将银氨溶液和还原组分等体积混合，加入上述步骤所得玻璃微珠，在不断搅拌下于室温进行反应，过滤烘干后制得相应粒径的镀银空心微珠。

本发明实施例分散剂的制备方法为：将聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮混合，在40～50℃下经过30～60分钟的搅拌后，在90℃下予以干燥。

本发明实施例镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维断裂强力和断裂伸长率的测定方法采用国家标准GB/T3916-1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》。

测试方法：将制备的抗菌纤维长丝隔段取试样，长度超过500毫米，调湿后夹入测试仪器的夹持器中，使上下两夹持器间隔长度为500毫米，然后启动仪器，间隔长度以500毫米/分钟的速度拉伸，直至断裂，记录断裂强度，单位为cN/dtex；断裂时增加的长度与夹持长度的百分比记为断裂伸长率。

实施例1

50/50并列型镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备步骤如下：

（1）组分B，由以下重量份数的原料制成：镀银空心微珠16、分散剂14、聚丙烯（PP）高聚物切片粉体70。

其中分散剂由以下重量份数的原料制成：聚乙烯醇11.2、甘油2.1、聚乙烯吡咯烷酮0.7。

组分B的制备方法：将镀银空心微珠、分散剂充分搅拌混合，将混合好的物质使用高速剪切搅拌机混合均匀，得复合粉体。将上述复合粉体与PP高聚物切片粉体再使用搅拌机混合均匀，抽真空烘干，冷却后，通过挤出机挤出，挤出的丝条切断使用纯净水冷却，干燥后得组分B。

（2）复合长丝抗菌纤维：使用PP高聚物切片作为组分A，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，本实施例复合类型为50/50（A/B）并列型。

实施例2

80/20并列型镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备步骤如下：

（1）组分B，由以下重量份数的原料制成：镀银空心微珠17、分散剂18、PP高聚物切片粉体65。

其中分散剂由以下重量份数的原料制成：聚乙烯醇16.2、甘油1.26、聚乙烯吡咯烷酮0.54。

组分B的制备方法：采用实施例1的制备方法将上述原料制成组分B。

（2）复合长丝抗菌纤维：使用PP高聚物切片作为组分A，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，本实施例复合类型为80/20（A/B）并列型。

实施例3

70/30三叶裂离型镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备步骤如下：

（1）组分B，由以下重量份数的原料制成：镀银空心微珠18、分散剂21、PP高聚物切片粉体61。

其中分散剂由以下重量份数的原料制成：聚乙烯醇17.85、甘油2.1、聚乙烯吡咯烷酮1.05。

组分B的制备方法：采用实施例1的制备方法将上述原料制成组分B。

（2）复合长丝抗菌纤维：使用PP高聚物切片作为组分A，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，本实施例复合类型为70/30（A/B）三叶裂离型。

实施例4

65/35皮芯型镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备步骤如下：

（1）组分B，由以下重量份数的原料制成：镀银空心微珠16、分散剂22、PP高聚物切片粉体62。

其中，分散剂由以下重量份数的原料制成：聚乙烯醇17.6、甘油3.3、聚乙烯吡咯烷酮1.1。

组分B的制备方法：采用实施例1的制备方法将上述原料制成组分B。

（2）复合长丝抗菌纤维：使用PP高聚物切片作为组分A，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，本实施例复合类型为65/35（A/B）皮芯型。

实施例5

60/40海岛型镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备步骤如下：

（1）组分B，由以下重量份数的原料制成：镀银空心微珠17、分散剂15、PP高聚物切片粉体68。

其中分散剂由以下重量份数的原料制成：聚乙烯醇13.2、甘油1.2、聚乙烯吡咯烷酮0.6。

组分B的制备方法：采用实施例1的制备方法将上述原料制成组分B。

（2）复合长丝抗菌纤维：使用PP高聚物切片作为组分A，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，本实施例复合类型为60/40（A/B）海岛型。

对比实施例1

镀银空心微珠抗菌纤维的制备，采用实施例1制备的组分B与选取的组分A共混纺丝，其中组分A/B=50/50。

对比实施例2

镀银空心微珠抗菌纤维的制备，采用实施例3制备的组分B与选取的组分A共混纺丝，其中组分A/B=70/30

对比实施例3

采用PP高聚物切片作为组分A和组分B，将组分A和组分B通过安装有复合纺丝型组件的复合熔融纺丝机制备普通复合纺丝纤维，本对比实施例复合类型为50/50（A/B）并列型。

对比实施例4

将实施例1的分散剂改为聚乙烯吡咯烷酮14份，其余与实施例1相同，制得镀银空心微珠复合抗菌纤维。

对比实施例5

将实施例1的分散剂改为聚乙烯醇11.2份和甘油2.1份，其余与实施例1相同，制得镀银空心微珠复合抗菌纤维。

对比实施例6

将实施例1的分散剂改为聚乙烯醇11.2份和聚乙烯吡咯烷酮0.7份，其余与实施例1相同，制得镀银空心微珠复合抗菌纤维。

表1为实施例抗菌纤维断裂强力和断裂伸长率测试结果。

表1

参照AATCCTestMethod100（菌数测定法）TZ/TO2021-9对本发明实施例抗菌纤维进行抗菌测定，检测结果：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等20余种有害菌都有高效的抑制能力，平均抑菌率≥98％。检测结果显示本发明实施例抗菌纤维具有高效广谱抗菌性。

由表1中可看到本发明镀银空心微珠复合纺丝抗菌纤维与镀银空心微珠共混纺丝纤维（对比实施例1～2）相比，本发明能纺丝且断裂强力增加，对比实施例1～2强度和韧性较低，在纺丝过程中还容易出现断裂，纺丝成功率不高，限制了其使用范围；与普通复合纺丝纤维（对比实施例3）相比，本发明抗菌纤维具备了能应用的足够的断裂强力，可应用于服装等纺织品的加工原料。

图1～4分别为本发明实施例1、对比实施例4～6在同等放大倍数下的显微镜表征图，由图1可以看出本发明分散剂（聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮）使得镀银空心微珠在高聚物载体中的分散性要比单独使用聚乙烯吡咯烷酮（如图2）、使用甘油与聚乙烯醇（如图3）和使用聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮（如图4）起到的分散效果好。

Claims (10)

1.一种镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，是主要由组分A和组分B通过复合纺丝而得的复合长丝纤维，所述组分A为聚丙烯切片，所述组分B是主要由聚丙烯切片粉体、分散剂和镀银空心微珠制成的抗菌母粒，所述分散剂包括聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮。

2.根据权利要求1所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述复合长丝纤维中按质量百分比组分A占50～80％，组分B占20～50％。

3.根据权利要求1所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述镀银空心微珠粒径为1～3μm。

4.根据权利要求1所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述组分B中按质量百分比聚丙烯切片粉体占60～70％，分散剂占14～22％，镀银空心微珠占16～18％。

5.根据权利要求1所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1620～2150，醇解度为86.0～90.0％。

6.根据权利要求5所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述分散剂中按质量百分比聚乙烯醇占80～90％、甘油占7～15％、聚乙烯吡咯烷酮占3～5％。

7.根据权利要求5所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维，其特征在于，所述分散剂采用以下方法制备：将聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮混合，在40～50℃下经过30～60分钟的搅拌后，在90℃下予以干燥。

8.一种如权利要求1所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)组分B的制备：将镀银空心微珠、分散剂混合，充分搅拌后，加入聚丙烯切片粉体高速混合均匀，抽真空烘干，通过挤出机挤出，拉条切粒得组分B；

(2)复合纺丝制备抗菌纤维：使用聚丙烯切片作为组分A，将组分A和组分B通过复合熔融纺丝机纺丝制备得镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维；

所述步骤(1)中分散剂包含聚乙烯醇、甘油和聚乙烯吡咯烷酮。

9.根据权利要求8所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1620～2150，醇解度为86.0～90.0％。

10.根据权利要求9所述的镀银空心微珠复合长丝抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述分散剂中按质量百分比聚乙烯醇占80～90％、甘油占7～15％、聚乙烯吡咯烷酮占3～5％。