CN104726961A - 一种抗菌氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种抗菌氨纶纤维及其制备方法，抗菌氨纶纤维由包皮和芯部组合而成，纤维截面为实心，芯部材料为熔纺用聚氨酯切片，包皮质量百分比配方为：银离子化合物 0.1~0.2%；抗紫外剂 0.1~0.5%；抗氧剂 0.1~0.5%；润滑剂0.2~1.0%；消光剂0.1~0.5%；成纤集合物97.3~99.4%。该抗菌氨纶纤维的制造方法为：1.使用熔融纺丝技术按所述配方比例制造抗菌氨纶芯部；2.使用湿干法纺丝技术按所述的比例制造抗菌氨纶包皮；3.通过特殊的喷丝板组合件在湿干法纺丝的设备和工艺下纺丝，经特殊的凝固浴，制得抗菌氨纶纤维。本发明抗菌氨纶纤维的制备方法，工艺简单，抗菌剂用量少，经济适用，制备的抗菌氨纶纤维性能稳定、均一，且广谱抗菌，抗菌效果持久。

Description

一种抗菌氨纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种抗菌氨纶纤维的制备方法技术。

背景技术

氨纶是一种聚氨酯弹性纤维，是提升面料品质的关键因素之一。随着国民生活水平的不断提升，消费者对面料的舒适程度要求越来越高。抗菌氨纶纤维不仅可以改善面料的舒适度，更赋予面料抗菌的功能，使面料更加清洁、健康。抗菌氨纶纤维可以应用于内衣、医用纺织品、尿不湿、卫生巾等产品，给消费者更加全面的健康保证。

目前的抗菌纤维主要有以下几种制造技术路线。第一，采用共混技术，将抗菌剂与成纤聚合物共混后纺丝，此类技术要求抗菌剂用量高，且与成纤聚合物有很好的相容性，不仅提高成本，而且影响可纺性；第二，采用浸渍技术，将纤维或纺织品在含抗菌剂的溶液中浸渍，此类技术制备的纺织品抗菌效果难以持久，满足不了持久抗菌的要求。

那么开发一种抗菌氨纶纤维就日趋重要，提升面料舒适性和抗菌功能，使面料能够满足消费者日趋苛刻的要求。

发明内容

技术问题：本发明拟解决的技术问题是设计一种抗菌氨纶纤维的制造方法。该制造方法的实施过程稳定，制备的氨纶纤维具备抗菌功能，制备的面料舒适、耐用。该抗菌氨纶纤维制造工艺成熟，不需要特殊设备，便于工业化实施。

技术方案：本发明的一种抗菌氨纶纤维包括芯部材料和包皮，芯部材料为熔纺用聚氨酯切片，包皮质量百分比配方为：

所述的成纤聚合物由聚四亚甲基醚二醇PTMG和4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI混合反应得到的预聚物，再与混合二胺扩链剂发生扩链反应制得，其中PTMG的分子量为1200～1800。

所述的银离子化合物为氯化银，所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

本发明的抗菌氨纶纤维的制备方法包括以下步骤：

第一步：初生纤维芯部材料的制备

1)将聚氨酯熔融切片置于双螺杆挤出机中，在温度为200～280℃下熔融共混均匀成熔融纺丝体；

第二步：初生纤维包皮材料的制备

2.1)制备扩链剂溶液：将扩链剂加入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，配制质量百分比浓度为4.0～6.0％的扩链剂溶液；

2.2)制备预聚物溶液：二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.6～1.8在70～90℃下预聚合30～45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40～50％的预聚物溶液；

2.3)制备成纤聚合物溶液：将扩链剂溶液添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物溶液，其中，扩链剂占成纤聚合物的质量比为1.0～2.0％，成纤聚合物溶液质量百分比浓度为33～35％；

2.4)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为33～35％，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛；

3)将步骤2.3)制备的成纤聚合物溶液与步骤2.4)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，储存24～36小时，熟化完全，即制备出纺丝原液；

第三步：纺制抗菌氨纶纤维

采用复合纺丝技术，运用湿干法纺丝方法，经喷丝板，制得抗菌氨纶纤维。

所述的湿干法纺丝方法为：

1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，在凝固浴中行进距离为0.5～2.0米，凝固浴的温度为50～60℃，凝固浴中N，N-二甲基乙酰胺的质量百分比浓度为5.0％～15.0％，硝酸银的质量百分比浓度为0.5％～2.0％，经此过程制得原丝；

2)原丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。

所述喷丝板的结构为：在喷丝板上设有一个挤压孔，在挤压孔中设有一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，挤压孔孔径为0.20～0.35mm，空心针孔径为0.15～0.25mm。

所述的扩链剂为乙二胺、丙二胺、戊二胺或4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷的N，N-二甲基乙酰胺溶液。

有益效果：本发明通过利用特殊的工艺配方以及特殊的纺丝加工方法，制备的抗菌氨纶纤维，具备抗菌功能，使用性能良好，大大提升布料的舒适性，且具备抗菌功能。经特殊的喷丝板，所制得的初生纤维为包皮-芯部结构，包皮材料在湿法纺丝段通过溶剂向凝固浴的扩散而初步成型，银离子在此阶段进入纤维皮层，进入干法纺丝阶段，溶剂挥发彻底而制得抗菌氨纶纤维，可纺性良好，满足产业化生产的要求，提高产品的均一性。所制得的抗菌氨纶纤维所使用的抗菌剂含量低，高效抗菌，效果持久，且纤维尺寸稳定，均一性好，提高织物的档次。利用特殊的湿干法纺丝，大大降低纺丝热量，达到节能降耗的目的。本发明制造工艺成熟，对设备没有特殊要求，工业化实施容易，功能材料用量低，便于推广。

具体实施方式

本发明的一种抗菌氨纶纤维的质量百分比组成为：

其芯部材料的质量百分比配方为：

熔纺用聚氨酯切片    100％；

其包皮质量百分比配方为：

所述的成纤聚合物为由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)混合反应得到的预聚物，与混合二胺扩链剂发生扩链反应制得，其中PTMG的分子量为1200～1800。

所述的银离子化合物为氯化银、所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑；抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛。

所述喷丝板，包括：挤压孔和一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，从而形成一个圆孔和一个环形孔，空心针孔径为0.15～0.25mm，挤压孔孔径为0.20～0.35mm。

实施例1：

第一步：初生纤维芯部材料的制备

1)将聚氨酯熔融切片置于双螺杆挤出机中，在温度为220℃下熔融共混均匀成熔融纺丝体；

第二步：初生纤维包皮材料的制备

1)制备成纤聚合物：二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.8在90℃下预聚合45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为50％的溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺、戊二胺、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷等的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4.0％；扩链剂添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为1.0％，溶液的质量百分比浓度为35％；

2)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35％，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛；

3)将步骤1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，储存36小时，熟化完全，即制备出纺丝原液；

第三步：经特殊的喷丝板及湿干法纺丝纺制抗菌氨纶纤维

1.湿法纺丝

1)a.凝固浴为N，N-二甲基乙酰胺、硝酸银的水溶液；b.在凝固浴中行进距离为1.0米；c.凝固浴的温度为70℃；

2.干法纺丝

a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝200/185/140；c.纺丝速度：600m/min。

经以上步骤制得抗菌氨纶纤维。

实施例2：

第一步：初生纤维芯部材料的制备

1)将聚氨酯熔融切片置于双螺杆挤出机中，在温度为220℃下熔融共混均匀成熔融纺丝体；

第二步：初生纤维包皮材料的制备

1)制备成纤聚合物：二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.8在90℃下预聚合45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为50％的溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺、戊二胺、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷等的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4.0％；扩链剂添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为2.0％，溶液的质量百分比浓度为35％；

2)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35％，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛；

3)将步骤1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，储存36小时，熟化完全，即制备出纺丝原液；

第三步：经特殊的喷丝板及湿干法纺丝纺制抗菌氨纶纤维

1.湿法纺丝

1)a.凝固浴为N，N-二甲基乙酰胺、硝酸银的水溶液；b.在凝固浴中行进距离为1.5米；c.凝固浴的温度为70℃；

2.干法纺丝

a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝200/185/140；c.纺丝速度：650m/min。

经以上步骤制得抗菌氨纶纤维。

Claims (7)

1.一种抗菌氨纶纤维，其特征在于该抗菌氨纶纤维包括芯部材料和包皮，芯部材料为熔纺用聚氨酯切片，包皮质量百分比配方为：

银离子化合物                               0.1～0.2%，

抗紫外剂                                   0.1～0.5%，

抗氧剂                                     0.1～0.5%，

润滑剂                                     0.2～1.0%，

消光剂                                     0.1～0.5%，

成纤聚合物                                 97.3～99.4%。

2. 根据权利要求1所述的抗菌氨纶纤维，其特征在于所述的成纤聚合物由聚四亚甲基醚二醇PTMG和4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI混合反应得到的预聚物，再与混合二胺扩链剂发生扩链反应制得，其中PTMG的分子量为1200～1800。

3. 根据权利要求1所述的抗菌氨纶纤维，其特征在于所述的银离子化合物为氯化银，所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

4. 一种如权利要求1所述的抗菌氨纶纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步：初生纤维芯部材料的制备

1) 将聚氨酯熔融切片置于双螺杆挤出机中，在温度为200～280℃下熔融共混均匀成熔融纺丝体；

第二步：初生纤维包皮材料的制备

2.1) 制备扩链剂溶液：将扩链剂加入溶剂N，N-二甲基乙酰胺，配制质量百分比浓度为4.0～6.0%的扩链剂溶液；

2.2) 制备预聚物溶液：二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.6～1.8在70～90℃下预聚合30～45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40～50%的预聚物溶液；

2.3) 制备成纤聚合物溶液：将扩链剂溶液添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物溶液，其中，扩链剂占成纤聚合物的质量比为1.0～2.0%，成纤聚合物溶液质量百分比浓度为33～35%；

2.4) 制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为33～35%，其中抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑、抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛；

3) 将步骤2.3)制备的成纤聚合物溶液与步骤2.4)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀，储存24～36小时，熟化完全，即制备出纺丝原液；

第三步：纺制抗菌氨纶纤维

采用复合纺丝技术，运用湿干法纺丝方法，经喷丝板，制得抗菌氨纶纤维。

5. 根据权利要求4所述的一种抗菌氨纶纤维的制备方法，其特征在于所述的湿干法纺丝方法为：

1) 纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，在凝固浴中行进距离为0.5～2.0米，凝固浴的温度为50～60℃，凝固浴中N，N-二甲基乙酰胺的质量百分比浓度为5.0%～15.0%，硝酸银的质量百分比浓度为0.5%～2.0%，经此过程制得原丝；

2) 原丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。

6. 根据权利要求4所述的一种抗菌氨纶纤维的制备方法，其特征在于所述喷丝板的结构为：在喷丝板上设有一个挤压孔，在挤压孔中设有一个以同心方式延伸通过挤压孔的空心针，挤压孔孔径为0.20～0.35mm，空心针孔径为0.15～0.25mm。

7. 根据权利要求4所述的一种抗菌氨纶纤维的制备方法，其特征在于所述的

扩链剂为乙二胺、丙二胺、戊二胺或4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷的N，N-二甲基乙酰胺溶液。