CN104947231A - 一种防臭涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纺织领域，具体涉及一种防臭涤纶纤维，由如下重量份的原料经熔融纺丝制备获得：PET聚酯切片100份，防臭剂1-4份，抗氧化剂2-3份，分散剂1-3份，润滑剂0.1-2份和壳聚糖2-3份，其中，所述的防臭剂为纳米活性碳与纳米蒙脱土混合物，采用聚乙烯蜡包覆处理后使用。本发明解决了纳米防臭剂在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的防臭涤纶纤维，本发明方法简单易行，适合工业化推广使用。

Description

一种防臭涤纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织领域，具体涉及一种防臭涤纶纤维及其制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对纺织品卫生功能提出了更高要求，抗菌防臭是一个重要方向发展。由于PET纤维吸水性能差，PET织物表面的自由含水量较多，导致细菌的生长速度要高于其他天然纤维；而且，PET织物在加工过程中通常需要添加可作为微生物营养的物质进行处理，当外界温湿度条件成熟，PET织物很容易滋生多种微生物，导致织物变色、长斑酶、产生臭味等。而现有的各种后整理部分使用的抗菌剂等，其抗菌、防臭等效果都不够理想。防臭纤维属于功能纤维，功能纤维现在常见的生产方法是物理改性方法，即在纤维成型的不同阶段共混加入抗菌功能物质，例如可以在纺丝原料聚合时加入；也可以在纺丝挤出时共混加入；对于湿法纺丝还可以将功能材料加入到纺丝原液中。物理改性因其操作方便，技术难度低，适用性广，目前已经成为功能纤维制造的最主要方法。

涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称，具有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点。涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的60％以上。

在熔融纺丝过程中向纤维中嵌入活性炭粒子和纳米银是较简单的防臭除菌纤维工业生产方法，但PET的极性低，未经过表面改性的活性炭粒子和纳米银与PET的相容性差，易团聚，影响了其在聚酯材料中抗菌防臭功能和防臭抗菌持久性的发挥。如公开号为CN102517681A的中国发明公开了一种抗菌防臭涤纶牵伸丝的生产方法，该发明采用在干燥工序中加入聚酯切片重量比的0.001-0.003纳米银系粉体参与风送法的干燥流程，使纳米银系粉体混合在聚酯切片中，该方法的缺点是抗菌粉体在涤纶树脂中很难达到良好的分散，分散不匀的粉体材料在纺丝的时候会增加纺丝压力，堵塞喷丝板，影响纤维的可纺性，而抗菌剂的不均匀分散还会进一步影响到纤维的抗菌性能。又如公开号为CN102644129A的中国发明公开了一种阻燃和竹炭防臭涤纶纤维，主要方法是采用添加活性炭母粒制作涤纶防臭母粒，该方法缺点同样是防臭粉体难以在涤纶纤维中均匀分散，易造成可纺性变差和纤维防臭性能没有保障。

涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，功能涤纶纤维还有很大的开发潜力。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和缺陷，本发明旨在提供一种防臭涤纶纤维及其制备方法，能使纳米防臭剂在PET基体中分散均匀，提高涤纶纤维的加工和纺织性能。

为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案：

一种防臭涤纶纤维，由如下重量份的原料经熔融纺丝制备获得：

其中，所述的防臭剂为纳米活性碳与纳米蒙脱土混合物，采用聚乙烯蜡包覆处理后使用。

纳米活性炭因其本身具有的孔结构和比表面积在吸附方面具有独特的性能。纳米蒙脱土具有独特的一维层状纳米结构，具有很强的吸附能力和良好的分散性能。但是，纳米活性炭和纳米蒙脱土在使用时最大的问题就是易团聚，不能在基体中均匀分散，直接导致增加了纺丝困难并造成吸附能力下降或丧失。发明人研究发现，将纳米活性炭与纳米蒙脱土采用适宜量聚乙烯蜡包覆处理后再添加到PET聚酯切片中做熔融纺丝，可使纳米活性炭和纳米蒙脱土在PET基体中分散均匀，提高了可纺性和纤维防臭性能。同时，本发明中添加壳聚糖作为天然抗菌剂，从根本上抑制臭源，与纳米防臭剂的吸附功能相辅相成，真正实现防臭目的。本发明得到的防臭纤维完全符合商用要求。

作为优选，本发明中所述的防臭剂为纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物，按下述方法包覆处理后使用：按比例混合纳米活性炭和纳米蒙脱土，然后添加聚乙烯蜡在包衣机中进行包覆，包覆工艺参数为：温度90-110℃，转速10-20rpm，包覆时间5-10min，其中：防臭剂(纳米活性炭和纳米蒙脱土总质量)与聚乙烯蜡的质量百分比为85-95％∶15-5％。研究发明，适当比例的混合更有助于纳米活性炭和纳米蒙脱土的吸附，且不会造成纺丝困难。

作为优选，本发明中所述的聚乙烯蜡的分子量为5000-8000。

作为优选，本发明中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2；所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯；所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000-50000。

作为优选，本发明中所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm。

本发明还提供了一种防臭涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)防臭剂包覆处理：将按质量百分比85-95％的防臭剂(纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物)和15-5％的聚乙烯蜡混合，然后在包衣机中进行包覆，得到预处理防臭剂，

(2)熔融纺丝：

将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的1-4％防臭剂、2-3％的抗氧化剂、0.1-2％的润滑剂、1-3％的分散剂和2-3％的壳聚糖投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，得到所述的防臭涤纶纤维。

作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(1)防臭剂包覆处理中：包覆工艺参数为：温度90-110℃，转速10-20rpm，包覆时间5-10min；聚乙烯蜡的分子量为5000-8000。

作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(2)中在高速混合机中混合10-20分钟。

作为优选，本发明制备方法中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2；所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯；所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000-50000；PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm。

作为优选，本发明制备方法中所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm。

作为优选，本发明制备方法中所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度275-290℃，侧吹风冷却风温28-30℃，侧吹风风速为0.3-0.5m/s，卷绕纺丝速度3000-3200m/min，牵伸倍率3.5-4.5。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明解决了纳米活性炭和纳米蒙脱土在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的防臭涤纶纤维，本发明方法简单易行，适合工业化推广使用。

本发明生产的防臭涤纶纤维织成织物后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率≥99％，有效遏制了臭源。

本发明生产的防臭涤纶纤维织物具有长久的防臭抗菌性，耐水洗性能优异，耐水性明显提高，洗涤30次后其防臭功能依然显著。而一般采用后整理方法制得的防臭涤纶纤维或者织物耐洗30次后防臭功能丧失。

采用本发明方法生产的防臭涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

原料说明：纳米活性炭和纳米蒙脱土，市售产品。

实施例1

一种防臭涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)：防臭剂包覆处理：将按质量百分比85％的防臭剂(纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物)和1％的聚乙烯蜡(分子量为5000)混合，然后在包衣机中进行包覆，包覆工艺参数为：温度90℃，转速10rpm，包覆时间5min，得到预处理防臭剂，

(2)熔融纺丝：

PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm，

将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的4％预处理防臭剂、2％的抗氧化剂(抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2)、2％的润滑剂(采用润滑剂TAF)、3％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000)和3％的壳聚糖投入高速混合机中，混合20分钟，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度285-290℃，侧吹风冷却风温28℃，侧吹风风速为0.3m/s，卷绕纺丝速度3000m/min，牵伸倍率3.5，得到所述的防臭涤纶纤维。可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

实施例2

一种防臭涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)：防臭剂包覆处理：将按质量百分比95％的防臭剂(纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物)和5％的聚乙烯蜡(分子量为8000)混合，然后在包衣机中进行包覆，包覆工艺参数为：温度110℃，转速20rpm，包覆时间10min，得到预处理防臭剂，

(2)熔融纺丝：

PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm，

将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的1％预处理防臭剂、3％的抗氧化剂(抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2)、0.1％的润滑剂(采用润滑剂TAF)、1％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为50000)和2％的壳聚糖投入高速混合机中，混合10分钟，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度275-280℃，侧吹风冷却风温30℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度3200m/min，牵伸倍率4.5，得到所述的防臭涤纶纤维。可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

实施例3

一种防臭涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)：防臭剂包覆处理：将按质量百分比90％的防臭剂(纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物)和10％的聚乙烯蜡(分子量为6000)混合，然后在包衣机中进行包覆，包覆工艺参数为：温度100℃，转速12rpm，包覆时间8min，得到预处理防臭剂，

(2)熔融纺丝：

PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm，

将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2％预处理防臭剂、2％的抗氧化剂(抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2)、0.8％的润滑剂(采用季戊四醇硬脂酸酯)、2％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为40000)和2％的壳聚糖投入高速混合机中，混合15分钟，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度285-290℃，侧吹风冷却风温30℃，侧吹风风速为0.4m/s，卷绕纺丝速度3100m/min，牵伸倍率4.2，得到所述的防臭涤纶纤维。可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

比较例

一种防臭涤纶纤维，按下列步骤制备：

PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm，

将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的3％防臭剂(纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物)、2％的抗氧化剂(抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2)、0.5％的润滑剂(采用润滑剂TAF)、2％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为40000)和3％的壳聚糖投入高速混合机中，混合15分钟，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度285-290℃，侧吹风冷却风温28℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度3000m/min，牵伸倍率4.2，得到所述的防臭涤纶纤维。无法实现连续纺丝且毛丝出现，可纺性较差。

实验例

将本发明实施例获得的防臭涤纶纤维做如下测试：

(1)抗菌性能和抗菌持久性能

(1.1)抗菌性能

纤维抗菌性能测试参照GB/T20944《纺织品抗菌性能的评价》第2部分：吸收法。实验结果，见表1。

表1涤纶纤维的抗菌率

(1.2)抗菌持久性：

测试参照FZ/T73023-2006《抗菌针织品附录C抗菌织物试样洗涤试验方法》的洗涤程序，试验结果见表2。

表2不同方法制取的涤纶抗菌织物水洗30次后的抗菌效果

由表2的结果可以看出，本发明除臭纤维制备的织物不仅抗菌效果优异，而且耐洗性非常好，经过30洗洗涤，抗菌性能仍可保持在99％以上。远远优于常规后整理方法制备的织物和比较例制备的织物，后整理法制备的织物和比较例制备的织物，经过30次洗涤后，抗菌性能下降非常严重。

(2)除臭性能(感官测试，嗅辩法)

操作方法：臭气种类很多，汗臭中包括：氨、醋酸、异戊酸等，本发明以异戊酸为臭气源代表。在容量为500ml的具塞锥形烧瓶中放入5.0g试样，用微量注入器注入1微升异戊酸臭气，迅速盖紧盖章，室温放置2h后，用镊子迅速将试样从锥形烧瓶中转移至3000ml的具塞锥形瓶中，盖紧盖子，室温放置4h。然后3000ml的具塞锥形瓶放置在洁净操作台上，操作者洗净双手后带上手套，打开3000ml的具塞锥形瓶，用镊子取出样品靠近鼻孔，仔细嗅闻样品上的气味，根据气味强度对试样进行感官评价。

将舒适及不舒适气味用4档表示的方法，4档臭气强度表示法：

臭气强度0级，无臭；

臭气强度1级，臭味弱、能感觉臭味；

臭气强度2级，能容易感觉到臭味；

臭气强度3级，臭味很强。

感官测试结果见表3：

表3不同方法制取的除臭织物的除臭效果

从表3可以看出，本发明除臭纤维制备的织物除臭效果即便洗涤30次后效果依然没有明显下降。而常规后整理法或比较例制备的织物除臭效果不如本发明，尤其是洗涤多次后丧失除臭效能。

(3)安全性：

参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》(2002年版)第二部分2.3.3(皮肤刺激试验)，对由本发明除臭纤维生产的除臭涤纶纤维织物进行皮肤刺激性试验，动物为普通级新西兰家兔。试验过程中未发现受试家兔皮肤出现红斑或水肿现象，试验结果表明，采用本发明方法生产的除臭涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。

(4)力学性能测试：

经测试，各项指标符合商业用纤维的力学要求。

Claims (10)

1.一种防臭涤纶纤维，其特征在于由如下重量份的原料经熔融纺丝制备获得：

PET聚酯切片 100份，

防臭剂   1-4份，

抗氧化剂 2-3份，

分散剂   1-3份，

润滑剂   0.1-2份，

壳聚糖   2-3份，

其中，所述的防臭剂为纳米活性碳与纳米蒙脱土混合物，采用聚乙烯蜡包覆处理后使用。

2.根据权利要求1所述的一种防臭涤纶纤维，其特征在于，所述的防臭剂为纳米活性碳与纳米蒙脱土按质量比2∶1的混合物，按下述方法包覆处理后使用：按比例混合纳米活性炭和纳米蒙脱土，然后添加聚乙烯蜡在包衣机中进行包覆，包覆工艺参数为：温度90-110℃，转速10-20rpm，包覆时间5-10min，其中：防臭剂与聚乙烯蜡的质量百分比为85-95％∶15-5％。

3.根据权利要求1或2之一所述的一种防臭涤纶纤维，其特征在于，所述的聚乙烯蜡的分子量为5000-8000。

4.根据权利要求1所述的一种防臭涤纶纤维，其特征在于，所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2；所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯；所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000-50000。

5.根据权利要求1所述的一种防臭涤纶纤维，其特征在于，所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm。

6.如权利要求1所述的一种防臭涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)防臭剂包覆处理：将按质量百分比85-95％的防臭剂和15-5％的聚乙烯蜡混合，然后在包衣机中进行包覆，得到预处理防臭剂，

(2)熔融纺丝：

将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的1-4％防臭剂、2-3％的抗氧化剂、0.1-2％的润滑剂、1-3％的分散剂和2-3％的壳聚糖投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，得到所述的防臭涤纶纤维。

7.根据权利要求6所述的一种防臭涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)防臭剂包覆处理中：包覆工艺参数为：温度90-110℃，转速10-20rpm，包覆时间5-10min；聚乙烯蜡的分子量为5000-8000。

8.根据权利要求6所述的一种防臭涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中在高速混合机中混合10-20分钟。

9.根据权利要求6所述的一种防臭涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1∶2；所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯；所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000-50000；PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤40ppm。

10.根据权利要求6所述的一种防臭涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度275-290℃，侧吹风冷却风温28-30℃，侧吹风风速为0.3-0.5m/s，卷绕纺丝速度3000-3200m/min，牵伸倍率3.5-4.5。