CN105694438A - 一种纳米无机抗菌纤维母粒及其制备方法 - Google Patents

一种纳米无机抗菌纤维母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米无机抗菌纤维母粒及其制备方法。所述纳米无机抗菌纤维母粒包括如下组份：纤维用树脂1-30份，纳米无机抗菌粉体1-50份，硅油1-5份，硅烷偶联剂1-10份，异氰酸酯1-5份，抗氧剂0.1-0.5份。所述制备方法为：在砂磨机中，先加入纳米无机抗菌粉体，然后加入硅烷偶联剂，高速研磨至稠膏状，再加入异氰酸酯，高速研磨得到有机-无机杂化的纳米粉体，再与纤维树脂一起经双螺杆挤出制备出母粒。所制备的纳米无机抗菌纤维母粒，可以广泛应用于各种纤维。

Description

一种纳米无机抗菌纤维母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子合成改性和加工领域，具体地，本发明涉及一种无机抗菌纤维母粒及其制备方法。
背景技术
目前随着人们生活水平的提高，对功能性纤维及其纺织制品的要求越来越高，具有抗菌功能的纤维及其纺织制品就是其中一大类。抗菌纤维的制备方法一般分为两种，一种是湿法浸制，将纤维或其纺织制品通过浸入含有抗菌剂的表面处理剂，经干燥固化获得抗菌纤维或纺织品，但其耐水洗性能差，水洗后抗菌剂易剥落，从而导致抗菌性能下降；另一种制备方法是共混母粒法，将抗菌剂做成母粒，与纤维树脂一起熔融共混纺丝，其添加量少，耐水洗性好，特别是配合无机抗菌剂后可以获得持久抗菌性能。但是多数无机抗菌剂颗粒不均匀而且比较大，挤出时堵孔，或发生断丝，特别是对于超细旦丝来说。纳米无机抗菌剂除具有优秀的抗菌性能外，粒径小，因此纳米无机抗菌剂是一个很好的选择，但是纳米粉体极细，容易团聚，与纤维树脂的相容性差等，很不容易分散到纤维中，从而导致难以起到有效的作用。所以目前的纳米粉体与纤维树脂共混而成得母粒通常都分散不均匀。
专利CN104341571A公开了一种抗菌聚氨酯鞋材及其制造方法，该发明所述抗菌聚氨酯鞋材由多元醇、扩链剂、异氰酸酯、纳米二氧化钛、硅油、催化剂、偶联剂、水为原料制备，所得到的抗菌聚氨酯鞋材具有较好的抗菌性能。然而，该方法只适用于聚氨酯材料。
专利CN103360679A公开了一种无纺布用高效增强防团聚抗菌填料母粒及其制备工艺，该发明通过先改性处理的超细碳酸钙，然后将处理后的碳酸钙与载体树脂、偶联剂、润滑剂、抗菌剂、抗氧化剂混合造粒，得到无纺布用高效增强防团聚抗菌填料母粒，可解决以碳酸钙为主要成分的无纺布填料母粒在高聚物基质中不易分散且容易团聚、与高聚物基质结合力低的问题。然而，该方法过于复杂，改性处理碳酸钙需经酸处理、与端羟基聚丁二烯反应等，且该发明只涉及解决碳酸钙的团聚问题，而非针对抗菌粉体。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种纳米无机抗菌纤维母粒，以解决纳米无机抗菌剂容易团聚、与纤维树脂的相容性差等问题，提高了抗菌纤维的抗菌效果。
本发明的另一目的是提供一种纳米无机抗菌纤维母粒的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现上述发明目的。
一种纳米无机抗菌纤维母粒，包括以下按重量份计算的组分：
纤维树脂1-30份；
纳米无机抗菌粉体1-50份；
硅油1-5份；
硅烷偶联剂1-10份；
异氰酸酯1-5份；
抗氧剂0.1-0.5份；
其中，所述纳米无机抗菌粉体的粒径为1-100nm。
本发明的硅烷偶联剂可以使纳米无机抗菌粉体较好的分散，硅烷偶联剂与无机抗菌粉体表面的羟基发生水解反应，异氰酸酯可与水解后的硅烷偶联剂发生交联反应。由于纳米粉体被研磨至纳米级与硅烷偶联剂充分混合，使得纳米粉体获得充分分散，与异氰酸酯反应交联后使得纳米粒子的分散状态获得固定下来，再通过研磨细化，形成表面有机包覆的纳米粉体，可以在各种纤维树脂中得到良好的分散。
优选地，所述纤维树脂为丙纶用聚丙烯树脂、腈纶用聚丙烯腈树脂、涤纶用聚酯或锦纶用尼龙切片树脂。
优选地，所述纳米无机抗菌粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化亚铜、纳米铜粉、纳米锌粉、纳米银抗菌剂、银离子抗菌剂的一种或多种。
优选地，所述硅烷偶联剂为同时含有两种不同化学性质基团的、通式为YSiX3的有机硅化合物，其中，Y为非水解基团，X为可水解基团。
优选地，所述Y为链烯基，或末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、（甲基）丙烯酰氧基或异氰酸酯基官能团的烃基。
优选地，所述X为Cl、OCH3、OCH3CH2、OC2H4OCH3或OSiCH3。
优选地，所述异氰酸酯为二异氰酸酯。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复合物，其质量比为2:1。
优选地，所述硅油为不含任何反应基团的惰性的二甲基硅油。
纳米无机抗菌纤维母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1.在砂磨机中，加入纳米无机抗菌粉体，然后加入硅烷偶联剂和硅油，高速研磨至稠膏状；
S2.加入异氰酸酯，使异氰酸酯与硅烷偶联剂反应在无机粉体表面形成包覆；
S3.高速研磨至粒径为1-1000nm；
S4.加入纤维树脂和抗氧剂，经双螺杆于180-250℃温度下挤出制备母粒。
与现有技术相比，本发明的创新点在于：将无机纳米粉体研磨至纳米级与硅烷偶联剂充分混合，使得纳米粉体获得充分分散；与异氰酸酯反应交联，使得纳米粒子的分散状态获得固定下来，再通过研磨细化，形成表面有机包覆的纳米粉体，从而克服了粉体易团聚、难分散均匀的难题；只采用硅烷偶联剂和异氰酸酯对粉体进行处理，工艺简单，成本较低。
具体实施方式
实施例1
S1.在陶瓷砂磨机中，加入纳米二氧化钛粉体（20nm）2.5kg，纳米氧化锌粉体（50nm）2.5kg然后加入硅烷偶联剂KH5601kg和硅油0.5kg，高速研磨至稠膏状；
S2.加入HDI0.5kg，使异氰酸酯与硅烷偶联剂反应在无机粉体表面形成包覆；
S3.高速研磨至粒径为1000nm；
S4.加入尼龙切片树脂3kg、抗氧剂50g，经脱挥型双螺杆于180-250℃温度下挤出制备母粒，制得锦纶抗UV抗菌防霉功能母粒。
实施例2
S1.在陶瓷砂磨机中，加入纳米氧化亚铜粉体（20nm）2.0kg，纳米银粉体（50nm）3kg然后加入硅烷偶联剂KH5501kg和硅油0.5kg，高速研磨至稠膏状；
S2.加入HDI0.5kg，使异氰酸酯与硅烷偶联剂反应在无机粉体表面形成包覆；
S3.高速研磨至粒径为1000nm；
S4.加入聚酯切片树脂3kg、抗氧剂50g，经脱挥型双螺杆于180-250℃温度下挤出制备母粒，制得涤纶抗菌防霉功能母粒。
实施例3
S1.在陶瓷砂磨机中，加入纳米锌粉体（10nm）1kg，银离子抗菌剂粉体（100nm）4kg然后加入硅烷偶联剂KH5701kg和硅油0.5kg，高速研磨至稠膏状；
S2.加入HDI0.5kg，使异氰酸酯与硅烷偶联剂反应在无机粉体表面形成包覆；
S3.高速研磨至粒径为1000nm；
S4.加入聚丙烯树脂3kg、抗氧剂50g，经脱挥型双螺杆于180-250℃温度下挤出制备母粒，制得丙纶抗菌防霉功能母粒。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
纤维树脂1-30份；
纳米无机抗菌粉体1-50份；
硅油1-5份；
硅烷偶联剂1-10份；
异氰酸酯1-5份；
抗氧剂0.1-0.5份；
其中，所述纳米无机抗菌粉体的粒径为1-100nm。
2.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述纤维树脂为丙纶用聚丙烯树脂、腈纶用聚丙烯腈树脂、涤纶用聚酯或锦纶用尼龙切片树脂。
3.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述纳米无机抗菌粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化亚铜、纳米铜粉、纳米锌粉、纳米银抗菌剂、银离子抗菌剂的一种或多种。
4.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述硅烷偶联剂为同时含有两种不同化学性质基团的、通式为YSiX3的有机硅化合物，其中，Y为非水解基团，X为可水解基团。
5.根据权利要求4所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述Y为链烯基，或末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、（甲基）丙烯酰氧基或异氰酸酯基官能团的烃基。
6.根据权利要求4所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述X为Cl、OCH3、OCH2CH3、OC2H4OCH3或OSiCH3。
7.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述异氰酸酯为二异氰酸酯。
8.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复合物，其质量比为2:1。
9.根据权利要求1所述纳米无机抗菌纤维母粒，其特征在于，所述硅油为不含任何反应基团的惰性的二甲基硅油。
10.如权利要求1-9任意一项权利要求所述纳米无机抗菌纤维母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在砂磨机中，加入纳米无机抗菌粉体，然后加入硅烷偶联剂和硅油，高速研磨至稠膏状；
S2.加入异氰酸酯，使异氰酸酯与硅烷偶联剂反应在无机粉体表面形成包覆；
S3.高速研磨至粒径为1-1000nm；
S4.加入纤维树脂和抗氧剂，经双螺杆于180℃-250℃温度下挤出制备母粒。
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