CN106120015A - 一种铜基金属有机骨架抗菌纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，铜基金属有机骨架抗菌纤维由聚酯，铜基金属有机骨架材料，抗菌剂制备而成。其中聚酯80～99.9％，铜基金属有机骨架材料0.1～20％，抗菌剂为质量百分浓度5～20％维生素C的季胺盐类抗菌剂、质量百分浓度为5％～20％维生素C的卤胺类抗菌剂中的至少一种。制备该抗菌纤维的方法为：将铜基金属有机骨架材料、聚酯经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维，得到的铜基金属有机骨架抗菌纤维具有较好的抗菌剂，其制备方法简单。

Description

一种铜基金属有机骨架抗菌纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能纺织功能材料领域，尤其涉及一种铜基金属有机骨架抗菌纤维及其制备方法。
背景技术
铜基金属有机骨架是铜-有机骨架材料的简称，是指铜离子与有机配体通过自组装形成周期性网络的多孔材料，具有孔隙率高、比表面积大、孔道规则、粒径可控等优点，广泛应用于医疗、吸附、催化、储能等领域。抗菌纤维是指具有抗菌功能的一类纤维，广泛应用与医疗卫生，民用军用纺织品等领域。
中国发明专利(公开号105401245A，公开日为2016年3月16日)，公开了一种制备氧化铜抗菌纤维的方法，包括：(1)将氧化铜粉末、含硅表面活性剂与聚酯切片进行统统混合制备功能性母粒；氧化铜的粉体直接小于0.8um；2)按照一定的质量比例，将功能性母粒和聚酯切片混合后加入螺杆挤出机中进行纺丝获得含铜抗菌纤维。本发明中将有机硅季铵盐和阳离子含硅表面活性剂用于织物中，使得织物具有良好的柔软性、回弹性、平滑性和明显的抗静电效果，而且将有机硅季铵盐与氧化铜共同使用使得比单独使用氧化铜获得的纤维具有更好的可防性和抗菌性，但是采用氧化铜为原料生产的抗菌纤维在生产过程中对废水的处理要求较高，增加了成本。中国发明专利(公开号101148785B，公开日期为2008年3月26日)，包括步骤(1)将紫草和药物透皮吸收剂加入含聚丙烯腈的纺丝原液中，(2)纺丝原液经纺丝工艺制成防治皮肤病的紫草药用聚丙烯腈纤维，该发明具有防治皮肤病的功效，但是其工艺采用湿法工艺，工艺流程复杂，生产成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种工艺简单，成本低廉，生产工艺环保，抗菌效果较好的的一种铜基金属有机骨架抗菌纤维及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，其特征在于：所述铜基金属有机骨架抗菌纤维由聚酯、铜基金属有机骨架材料、抗菌剂制备而成；铜基金属有机骨架的比表面积大，孔隙率高，具有大的吸附容量和强吸附作用力。相比于一般的有机骨架，铜基金属有机骨架具有更好的吸附作用力，更大容量的吸附抗菌剂。
按重量百分比计，所述聚酯80～99.9％，铜基金属有机骨架材料0.1～20％，采用上述重量百分比的铜基金属有机骨架抗菌纤维质地较柔软，对抗菌剂的吸收作用较好。所述抗菌剂为质量百分浓度5～20％维生素C的季胺盐抗菌剂、质量百分浓度为5％～20％维生素C的卤胺抗菌剂中的至少一种，维生素C的季胺盐与维生素C的卤胺抗菌剂的抗菌效果较好，而且对人的皮肤没有刺激作用。
所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种；所述铜基金属有机骨架材料为粉末状，粒径目数为2000～10000目；所述铜基金属有机骨架材料的结构为类沸石咪唑骨架型(ZIFs)，莱瓦希尔骨架型(MILs),孔、通道式骨架型(PCNs)中的一种。
一种铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将铜基金属有机骨架材料0.1～20％、聚酯80～99.9％经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维。
本发明优选铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将铜基金属有机骨架材料0.1～20％、聚酯80～99.9％,经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维，所述铜基金属有机骨架材料有机框架材料粒径为2000～10000目，结构为类沸石咪唑骨架型(ZIFs)，莱瓦希尔骨架型(MILs),孔、通道式骨架型(PCNs)中的一种；所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PBT)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PTT)中的一种；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍10～30min,浸渍温度为20～80℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维；所述抗菌剂为质量百分浓度5～20％维生素C的季胺盐类抗菌剂、质量百分浓度为5％～20％维生素C的卤胺类抗菌剂中的至少一种。
本发明的有益效果：
本发明利用铜基金属有机骨架为纤维功能性载体，由于体大量规则的孔洞结构，可吸附抗菌功能材料，根据吸附作用时间、抗菌剂的浓度、可以达到纤维抗菌效果的可控；
本发明中，在吸附的抗菌溶液中添加有一定质量百分浓度的维生素C，不仅使纤维具有抗菌功能，而且还有一定的促进伤口愈合的作用；
本发明采用铜基金属有机骨架进行熔融纺丝，扩大了金属有机骨架金属-有机框架材料的应用范围；采用熔融纺丝的手段，适合于产业化。
具体实施方式
实施例1
铜基金属有机骨架抗菌纤维A的制备
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将粒径为2000目的莱瓦希尔骨架型(MILs)的铜基金属有机骨架材料0.1％、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)99.9％,经纺丝机进行熔融纺丝，纺丝组件为单组份圆形，纺丝温度为280℃,得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍10min,浸渍温度为20℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维A；其中抗菌剂为质量百分浓度5％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为5％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
实施例2
铜基金属有机骨架抗菌纤维B的制备
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将粒径为4000目的类沸石咪唑骨架型(ZIFs)的铜基金属有机骨架材料1％、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PBT)99％,经纺丝机进行熔融纺丝，纺丝组件为中空型，纺丝温度为280℃,得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍20min,浸渍温度为30℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维B；其中抗菌剂为质量百分浓度5％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为10％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
实施例3
铜基金属有机骨架抗菌纤维C的制备
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将粒径为6000目的孔、通道式骨架型(PCNs)的铜基金属有机骨架材料5％、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PTT)95％,经纺丝机进行熔融纺丝，纺丝组件为三角形，纺丝温度为280℃,得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍30min,浸渍温度为40℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维C；其中抗菌剂为质量百分浓度10％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为15％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
实施例4
铜基金属有机骨架抗菌纤维D的制备
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将粒径为8000目的孔、通道式骨架型(PCNs)的铜基金属有机骨架材料10％、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)90％,经纺丝机进行熔融纺丝，纺丝组件为三角形，纺丝温度为280℃,得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍40min,浸渍温度为50℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维D；其中抗菌剂为质量百分浓度20％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为20％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
实施例5
铜基金属有机骨架抗菌纤维E的制备
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将粒径为10000目的孔、通道式骨架型(PCNs)的铜基金属有机骨架材料20％、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)80％,经纺丝机进行熔融纺丝，纺丝组件为三角形，纺丝温度为280℃,得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍60min,浸渍温度为80℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维E；其中抗菌剂为质量百分浓度20％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为20％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
各实施例中的样品的抗菌性能采用细菌计数测定法(AATCC100-1988)进行测定,测试方法为：将各样品的抗菌纤维与细菌接触，采用上述的细菌计数测定法计数接触前的细菌数(m)，接触60min后再采用上述的细菌计数测定法计数接触后的细菌数(n)，计算杀菌率(m-n)/(m)×100％。
测试结果如表1所示；抗菌纤维A～E的杀菌率均在99.9％以上。
其中，对比例聚酯纤维为不添加铜基金属有机骨架材料，直接将聚酯纺丝制成聚酯纤维，制备方法为：纺丝组件为三角形，纺丝温度为280℃，将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)放入纺丝机中熔融纺丝制得聚酯纤维，然后将聚酯纤维浸渍在抗菌剂中浸渍60min,浸渍温度为80℃，然后进行漂洗，干燥即制得对比例聚酯纤维；其中抗菌剂为质量百分浓度20％维生素C的季胺盐抗菌剂和质量百分浓度为20％维生素C的卤胺抗菌剂的混合液。
表1抗菌纤维杀菌测试
抗菌纤维 A B C D E 对比例
杀菌率 99.91 99.93 99.95 99.96 99.99 75.2
另外，将以上实施例中与对比例制备得到的抗菌纤维进行洗涤，洗涤方法为在常规洗衣机中进行标准程序的洗涤，晾干，然后再进行AATCC 100-1988抗菌测试，测试结果如表2所示。
表2抗菌纤维洗涤后杀菌测试
抗菌纤维 A B C D E 对比例
杀菌率 98.95 99.0 99.91 99.94 99.98 45.2
测试结果表明，抗菌纤维A～E在与细菌接触时间为60分钟后经过洗涤，杀菌率均在98.9％以上，其中抗菌纤维C～E的杀菌率在99.9以上。结果表明抗菌纤维A～E具有很好的耐洗涤性。

Claims (5)

1.一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，其特征在于：按重量百分比计，所述铜基金属有机骨架抗菌纤维由聚酯80～99.9％、铜基金属有机骨架材料0.1～20％、抗菌剂制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，其特征在于：所述抗菌剂为质量百分浓度5～20％维生素C的季胺盐抗菌剂、质量百分浓度为5％～20％维生素C的卤胺抗菌剂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种铜基金属有机骨架抗菌纤维，其特征在于：所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种；所述铜基金属有机骨架材料的粒径目数为2000～10000目；所述铜基金属有机骨架材料的结构为类沸石咪唑骨架型，莱瓦希尔骨架型，孔、通道式骨架型中的一种。
4.一种铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将铜基金属有机骨架材料0.1～20％、聚酯80～99.9％经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维。
5.根据权利要求4所述的一种多孔吸附纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
a)铜基金属有机骨架聚酯复合纤维的制备
按重量百分比计，将铜基金属有机骨架材料0.1～20％、聚酯80～99.9％,经纺丝机进行熔融纺丝，得到铜基金属有机骨架聚酯复合纤维，所述铜基金属有机骨架材料的粒径为2000～10000目，结构为类沸石咪唑骨架型，莱瓦希尔骨架型,孔、通道式骨架型中的一种；所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种；
b)铜基金属有机骨架抗菌纤维的制备
将铜基金属有机骨架聚酯复合纤维浸渍在抗菌剂中浸渍10～30min,浸渍温度为20～80℃，然后进行漂洗，干燥即制得铜基金属有机骨架抗菌纤维；所述抗菌剂为质量百分浓度5～20％维生素C的季胺盐类抗菌剂、质量百分浓度为5％～20％维生素C的卤胺类抗菌剂中的至少一种。
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