CN107083577A - 一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，首先采用溶胶凝胶法制备碲化锌‑二氧化硅纳米复合材料，再与烷基双酚钠盐、植物抗菌提取物一起制备成纳米复合抗菌材料，最后与苯二甲酸甲酯，丙烯腈等物质反应共同制备成复合高分子纤维；在制备过程中，通过纳米材料的引入一方面增强材料的抗菌性能，另一方面增强其亲水性能，从而能够更好的在后续高分子纤维的制备过程中与其他原料共混共纺，本发明制备的复合高分子纤维具备良好的抗菌防霉防腐蚀性能，将其作为网布的制备原料主材料时，无须再额外添加抗菌添加剂等材料，化学性能稳定，有效延长网布的使用寿命，同时还具有抗拉力强、抗紫外线、耐辐射、轻便等优点。

Description

一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法。
背景技术
传统的遮阳或防虫网布都是采用聚乙烯，高密度聚乙烯、PE、PB、PVC、回收料、全新料等为原材料，经紫外线稳定剂及防氧化处理制备而成，具有抗拉力强、耐老化、耐腐蚀、耐辐射、轻便等特点。但是由于遮阳或防虫网布在应用到蔬菜或其他作物的时候，大部分时间都处于风吹日晒雨淋的状态，容易产生发霉细菌滋生的情况，也有在网布制作时外添加抗菌防霉剂的做法，但是外添加剂一方面难以针对网布不同的制备主材料达到全面覆盖的最佳协调作用，通常效果不佳，且容易对网布成品本身的其他性质造成不利的影响。
若能从网布的制备主材料纤维上着手进行研究，制备成一种本身就具有抗菌防霉功能的复合高分子纤维则无需对后续工艺中外添加剂过分产生依赖。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种具有优异的抗菌防霉功能，化学性能稳定，有效延长网布使用寿命的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法。
技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)碲化锌-二氧化硅纳米复合材料的制备：将质量比为10:1的正硅酸乙酯、硼酸三正丙酯混合均匀后，加入混合物总量十倍的无水乙醇的酸性溶液中，混合均匀后置于超声反应装置中，调节pH至2-3，充分超声搅拌至液相分散均匀；加入质量比为1:1的碲酸和氧化锌，两者总量以质量计算为反应溶液的三分之一，调节pH为1-2，搅拌20min后置于低温等离子体反应器内-5-0℃静置12h以上，形成均一溶胶，再取出室温放置3-5h，形成玻璃体，置于氧化炉高温处理后放入超临界反应釜，通入一氧化碳，原位析晶，得到碲化锌-二氧化硅纳米复合材料；
(2)纳米复合抗菌材料的制备：向上述超临界反应釜中加入质量比为5:1的烷基双酚钠盐、植物抗菌提取物，二者添加量为碲化锌-二氧化硅纳米复合材料质量的6-10倍；反应20-30min，升温至700-750℃，继续处理2-5h，最后得到纳米复合抗菌材料；
(3)复合高分子纤维的制备：将对苯二甲酸甲酯，丙烯腈以1:3的质量比混合，加入步骤(2)制备而成的纳米复合抗菌材料，丙烯腈质量的0.5％-1.0％的三氯化铝，反应物总量2-3倍的溶剂三氯甲烷，维持100-110℃的真空状态下反应15-25min，最后倒入过量乙醇中使沉淀析出；过滤，真空干燥，采用湿法纺丝法制备成复合高分子纤维。
更为优选的，步骤(1)中超声采用的超声波频率为25-45KHz。
更为优选的，步骤(1)中用于调节pH的酸为硫酸。
更为优选的，步骤(1)中氧化炉高温处理温度为600-650℃。
更为优选的，步骤(2)中植物抗菌提取物提取至具有抗菌作用的中草药材。
更为优选的，步骤(2)所述超临界反应釜中压力设置为13-16MPa。
有益效果：本发明提供的一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，首先采用溶胶凝胶法制备碲化锌-二氧化硅纳米复合材料，再与烷基双酚钠盐、植物抗菌提取物一起制备成纳米复合抗菌材料，最后与苯二甲酸甲酯，丙烯腈等物质反应共同制备成复合高分子纤维；在制备过程中，通过纳米材料的引入一方面增强材料的抗菌性能，另一方面增强其亲水性能，从而能够更好的在后续高分子纤维的制备过程中与其他原料共混共纺，本发明制备的复合高分子纤维具备良好的抗菌防霉防腐蚀性能，将其作为网布的制备原料主材料时，无须再额外添加抗菌添加剂等材料，化学性能稳定，有效延长网布的使用寿命，同时还具有抗拉力强、抗紫外线、耐辐射、轻便等优点。
具体实施方式
实施例1：
一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)碲化锌-二氧化硅纳米复合材料的制备：将质量比为10:1的正硅酸乙酯、硼酸三正丙酯混合均匀后，加入混合物总量十倍的无水乙醇的酸性溶液中，混合均匀后置于超声反应装置中，调节pH至2，充分超声搅拌至液相分散均匀，超声波频率为25KHz；加入质量比为1:1的碲酸和氧化锌，两者总量以质量计算为反应溶液的三分之一，用硫酸调节pH为1，搅拌20min后置于低温等离子体反应器内-5℃静置12h以上，形成均一溶胶，再取出室温放置3h，形成玻璃体，置于氧化炉600℃高温处理后放入超临界反应釜，通入一氧化碳，原位析晶，得到碲化锌-二氧化硅纳米复合材料；
(2)纳米复合抗菌材料的制备：向上述超临界反应釜中加入质量比为5:1的烷基双酚钠盐、提取至具有抗菌作用的中草药材的植物抗菌提取物，二者添加量为碲化锌-二氧化硅纳米复合材料质量的6倍；压力设置为13MPa，反应20min，升温至700℃，继续处理2h，最后得到纳米复合抗菌材料；
(3)复合高分子纤维的制备：将对苯二甲酸甲酯，丙烯腈以1:3的质量比混合，加入步骤(2)制备而成的纳米复合抗菌材料，丙烯腈质量的0.5％的三氯化铝，反应物总量2倍的溶剂三氯甲烷，维持100℃的真空状态下反应15min，最后倒入过量乙醇中使沉淀析出；过滤，真空干燥，采用湿法纺丝法制备成复合高分子纤维。
实施例2：
一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)碲化锌-二氧化硅纳米复合材料的制备：将质量比为10:1的正硅酸乙酯、硼酸三正丙酯混合均匀后，加入混合物总量十倍的无水乙醇的酸性溶液中，混合均匀后置于超声反应装置中，调节pH至3，充分超声搅拌至液相分散均匀，超声波频率为45KHz；加入质量比为1:1的碲酸和氧化锌，两者总量以质量计算为反应溶液的三分之一，用硫酸调节pH为2，搅拌20min后置于低温等离子体反应器内0℃静置12h以上，形成均一溶胶，再取出室温放置5h，形成玻璃体，置于氧化炉650℃高温处理后放入超临界反应釜，通入一氧化碳，原位析晶，得到碲化锌-二氧化硅纳米复合材料；
(2)纳米复合抗菌材料的制备：向上述超临界反应釜中加入质量比为5:1的烷基双酚钠盐、提取至具有抗菌作用的中草药材的植物抗菌提取物，二者添加量为碲化锌-二氧化硅纳米复合材料质量的10倍；压力设置为16MPa，反应30min，升温至750℃，继续处理5h，最后得到纳米复合抗菌材料；
(3)复合高分子纤维的制备：将对苯二甲酸甲酯，丙烯腈以1:3的质量比混合，加入步骤(2)制备而成的纳米复合抗菌材料，丙烯腈质量的1.0％的三氯化铝，反应物总量3倍的溶剂三氯甲烷，维持110℃的真空状态下反应25min，最后倒入过量乙醇中使沉淀析出；过滤，真空干燥，采用湿法纺丝法制备成复合高分子纤维。
实施例3：
一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)碲化锌-二氧化硅纳米复合材料的制备：将质量比为10:1的正硅酸乙酯、硼酸三正丙酯混合均匀后，加入混合物总量十倍的无水乙醇的酸性溶液中，混合均匀后置于超声反应装置中，调节pH至2.5，充分超声搅拌至液相分散均匀，超声波频率为35KHz；加入质量比为1:1的碲酸和氧化锌，两者总量以质量计算为反应溶液的三分之一，用硫酸调节pH为1.5，搅拌20min后置于低温等离子体反应器内-3℃静置12h以上，形成均一溶胶，再取出室温放置4h，形成玻璃体，置于氧化炉630℃高温处理后放入超临界反应釜，通入一氧化碳，原位析晶，得到碲化锌-二氧化硅纳米复合材料；
(2)纳米复合抗菌材料的制备：向上述超临界反应釜中加入质量比为5:1的烷基双酚钠盐、提取至具有抗菌作用的中草药材的植物抗菌提取物，二者添加量为碲化锌-二氧化硅纳米复合材料质量的8倍；压力设置为15MPa，反应25min，升温至730℃，继续处理4h，最后得到纳米复合抗菌材料；
(3)复合高分子纤维的制备：将对苯二甲酸甲酯，丙烯腈以1:3的质量比混合，加入步骤(2)制备而成的纳米复合抗菌材料，丙烯腈质量的0.8％的三氯化铝，反应物总量2.5倍的溶剂三氯甲烷，维持105℃的真空状态下反应20min，最后倒入过量乙醇中使沉淀析出；过滤，真空干燥，采用湿法纺丝法制备成复合高分子纤维。
将上述实施例3制备的一种复合高分子纤维，用于抗菌网布的制备，除普通制备原料外，无需添加外添加抗菌剂，制备得到的网布与市售普通同功能网布进行抗菌性能测试对比，测试方法依据，《QB/T2591-2003抗菌塑料的抗菌性能试验方法》，具体为：
将一定量的孢子悬浮液滴在待测样品和培养基上，通过直接观测长霉程度来评价抗霉菌性能。接种好菌液，在温度28℃，相对湿度90％RH以上的条件下培养28d，然后取样立刻观测记录数据。
0级为不长，即显微镜(放大50倍)下观察没见霉菌生长；
1级为痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积不超过10％；
2级为生长面积超过10％。
结果如表1所示：
表1实施例4与市售产品对比
抗菌防霉等级 综合性能评价
实施例3 0级 强抗霉菌作用
市售产品 1级别 抗霉菌作用
从上表数据可以看出，本发明制备的复合高分子纤维应用到抗菌网布中去后，具备良好的抗菌防霉能力，且在制备网布工艺中避免了其他抗菌添加剂的额外的添加，成品化学性能稳定。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)碲化锌-二氧化硅纳米复合材料的制备：将质量比为10:1的正硅酸乙酯、硼酸三正丙酯混合均匀后，加入混合物总量十倍的无水乙醇的酸性溶液中，混合均匀后置于超声反应装置中，调节pH至2-3，充分超声搅拌至液相分散均匀；加入质量比为1:1的碲酸和氧化锌，两者总量以质量计算为反应溶液的三分之一，调节pH为1-2，搅拌20min后置于低温等离子体反应器内-5-0℃静置12h以上，形成均一溶胶，再取出室温放置3-5h，形成玻璃体，置于氧化炉高温处理后放入超临界反应釜，通入一氧化碳，原位析晶，得到碲化锌-二氧化硅纳米复合材料；
(2)纳米复合抗菌材料的制备：向上述超临界反应釜中加入质量比为5:1的烷基双酚钠盐、植物抗菌提取物，二者添加量为碲化锌-二氧化硅纳米复合材料质量的6-10倍；反应20-30min，升温至700-750℃，继续处理2-5h，最后得到纳米复合抗菌材料；
(3)复合高分子纤维的制备：将对苯二甲酸甲酯，丙烯腈以1:3的质量比混合，加入步骤(2)制备而成的纳米复合抗菌材料，丙烯腈质量的0.5％-1.0％的三氯化铝，反应物总量2-3倍的溶剂三氯甲烷，维持100-110℃的真空状态下反应15-25min，最后倒入过量乙醇中使沉淀析出；过滤，真空干燥，采用湿法纺丝法制备成复合高分子纤维。
2.根据权利要求1所述的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声采用的超声波频率为25-45KHz。
3.根据权利要求1所述的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中用于调节pH的酸为硫酸。
4.根据权利要求1所述的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中氧化炉高温处理温度为600-650℃。
5.根据权利要求1所述的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中植物抗菌提取物提取至具有抗菌作用的中草药材。
6.根据权利要求1所述的用于抗菌网布的复合高分子纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述超临界反应釜中压力设置为13-16MPa。
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