CN107142549A - 一种原液着色长效型抗菌消臭纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原液着色长效型抗菌消臭纤维及其制备方法。该原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由2～12％的色母粒以及88～98％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂35～69％、纳米氧化锌10～20％、色粉20～40％、分散剂1～5％。本发明的原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法，工艺简单，制得的原液着色长效型抗菌消臭纤维，具有良好的光触媒特性的抗菌消臭效果，对金黄色葡萄球菌的减菌率大于99.9％，对大肠杆菌的减菌率大于99.9％，对肺炎杆菌的减菌率大于91.5％。

Description

一种原液着色长效型抗菌消臭纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于聚合物技术领域，涉及一种原液着色长效型抗菌消臭纤维及其制备方法。

背景技术

随着环境的变化，对人体有害的病毒、病菌、细菌、霉菌等有害菌威胁着人类的健康，因此近年来人们致力于对这些有害菌的研究。为了将抗菌功能结合到纤维类制品中，普遍采用的方法是在制品原料中添加有机抗菌剂。但是，现有的有机抗菌剂存在一定的毒性风险，对人体有害，使其使用受到局限。近年来，无机抗菌剂和纳米技术的出现，为替代这类有机抗菌剂增加了实现新技术的可能性。市场上常用的无机抗菌剂，主要使用了纳米银粒子，但是纳米银粒子具有自身的有害性和成本较高的经济性缺陷，并且会引起最终制品的聚合物纤维的色变，因此，纳米银粒子的实际运用也受到局限。对于纤维类制品的染色，一般是利用水为载体，将分散性染料在高温高压条件下染在纤维上的，染色过程中会使用大量的水及其他化学用品，成本高且对能源造成浪费，因此，提供一种无水染色的且具有良好抗菌消臭功能的纤维材料很有必要。

CN105482431A提供了一种抗菌消臭型聚丙烯纤维的制备方法，将八羧基金属酞菁溶入溶剂中加入到聚合物基体，搅拌均匀后除去溶剂，干燥后得到八羧基金属酞菁均匀分散在聚合物基体中的混合物，具有抗菌消臭的功能，但是其具有一定的毒性且成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种原液着色长效型抗菌消臭纤维，其具有良好的光触媒特性的抗菌消臭效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由2～12％的色母粒以及88～98％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：

本发明采用具有高比表面积、较低熔融温度、稳定晶体结构的纳米氧化锌粒子作为抗菌剂，以高色牢度的色粉作为着色剂，采用原液着色技术，将二者与分散剂混合于聚合物树脂中制成色母粒，再将色母粒混合于聚合物基料树脂中，通过调节各原料的用量及工艺，经纺丝制成具有抗菌消臭功能的纤维材料。

本发明中，原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，制备原料包含2～12％的色母粒以及88～98％的聚合物基料树脂，优选为5～10％的色母粒以及90～95％的聚合物基料树脂，例如，色母粒的重量百分比为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％，聚合物基料树脂的重量百分比为88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：

聚合物树脂35～69％，优选为40～60％，例如35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、58％、60％、62％、64％、65％、68％、69％；

纳米氧化锌10～20％，优选为12～16％，例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％；

色粉20～40％，优选为25～35％，例如20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％；

分散剂1～5％，优选为2～4％，例如1％、2％、3％、4％、5％。

本发明中，采用纳米级的氧化锌来作为抗菌消臭剂达到抗菌消臭的功效，纳米氧化锌具有光触媒半导体性质，其实现抗菌效果的方式是基于抑制病菌或病毒的代谢以使其枯死并去除的机理。纳米氧化锌无毒无味，对皮肤无刺激性，不分解，不变质，热稳定性好，本身为白色，且纳米氧化锌在阳光或紫外线照射下，在水和空气中能自行分解出自由移动的带负电的电子(e^-)，同时留下带正电的空穴(H⁺)，这种空穴可以激活空穴中的氧变为活性氧，有极强的化学性能，能与多数有机物(包括细菌、病毒、病菌在内)发生氧化反应，从而把大多数病菌病毒杀死，进而达到抗菌的功能；也可以分解有机物与特定的化合物，将含有有机物的臭气进行分解，例如氨气、醋酸、硫化氢等，进而达到消臭的功能。本发明采用的纳米氧化锌的平均粒径为20～100nm，例如20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm。

本发明中，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯中的一种或至少两种的混合物，典型但非限制的组合为，所述聚合物树脂为一种，所述聚合物树脂为聚酰胺，所述聚合物树脂为聚酯，所述聚合物树脂为聚丙烯，所述聚合物树脂为聚乙烯；所述聚合物树脂为两种的混合物，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯的混合物，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚丙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚乙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚酯、聚丙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚酯、聚乙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚丙烯和聚乙烯的混合物；所述聚合物树脂为三种的混合物，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚乙烯的混合物，所述聚合物树脂为聚酯、聚丙烯和聚乙烯的混合物；所述聚合物树脂为四种的混合物，所述聚合物树脂为所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯的混合物。

本发明中，所述色粉为有机染料、颜料和无机染料中的一种或至少两种的混合物，例如所述色粉为有机染料，所述色粉为颜料，所述色粉为无机染料，所述色粉为有机染料、颜料的混合物，所述色粉为有机染料、无机染料的混合物，所述色粉为颜料和无机染料的混合物，所述色粉为有机染料、颜料和无机染料的混合物。

本发明中，所述聚合物基料树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯中的一种或至少两种的混合物，可以与上述的聚合物树脂相同。

本发明所述的分散剂可以为本领域常用的分散剂。

本发明的目的之二在于提供一种原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法，制备工艺简单，采用原液着色技术制得的纤维材料具有良好的抗菌消臭功能，包括如下步骤：

1)按重量百分比计，称取35～69％的聚合物树脂、10～20％的纳米氧化锌、20～40％的色粉以及1～5％的分散剂，搅拌混合均匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒，制得色母粒；

2)按重量百分比计，称取88～98％的聚合物基料树脂以及步骤1)制得的色母粒2～12％，混合均匀后置于纺丝机中纺丝，制得原液着色长效型抗菌消臭纤维。

本发明中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为200～270℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的原液着色长效型抗菌消臭纤维，具有良好的光触媒特性的抗菌效果好，对金黄色葡萄球菌的减菌率大于99.9％，对大肠杆菌的减菌率大于99.9％，对肺炎杆菌的减菌率大于91.5％。

(2)本发明的原液着色长效型抗菌消臭纤维，具有良好的消臭功效。

附图说明

图1为本发明的实施例1制得的原液着色长效型抗菌消臭纤维的扫描电镜图；

图2为本发明的消臭试验中，三种不同的布料消臭效果的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

实施例1

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由2％的色母粒以及98％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂60％、纳米氧化锌15％、色粉20％、分散剂5％，其中，纳米氧化锌的平均粒径为50nm，聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚乙烯的混合物，色粉为有机染料，聚合物基料树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯的混合物。

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，通过如下步骤制备得到：1)按上述配比，将聚合物树脂、纳米氧化锌、色粉以及分散剂，搅拌混合均匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒，控制双螺杆挤出机的挤出温度为200～270℃，制得色母粒；2)按上述配比称取聚合物基料树脂以及步骤1)制得的色母粒，混合均匀后置于纺丝机中纺丝，制得原液着色长效型抗菌消臭纤维。

实施例2

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由12％的色母粒以及88％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂35％、纳米氧化锌20％、色粉40％、分散剂5％，其中，纳米氧化锌的平均粒径为80nm，聚合物树脂为聚酯、聚丙烯的混合物，色粉为有机染料、无机染料的混合物，聚合物基料树脂为聚酰胺、聚酯、聚乙烯的混合物。本实施例原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法如实施例1，在此不再赘述。

实施例3

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由10％的色母粒以及90％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂60％、纳米氧化锌15％、色粉21％、分散剂4％，其中，纳米氧化锌的平均粒径为100nm，聚合物树脂为聚酯，色粉为颜料，聚合物基料树脂为聚酰胺、聚酯的混合物。本实施例原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法如实施例1，在此不再赘述。

实施例4

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由6％的色母粒以及94％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂52％、纳米氧化锌18％、色粉25％、分散剂5％，其中，纳米氧化锌的平均粒径为90nm，聚合物树脂为聚丙烯，色粉为颜料和无机染料的混合物，聚合物基料树脂为聚乙烯。本实施例原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法如实施例1，在此不再赘述。

实施例5

本实施例的原液着色长效型抗菌消臭纤维，按重量百分比计，由3％的色母粒以及97％的聚合物基料树脂组成；其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：聚合物树脂62％、纳米氧化锌11％、色粉26％、分散剂1％，其中，纳米氧化锌的平均粒径为120nm，聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯的混合物，色粉为有机染料、颜料和无机染料的混合物，聚合物基料树脂为聚丙烯。本实施例原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法如实施例1，在此不再赘述。

由实施例1-5制备的原液着色长效型抗菌消臭纤维作为纺线制备成光触媒抗菌布，并以一般的涤纶布和添加了有机抗菌剂制成的有机抗菌纱作为对比例进行消臭试验，其中臭气源为浓度为28～30％的氨水，将本发明制得的光触媒抗菌布、一般涤纶布和有机抗菌布浸入氨水中，给予光照，30min、60min、90min、120min后测试氨水的浓度，三种不同布料的消臭效果的实验结果如图2所示。对实施例1制得的原液着色长效型抗菌消臭纤维电镜扫描，电镜图如图1所示，可以看出，纤维表面附着有大量的纳米氧化锌粒子。

由图2可以看出，随着光照时间的增加，相对于一般涤纶布和有机抗菌布，本发明制备的光触媒抗菌布中的氨水浓度下降的更快，因此本发明制备的光触媒抗菌布对氨水的消臭效果更好。

以一般涤纶布作为对比例，将本发明实施例1制得的光触媒抗菌布进行抗菌实验，其中抗菌实验测试方法参照抗菌纺织品的评价方法AATCC100，实验菌种采用对金黄色葡萄球菌ATCC6538、大肠杆菌ATCC8739、肺炎杆菌ATCC4352，测试结果如表1所示。

表1

由表1数据计算减菌率，计算公式为减菌率＝100×(C-A)/C，可以得出，本发明制得的光触媒抗菌布对金黄色葡萄球菌的减菌率＞99.9％，对大肠杆菌的减菌率＞99.9％，对肺炎杆菌的减菌率＞91.5％。

本发明原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备工艺简单，采用原液着色技术制得的纤维材料具有良好的抗菌消臭功能，可广泛应用于抗菌消臭材料领域。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，按重量百分比计，由2～12％的色母粒以及88～98％的聚合物基料树脂组成；

其中，按重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：

2.根据权利要求1所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，按重量百分比计，由包含5～10％的色母粒以及90～95％的聚合物基料树脂组成。

3.根据权利要求1或2所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，重量百分比计，所述色母粒包含以下物质：

4.根据权利要求1-3之一所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，所述纳米氧化锌的平均粒径为20～100nm。

5.根据权利要求1-4之一所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，所述聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯中的一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求1-5之一所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，所述色粉为有机染料、颜料和无机染料中的一种或至少两种的混合物。

7.根据权利要求1-6之一所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维，其特征在于，所述聚合物基料树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯中的一种或至少两种的混合物。

8.一种如权利要求1-7之一所述的原液着色长效型抗菌消臭纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按重量百分比计，称取35～69％的聚合物树脂、10～20％的纳米氧化锌、20～40％的色粉以及1～5％的分散剂，搅拌混合均匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒，制得色母粒；

2)按重量百分比计，称取88～98％的聚合物基料树脂以及步骤1)制得的色母粒2～12％，混合均匀后置于纺丝机中纺丝，制得原液着色长效型抗菌消臭纤维。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为200～270℃。