CN107419367A - 一种抗菌腈纶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌腈纶及其制备方法，首先腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗得到纤维，将其浸入含有机抗菌剂的溶液中再经热拉伸和后处理得到抗菌腈纶。最终产品主要由腈纶和有机抗菌剂构成，腈纶与有机抗菌剂通过离子键和/或氢键结合；产品中有机抗菌剂的含量为0.2～5wt％，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥99％，在洗涤50次后的抗菌率≥99％；单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为2.0～4.2cN/dtex，其形态为短纤、长丝或丝束，应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。本发明的制备方法，工艺简单、成本低廉且操作方便灵活。

Description

一种抗菌腈纶及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维制造领域，涉及一种抗菌腈纶及其制备方法。
背景技术
抗菌腈纶具有羊毛的特征，具有良好的蓬松性和保暖性，手感柔软，耐日晒性能优异，同时也能够有效的防止致病菌对人体的侵害，广泛用于纺织、服装、汽车用座椅、家用窗帘等纺织品中。
目前抗菌腈纶的制备方法，主要分为三类：1、在纺丝原液中加入有机或者无机抗菌剂，然后再纺丝制得抗菌腈纶；2、在纺丝后处理过程中，通过镀银或者抗菌剂与油剂混合，以上油方式与纤维结合；3、采用高效抗菌剂并用后整理的方法对织物进行加工。
专利CN 201510590138.6、《抗菌防臭腈纶的研制》和《无机纳米微粒在聚丙烯腈原液中的分散及抗菌抗静电腈纶的制备》采用纺前在线注入的方式，使抗菌剂与纺丝原液在纺前就实现充分混合，再进行纺丝制得抗菌腈纶，虽然该方法制得的抗菌纤维通常具有较好的抗菌性尤其是抗菌耐洗涤性，但同时也可能存在一些问题，抗菌剂在纺丝原液中的分散问题，以及加入抗菌剂后可纺性以及溶剂回收利用的影响等，如将抗菌剂添加至纺丝原液中，不可避免的影响了纤维的纺丝过程，同时也影响了纤维的物理性能。
《镀银腈纶的抗菌性能研究》研究了镀银腈纶的抗菌性能，镀银法制备抗菌纤维是目前比较成熟的技术之一，镀银腈纶具有优良的抗菌性能和抗菌耐久性，但镀银纤维的发展也存在一些瓶颈，目前镀银纤维的原理也尚无统一的说法，且其加工成本较高，加工工艺也待改进，且纤维易变色，这些也都需要进一步改进。《抗菌导湿腈纶纤维及织物的研制生产》提供了一种腈纶二步法湿法纺丝技术，该方法选用壳聚糖作为抗菌添加剂，以NaSCN为溶剂，纺丝过程中进行后处理，抗菌添加剂通过与腈纶油剂混合调配后，以上油的形式与纤维结合，虽然该方法制得的产品抗菌性能优良，但该方法工艺复杂并且成本昂贵。
《抗菌卫生整理应用及探讨》介绍了一种制备抗菌织物的方法，该方法采用北京洁尔爽高科技有限公司研制生产的SCJ-2000，在织物烘干后对其进行抗菌浸渍处理，再进行拉幅，同样制得具有良好抗菌效果和抗菌耐洗涤性的织物，该方法虽然能制得抗菌腈纶，但是该方法工序复杂、技术路线长、成本较高，不利工业推广。
因此，开发一种操作方便、工序简单、成本低廉、安全性高并具有较好抗菌性与抗菌耐洗涤性的抗菌腈纶及其制备方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有抗菌腈纶制备方法存在的抗菌剂在纺丝原液中分散性差、加入抗菌剂后可纺性差、溶剂回收利用困难、影响纤维物理性能、工序增加、技术路线长以及制得的抗菌腈纶纤维抗菌性和抗菌耐洗涤性差等问题，提供一种操作方便、工序简单、成本低廉、安全性高并且产品具有较好抗菌性与抗菌耐洗涤性的抗菌腈纶的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗菌腈纶，主要由腈纶和有机抗菌剂构成，腈纶与有机抗菌剂通过离子键和/或氢键结合；抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率≥99％，而通常的镀银纤维在经过仅30次水洗后，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率只有80％与70％左右。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种抗菌腈纶，抗菌腈纶为短纤、长丝或丝束，应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
如上所述的一种抗菌腈纶，抗菌腈纶的力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为2.0～4.2cN/dtex；抗菌腈纶中有机抗菌剂的含量为0.2～5wt％，抗菌腈纶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99％以上。
如上所述的一种抗菌腈纶，所述腈纶的粘均分子量为2.2万～10.0万，所述腈纶为丙烯腈含量大于80wt％的共聚物，所述腈纶中第三单体的含量为0.5～1.5wt％，所述第三单体中含有能够与有机抗菌剂形成离子键和/或氢键的基团。
如上所述的一种抗菌腈纶，所述第三单体为衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠、乙烯基苯磺酸丙烯酸酯季铵盐(TAM)或乙烯基单体，所述乙烯基单体为2-乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯基吡啶。
如上所述的一种抗菌腈纶，所述有机抗菌剂为阳离子型抗菌剂和/或酸性抗菌剂；
所述阳离子型抗菌剂为单胍类抗菌剂、双胍类抗菌剂、高分子胍盐与多元胺的共聚物、1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]及其盐、苯基酮氯化物、十六烷基二甲基苄基氯化铵、聚氧乙烯三甲基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵、3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、N-甲基-N-十六烷基-3-(乙基砜-2-硫酸钠)丙基溴化铵或十八烷基二甲基(3-三甲氧基硅烷丙基)氯化铵；
所述单胍类抗菌剂和双胍类抗菌剂的主要活性成分分别为聚六亚甲基胍盐酸盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，主要活性成分的重复结构单元分别如式(Ⅰ)和式(Ⅱ)所示：
式中，m为12或16；
所述高分子胍盐与多元胺的共聚物含有式(Ⅲ)结构的重复单元，具体结构式如下：
式中，0≤n≤500，1≤k≤500，X1和X2为相同或不同的多元胺，Y为Cl-、NO3 -、HCO3 -或H2PO4 -，Z为多元酸、多元酸酐或多元酯；
所述1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的结构式如式(Ⅳ)所示，1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的盐为二葡糖酸盐、二乙酸盐、二甲硫酸盐或二乳酸盐，式(Ⅳ)的具体结构如下所示：
所述酸性抗菌剂为对硝基苯酚、己二烯酸、二氯苯氧基氯酚、4-氯-3,5二甲基苯酚或2,4-二氯-3,5-二甲苯酚。
如上所述的一种抗菌腈纶，所述多元胺为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷或丙二醇双-(4,4'-二氨基)苯甲酸酯，所述多元酸为已二酸、癸二酸、磷酸、苯四甲酸或琥珀酸，所述多元酸酐为P2O5、N2O5、N2O3、(CH3CO)2O或P2O3，所述多元酯为乙酸苯酯、乙酸丁酯或丙烯酸辛酯。
本发明还提供一种制备如上所述的抗菌腈纶的制备方法，将由腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成的纤维浸入含有机抗菌剂的溶液中，经热拉伸和后处理得到抗菌腈纶。
本发明采用经凝固浴初步拉伸并水洗或者进一步地还进行干燥得到的纤维浴浸含有抗菌剂的溶液，此时纤维的结构非常疏松开放，且纤维的取向度较小，具有较高的空隙率和较大的比表面积，有利于抗菌剂快速进入纤维并与腈纶分子链上第三单体的基团以离子键和/或氢键的形式结合，在纤维的后序加工过程中抗菌剂也能牢固地与纤维结合，提高抗菌腈纶的抗菌性能，使得该抗菌腈纶的抗菌耐久性即抗菌耐洗涤性能优良。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种抗菌腈纶的制备方法，所述后处理为干燥和/或热定型。
如上所述的一种抗菌腈纶的制备方法，所述腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为70～90％，溶剂为硫氰酸钠水溶液(浓度为9～14wt％)、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吗啉、二甲胺、离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐或1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐等)或硝酸；
所述喷丝头挤出的温度为30～70℃，速率为5～10m/s；
所述凝固的凝固浴由水和溶剂组成，凝固浴的温度为5～30℃，凝固浴中溶剂的质量浓度为5～40％，溶剂为硫氰酸钠水溶液(浓度为9～14wt％)、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲胺、离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐或1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐等)或硝酸；
所述水浴拉伸的温度为60～98℃，拉伸倍数为2～15；
所述水洗的温度为80～98℃；
所述含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为0.1～30wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为30～50℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为2～10s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:20～40(计算浴比时纤维的单位为mg，溶液的单位为L)；
所述热拉伸的温度为120～160℃，倍数为1.2～2.0倍，所述热定型的温度为160～190℃。
有益效果：
(1)本发明的一种抗菌腈纶的制备方法，工艺简单、成本低廉并且操作方便灵活；
(2)本发明提供的一种抗菌腈纶，具有广谱抗菌性，对多种细菌和真菌都有较好的抗菌性能，其抗菌耐洗涤性好，并且其力学性能与常规腈纶无异，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、5℃的凝固、水浴拉伸和80℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为80.1wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为2.2万，腈纶中第三单体衣康酸的含量为0.5wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为90％，溶剂为9wt％的硫氰酸钠水溶液，喷丝头挤出的温度为70℃，速率为5m/s，凝固的凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，凝固浴中二甲基乙酰胺的质量浓度为5％，水浴拉伸的温度为60℃，拉伸倍数为2；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为15wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为30℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为2s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:20，其中有机抗菌剂为单胍类抗菌剂，其主要活性成分的结构重复单元如式(Ⅰ)，式中m为12；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸、干燥及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为120℃，倍数为1.2倍，热定型的温度为190℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为短纤，抗菌腈纶的单丝纤度为0.5dtex，抗菌腈纶的断裂强度为2.0cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为2.5wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例2
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、30℃的凝固、水浴拉伸和98℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为81wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为10.0万，腈纶中第三单体丙烯磺酸钠的含量为1.5wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为90％，溶剂为二甲基亚砜，喷丝头挤出的温度为30℃，速率为10m/s，凝固的凝固浴由水和N,N-二甲基甲酰胺组成，凝固浴中N,N-二甲基甲酰胺的质量浓度为40％，水浴拉伸的温度为98℃，拉伸倍数为15；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为0.1wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为50℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为10s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:40，其中有机抗菌剂为双胍类抗菌剂，其主要活性成分的结构重复单元如式(Ⅱ)，式中m为16；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为160℃，倍数为2.0倍，热定型的温度为160℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为长丝，抗菌腈纶的单丝纤度为2.7dtex，抗菌腈纶的断裂强度为3.1cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为0.2wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.2％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.1％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例3
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、17℃的凝固、水浴拉伸和89℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为88wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为6.1万，腈纶中第三单体甲基丙烯磺酸钠的含量为1.0wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为80％，溶剂为N-甲基吗啉，喷丝头挤出的温度为50℃，速率为7.5m/s，凝固的凝固浴由水和二甲胺组成，凝固浴中二甲胺的质量浓度为22.5％，水浴拉伸的温度为79℃，拉伸倍数为8；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为30wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为40℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为6s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:30，其中有机抗菌剂为高分子胍盐与多元胺的共聚物，其含有式(Ⅲ)结构的重复单元，式中n为500，k为500，X1和X2均为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷，Y为Cl-，Z为已二酸；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为130℃，倍数为1.4倍，热定型的温度为175℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为丝束，抗菌腈纶的单丝纤度为5.0dtex，抗菌腈纶的断裂强度为4.2cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为5wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.9％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.9％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例4
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、16℃的凝固、水浴拉伸和85℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为84wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为5.0万，腈纶中第三单体对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠的含量为1.1wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为75％，溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，喷丝头挤出的温度为40℃，速率为6m/s，凝固的凝固浴由水和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐组成，凝固浴中1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量浓度为10％，水浴拉伸的温度为70℃，拉伸倍数为5；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为10wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为35℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为4s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:25，其中有机抗菌剂为1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]，其结构式如式(Ⅳ)所示；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及干燥后最终制得抗菌腈纶。其中热拉伸的温度为140℃，倍数为1.6倍。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为长丝，抗菌腈纶的单丝纤度为3.0dtex，抗菌腈纶的断裂强度为2.5cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为1wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.2％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.2％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例5
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、25℃的凝固、水浴拉伸和88℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为82wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为6.0万，腈纶中第三单体TAM的含量为0.5wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为80％，溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐，喷丝头挤出的温度为60℃，速率为8m/s，凝固的凝固浴由水和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐组成，凝固浴中1-丁基-3-甲基咪唑溴盐的质量浓度为30％，水浴拉伸的温度为90℃，拉伸倍数为10；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为25wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为45℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为7s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:35，其中有机抗菌剂为对硝基苯酚；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及干燥后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为150℃，倍数为1.8倍。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为短纤，抗菌腈纶的单丝纤度为3.2dtex，抗菌腈纶的断裂强度为3.9cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为3.6wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.5％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.4％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例6
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、20℃的凝固、水浴拉伸和96℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为85wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为3.0万，腈纶中第三单体2-乙烯基吡啶的含量为0.8wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为78％，溶剂为1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐，喷丝头挤出的温度为55℃，速率为6m/s，凝固的凝固浴由水和硝酸组成，凝固浴中硝酸的质量浓度为25％，水浴拉伸的温度为68℃，拉伸倍数为4；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为8wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为44℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为7s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:38，其中有机抗菌剂为二氯苯氧基氯酚；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸、干燥及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为160℃，倍数为1.8倍，热定型的温度为185℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为丝束，抗菌腈纶的单丝纤度为3.1dtex，抗菌腈纶的断裂强度为2.5cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为1.2wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.2％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.0％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例7
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、10℃的凝固、水浴拉伸和83℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为81wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为3.0万，腈纶中第三单体2-甲基-5-乙烯基吡啶的含量为0.6wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为79％，溶剂为14wt％的硫氰酸钠水溶液，喷丝头挤出的温度为66℃，速率为8m/s，凝固的凝固浴由水和11.5wt％的硫氰酸钠水溶液组成，凝固浴中硫氰酸钠水溶液的质量浓度为19％，水浴拉伸的温度为65℃，拉伸倍数为14；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为1wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为35℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为8s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:30，其中有机抗菌剂为2,4-二氯-3,5-二甲苯酚；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及干燥后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为130℃，倍数为1.7倍。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为短纤，抗菌腈纶的单丝纤度为3.9dtex，抗菌腈纶的断裂强度为3.4cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为0.5wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.1％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.0％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例8
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、25℃的凝固、水浴拉伸和85℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为80wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为8.1万，腈纶中第三单体衣康酸的含量为1.5wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为75％，溶剂为二甲基乙酰胺，喷丝头挤出的温度为43℃，速率为8m/s，凝固的凝固浴由水和二甲基乙酰胺组成，凝固浴中二甲基乙酰胺的质量浓度为10％，水浴拉伸的温度为75℃，拉伸倍数为5；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为20wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为50℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为9s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:25，其中有机抗菌剂为1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的二葡糖酸盐，1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的结构式如式(Ⅳ)所示；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸、干燥及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为140℃，倍数为1.6倍，热定型的温度为175℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为长丝，抗菌腈纶的单丝纤度为2.0dtex，抗菌腈纶的断裂强度为2.8cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为4wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.6％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.3％，能广泛应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
实施例9
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、25℃的凝固、水浴拉伸和88℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为82wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为6.0万，腈纶中第三单体TAM的含量为0.5wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为80％，溶剂为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐，喷丝头挤出的温度为60℃，速率为8m/s，凝固的凝固浴由水和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐组成，凝固浴中1-丁基-3-甲基咪唑溴盐的质量浓度为30％，水浴拉伸的温度为80℃，拉伸倍率为7倍；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为25wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为45℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为7s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:25，其中有机抗菌剂为双胍类抗菌剂，其主要活性成分的结构重复单元如式(Ⅱ)，式中m为12；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及热定型后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为150℃，倍数为1.2倍，热定型的温度为169℃。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为短纤，抗菌腈纶的单丝纤度为3.3dtex，抗菌腈纶的断裂强度为3.7cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为3.5wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.4％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.3％。
实施例10
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、20℃的凝固、水浴拉伸和96℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为85wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为3.0万，腈纶中第三单体2-乙烯基吡啶的含量为0.8wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为78％，溶剂为1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐，喷丝头挤出的温度为55℃，速率为6m/s，凝固的凝固浴由水和硝酸组成，凝固浴中硝酸的质量浓度为25％，水浴拉伸的温度为60℃，拉伸倍数为15；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为8wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为45℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为7s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:40，其中有机抗菌剂为单胍类抗菌剂，其主要活性成分的结构重复单元如式(Ⅰ)，式中m为16；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及干燥后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为125℃，倍数为1.5倍。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为丝束，抗菌腈纶的单丝纤度为3.0dtex，抗菌腈纶的断裂强度为2.7cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为1.3wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.0％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.0％。
实施例11
一种抗菌腈纶的制备方法，其步骤如下：
(1)腈纶纤维的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、10℃的凝固、水浴拉伸和83℃的水洗得到腈纶纤维，其中腈纶为丙烯腈含量为81wt％的共聚物，腈纶粘均分子量为3.0万，腈纶中第三单体2-甲基-5-乙烯基吡啶的含量为0.6wt％，腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为79％，溶剂为14wt％的硫氰酸钠水溶液，喷丝头挤出的温度为66℃，速率为8m/s，凝固的凝固浴由水和11.5wt％的硫氰酸钠水溶液组成，凝固浴中硫氰酸钠水溶液的质量浓度为19％，水浴拉伸的温度为75℃，拉伸倍数为14；
(2)浴浸：将腈纶纤维浴浸在含有有机抗菌剂的溶液中，其中含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为1wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为35℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为8s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:28，其中有机抗菌剂为高分子胍盐与多元胺的共聚物和对硝基苯酚的混合物(质量比为1:1)，高分子胍盐与多元胺的共聚物含有式(Ⅲ)结构的重复单元，式中n为250，k为250，X1为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷，X2为丙二醇双-(4,4'-二氨基)苯甲酸酯，Y为NO3 -，Z为P2O5；
(3)热拉伸及后处理：浴浸后的腈纶纤维经热拉伸及干燥后最终制得抗菌腈纶，其中热拉伸的温度为130℃，倍数为1.7倍。
最终制得的抗菌腈纶主要由腈纶和有机抗菌剂构成，其形态为短纤，抗菌腈纶的单丝纤度为4.0dtex，抗菌腈纶的断裂强度为3.5cN/dtex，其力学性能与常规腈纶无异，抗菌腈纶中抗菌剂的含量为0.6wt％，抗菌腈纶具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99.3％，抗菌腈纶的耐洗涤性能优良，抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率为99.1％。
实施例12～17
实施例12～17制备步骤同实施例1，其大部分实验参数也与实施例1相同，不同之处在于选用的有机抗菌剂，其有机抗菌剂和产品参数如下所示(抑菌率是指产品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率，抗菌率I是指产品在洗涤50次后的抗菌率)。
实施例18～29
实施例18～29制备步骤同实施例2，其大部分实验参数也与实施例2相同，不同之处在于选用的有机抗菌剂，其有机抗菌剂和产品参数如下所示(抑菌率是指产品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率，抗菌率I是指产品在洗涤50次后的抗菌率)。
实施例30～41
实施例30～41制备步骤同实施例3，其大部分实验参数也与实施例3相同，不同之处在于腈纶纺丝和凝固浴所用的溶剂，虽然其有机抗菌剂种类相同，但其活性组分中各参数并不相同，溶剂、有机抗菌剂参数和产品参数如下所示(抑菌率是指产品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率，抗菌率I是指产品在洗涤50次后的抗菌率)。
实施例42～44
实施例42～44制备步骤同实施例4，其大部分实验参数也与实施例4相同，不同之处在于选用的有机抗菌剂，有机抗菌剂和产品参数如下所示(抑菌率是指产品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率，抗菌率I是指产品在洗涤50次后的抗菌率)。

Claims (10)

1.一种抗菌腈纶，其特征是：主要由腈纶和有机抗菌剂构成，腈纶与有机抗菌剂通过离子键和/或氢键结合；抗菌腈纶在洗涤50次后的抗菌率≥99％。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，抗菌腈纶为短纤、长丝或丝束，应用于纯纺纱线、混纺纱线、针织物、机织物或无纺布领域。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，抗菌腈纶的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为2.0～4.2cN/dtex；抗菌腈纶中有机抗菌剂的含量为0.2～5wt％，抗菌腈纶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均达99％以上。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，所述腈纶的粘均分子量为2.2万～10.0万，所述腈纶为丙烯腈含量大于80wt％的共聚物，所述腈纶中第三单体的含量为0.5～1.5wt％，所述第三单体中含有能够与有机抗菌剂形成离子键和/或氢键的基团。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，所述第三单体为衣康酸、丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠、乙烯基苯磺酸丙烯酸酯季铵盐或乙烯基单体，所述乙烯基单体为2-乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯基吡啶。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，所述有机抗菌剂为阳离子型抗菌剂和/或酸性抗菌剂；
所述阳离子型抗菌剂为单胍类抗菌剂、双胍类抗菌剂、高分子胍盐与多元胺的共聚物、1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]及其盐、苯基酮氯化物、十六烷基二甲基苄基氯化铵、聚氧乙烯三甲基氯化铵、十八烷基二甲基氯化铵、3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、N-甲基-N-十六烷基-3-(乙基砜-2-硫酸钠)丙基溴化铵或十八烷基二甲基(3-三甲氧基硅烷丙基)氯化铵；
所述单胍类抗菌剂和双胍类抗菌剂的主要活性成分分别为聚六亚甲基胍盐酸盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，主要活性成分的重复结构单元分别如式(Ⅰ)和式(Ⅱ)所示：
式中，m为12或16；
所述高分子胍盐与多元胺的共聚物含有式(Ⅲ)结构的重复单元，具体结构式如下：
式中，0≤n≤500，1≤k≤500，X1和X2为相同或不同的多元胺，Y为Cl-、NO3 -、HCO3 -或H2PO4 -，Z为多元酸、多元酸酐或多元酯；
所述1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的结构式如式(Ⅳ)所示，1,1'-己基双[5-(对氯苯基)双胍]的盐为二葡糖酸盐、二乙酸盐、二甲硫酸盐或二乳酸盐，式(Ⅳ)的具体结构如下所示：
所述酸性抗菌剂为对硝基苯酚、己二烯酸、二氯苯氧基氯酚、4-氯-3,5二甲基苯酚或2,4-二氯-3,5-二甲苯酚。
7.根据权利要求6所述的一种抗菌腈纶，其特征在于，所述多元胺为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷或丙二醇双-(4,4'-二氨基)苯甲酸酯，所述多元酸为已二酸、癸二酸、磷酸、苯四甲酸或琥珀酸，所述多元酸酐为P2O5、N2O5、N2O3、(CH3CO)2O或P2O3，所述多元酯为乙酸苯酯、乙酸丁酯或丙烯酸辛酯。
8.如权利要求1～7任一项所述的一种抗菌腈纶的制备方法，其特征是：将由腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成的纤维浸入含有机抗菌剂的溶液中，经热拉伸和后处理得到抗菌腈纶。
9.根据权利要求8所述的一种抗菌腈纶的制备方法，其特征在于，所述后处理为干燥和/或热定型。
10.根据权利要求9所述的一种抗菌腈纶的制备方法，其特征在于，所述腈纶纺丝液中溶剂的质量浓度为70～90％，溶剂为硫氰酸钠水溶液、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吗啉、二甲胺、离子液体或硝酸；
所述喷丝头挤出的温度为30～70℃，速率为5～10m/s；
所述凝固的凝固浴由水和溶剂组成，凝固浴的温度为5～30℃，凝固浴中溶剂的质量浓度为5～40％，溶剂为硫氰酸钠水溶液、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲胺、离子液体或硝酸；
所述水浴拉伸的温度为60～98℃，拉伸倍数为2～15；
所述水洗的温度为80～98℃；
所述含有机抗菌剂的溶液中有机抗菌剂的含量为0.1～30wt％，含有机抗菌剂的溶液的温度为30～50℃，纤维与含有机抗菌剂的溶液的接触时间为2～10s，纤维与含有机抗菌剂的溶液的浴比为1:20～40；
所述热拉伸的温度为120～160℃，倍数为1.2～2.0倍，所述热定型的温度为160～190℃。
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