CN108192070A - 一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片 - Google Patents

一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，由以下质量分数的原材料制成：大分子多元醇65‑70％、二异氰酸酯24‑30％、小分子扩链剂4.5‑5.5％、抗氧剂0.1‑1％、润滑剂0.1‑2％、催化剂0.01‑0.1％和抗菌剂0.1‑0.3％。本发明采用含聚碳酸酯型二元醇的混合大分子多元醇，以4，4`‑二苯基甲烷二异氰酸酯为异氰酸酯及1，4‑丁二醇为扩链剂，辅以抗氧剂、润滑剂、催化剂、抗菌剂，制备出的抗菌性氨纶切片，在提高了抗菌性性的同时避免了使用常规氨纶切片和抗菌剂的混合二次造粒的过程，节约了工序，消除了二次造粒可能造成的力学损耗，可以直接纺丝制备出抗菌性氨纶纤维。并且由于抗菌剂融入到氨纶纤维基体当中，这就避免了因后续洗涤造成的抗菌剂的迁移至抗菌失效的发生，具备很高的经济价值。

Description

一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片
技术领域
本发明涉及一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，属于功能性高分子材料技术领域。
背景技术
近些年，随着国民生活水平的不断提升，消费者对面料的舒适程度以及安全性要求越来越高，在织物中掺入氨纶纤维，可以使织物获得良好的手感与外观，以及好的弹性，因此广泛被用来制作弹性编织物，如袜口、家具罩、滑雪衣、运动服、医疗织物、带类、军需装备、宇航服的弹性部分等。
氨纶纤维的生产方法主要包括干法、湿法、化学法和熔融法四种。目前，干法纺丝产量占世界氨纶产量的80％，但这种方法在生产过程中需要使用大量的、对人和环境均有极大危害的有机溶剂，如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)等，在环境问题日益突出的今天，熔融法在制备过程中由于不使用有机溶剂，正在逐步取代干法纺丝。氨纶纤维在化学结构上属于热塑性聚氨酯材料，制品在使用和存放过程中，在适宜的温度和湿度条件下极易生长和繁殖细菌，严重威胁人们健康，随着人们卫生意识和要求的不断提高，人们对纺织品的抗菌性也提出了很高的要求。多数抗菌纺织品采用后整理的方法，使用抗菌整理剂使织物产生抗菌性，这种方法制得织物的抗菌的耐久性以及耐洗牢度较差。
专利(201210078915.5)“一种抗菌氨纶纤维及其制备方法”公开的抗菌氨纶纤维是将包括纳米银的抗菌剂分散加入到聚氨酯溶液中，搅拌均匀，得到含有纳米银抗菌剂的抗菌氨纶纺丝溶液，放置，熟化，将抗菌氨纶纺丝溶液过滤后进行干法纺丝，制备抗菌氨纶丝，过假捻、上油及卷绕制成抗菌氨纶纤维。此种方法由于仍采用干法纺丝，存在使用有机溶剂，对环境和人体有极大危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，使后续熔融纺丝所得的氨纶纤维具有一定的抗菌性能，让使用这种氨纶纤维的织物具有优良的抗菌耐久性以及耐洗牢度。
本发明所述的具有抗菌性能的氨纶切片，由以下质量分数的原材料制成：
已知的大分子多元醇包括聚酯型多元醇、聚醚型多元醇、聚烯烃型多元醇或聚碳酸酯型多元醇等。聚醚型热塑性聚氨酯弹性体的柔软性及弹性，抗水解和稳定性比较好，但抗紫外线、抗氧化性、力学性能较差、抗菌性差。聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的抗紫外线、抗氧化及力学性能较佳，但是耐水解性差、回弹性、抗菌性差。聚碳酸酯型聚氨酯兼具优良的耐热性、抗氧化性、耐水解性和抗菌性，但是价格昂贵，且在低温下回弹性差。
作为对上述技术方案的限定，所述的大分子多元醇为分子量1000的戊二醇型脂肪族聚碳酸酯二醇和分子量为2000的聚己二酸己二醇酯二醇的混合物。其中聚碳酸酯二醇和聚己二酸己二醇酯二醇的配比为2∶1。
作为对上述技术方案的限定，所述的大分子多元醇也可以为分子量2000的戊二醇型脂肪族聚碳酸酯二醇和分子量为1000的聚四氢呋喃二元醇的混合物。其中所述聚碳酸酯二醇和聚四氢呋喃二元醇的配比为1∶2。
已知的异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯，脂环族异氰酸酯，以及芳香族异氰酸酯。一般脂肪族和脂环族的异氰酸酯反应活性差，制备的热塑性聚氨酯会存在很多的凝胶点，不适合用于氨纶切片，纺织氨纶丝，而一般的芳香族异氰酸酯对称性差，使合成的聚氨酯的硬段结晶性差，制备的聚氨酯耐热性和回弹性差。
作为对上述技术方案的限定，所述二异氰酸酯为4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯。
作为对上述技术方案的限定，所述小分子扩链剂为1，4-丁二醇。
本发明包含0.1-1％的抗氧剂。已知的抗氧剂包括受阻酚类、受阻胺类、硫代酯类、亚磷酸酯类等。如：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗氧剂168、抗氧剂THP-24。
本发明包含0.1-2％的润滑剂。已知的润滑剂有脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪酸酰胺类、脂肪酸盐类、蒙胆蜡类、环形对苯二甲酸丁二醇酯类或硅油类等。如：硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇四硬酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、蒙胆蜡E蜡、油酸酰胺。
本发明包含0.01-0.1％的催化剂。已知的催化剂有有机锡类、钛酸酯类以及其他的金属盐类。如：辛酸亚锡、二辛酸二丁锡、二月桂酸二丁基锡、钛酸丁酯等。
本发明包含0.05-0.5％的抗菌剂。聚碳酸酯型多元醇具备抵抗细菌腐蚀的作用是已知的，但是本身不具备杀菌作用。此外本发明采用了混合型多元醇，即可以包含聚己二酸己二醇二元醇或者聚四氢呋喃二元醇，而聚己二酸己二醇二元醇或者聚四氢呋喃二元醇本身不具备抵抗细菌的性能。制备防霉纺织品的目的不仅是为了防止织物被霉菌沾污而发霉变质，更重要的是为了防止微生物分解人体汗液及其它分泌物而产生臭味，防止传染疾病。因此为了制备抗菌性优良的氨纶切片，抗菌剂的加入是必要的。
已知的抗菌剂包含纳米TiO2、纳米银、纳米ZnO、纳米CuO、磷酸二氢铵、碳酸锂、载银沸石、载银活性炭和壳聚糖等。
作为对上述技术方案的限定，所述的抗菌剂的处理方式是先将抗菌剂在氮气氛围中于80℃下干燥8h，然后再将抗菌剂加入含有5％MDI的丁酮溶液中，超声震荡2h，离心分离得到处理之后的抗菌剂。处理之后的抗菌剂按照前述的比例加入制得切片。
使用双螺杆反应挤出制备热塑性聚氨酯的方法是已知的。为了提高本发明所述的抗菌性氨纶切片的持久性，将抗菌剂从双螺杆挤出的排气口加入，添加到氨纶切片的基体中。为了避免所加如的抗菌剂发生团聚，要求使用的双螺杆挤出机的螺杆在排气口至模头部分应具备捏合盘元件。
综上所述，本发明采用含聚碳酸酯型二元醇的混合大分子多元醇，以4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯为异氰酸酯，1，4-丁二醇为扩链剂，辅以抗氧剂、润滑剂、催化剂、抗菌剂，制备出的抗菌性氨纶切片，在提高了抗菌性性的同时避免了使用常规氨纶切片和抗菌剂的混合二次造粒的过程，节约了工序，消除了二次造粒可能造成的力学损耗，可以直接纺丝制备出抗菌性氨纶纤维。并且由于抗菌剂融入到氨纶纤维基体当中，这就避免了因后续洗涤造成的抗菌剂的迁移至抗菌失效的发生，具备很高的经济价值。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例涉用于一种抗菌性氨纶切片的配方。
在氮气保护下，按配比量将65-70％的混合多元醇、0.1-1％抗氧剂、0.01-0.1％的催化剂在储罐A中混合均匀并加热至160℃；将24-30％的MDI置于储罐B并加热至60℃；将4.5-5.5％的1，4-丁二醇置于储罐C并加热至55℃；
将三个反应釜中的组分通过浇注机浇注到双螺杆挤出机的浇注口，通过双螺杆挤出机进行物料的聚合、混合、塑化和造粒，双螺杆的温度设定在150-240℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为160rpm，将0.1-2％的润滑剂、0.1-0.3％的抗菌剂在双螺杆排气口通过侧喂料机加入到物料中，所切粒子经干燥后得到具有抗菌性能的氨纶切片。
各实施例的具体配方如表1。
本实施例涉及本发明的抗菌性氨纶切片的性能验证。
防霉菌测试前先将试样根据GB/T 12490进行两个循环的洗涤。其他测试根据国标测试得到，结果如表2。
由表2可知，在不明显损耗氨纶切片力学性能的前提下，聚碳酸酯二元醇和抗菌剂的同时引入，显著的增加了氨纶切片的抗菌率，经处理过后的抗菌剂对氨纶切片的力学性能影响更小。
本发明采用含聚碳酸酯型二元醇的混合大分子多元醇，以4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯为异氰酸酯，1，4-丁二醇为扩链剂，辅以抗氧剂、润滑剂、催化剂、抗菌剂，制备出的抗菌性氨纶切片具备较高的抗菌效率。
表1
表2

Claims (10)

1.一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于由以下质量分数的原材料制成：大分子多元醇65-70％，二异氰酸酯24-30％，小分子扩链剂4.5-5.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑剂0.1-2％，催化剂0.01-0.1％，抗菌剂0.1-0.3％。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：大分子多元醇包括聚酯型多元醇、聚醚型多元醇、聚烯烃型多元醇或聚碳酸酯型多元醇。
3.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：所述的大分子多元醇为分子量1000的戊二醇型脂肪族聚碳酸酯二醇和分子量为2000的聚己二酸己二醇酯二醇的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：戊二醇型脂肪族聚碳酸酯二醇和聚己二酸己二醇酯二醇的配比为2∶1。
5.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：所述的大分子多元醇为分子量2000的戊二醇型脂肪族聚碳酸酯二醇和分子量为1000的聚四氢呋喃二元醇的混合物，二者的配比为1∶2。
6.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：所述二异氰酸酯为4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：所述小分子扩链剂为1，4-丁二醇。
8.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：润滑剂有脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪酸酰胺类、脂肪酸盐类、蒙胆蜡类、环形对苯二甲酸丁二醇酯类或硅油类，催化剂有有机锡类、钛酸酯类以及其他的金属盐类。
9.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：抗菌剂包含纳米TiO2、纳米银、纳米ZnO、纳米CuO、磷酸二氢铵、碳酸锂、载银沸石、载银活性炭和壳聚糖等。
10.根据权利要求9所述的一种具有抗菌性能的熔纺氨纶切片，其特征在于：将抗菌剂在氮气氛围中于80℃下干燥8h，然后再将抗菌剂加入含有5％MDI的丁酮溶液中，超声震荡2h，离心分离得到处理之后的抗菌剂。
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