CN108193308A - 一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本抗菌消臭涤纶丝的快速制备及应用，技术方案为：将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；并在剧烈搅拌下加到乙二醇中，形成油包水体系；在微波炉中140‑170℃下反应15‑60min，超声作用20‑40min得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.5‑1％；在涤纶聚合纺丝过程中，按照相对于化纤聚合物总量的2‑10％质量比注入纳米金属氧化物自组装分散体，经过酯化、缩聚、喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维。本发明所得抗菌消臭涤纶丝不仅工艺简单、效率高、节能环保，而且产品具有高效持久的抗菌除异味功能，无金属离子析出，非常安全环保。

Description

一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用

技术领域

本发明涉及特种纺织材料制备领域，具体涉及一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用。

背景技术

抗菌织物不仅环保，而且对人类的健康有很好的保护作用。随着科学技术的发展和人们生活水平的进一步提高，抗菌涤纶纺织品的开发与应用成为我国目前功能纺织品研究和发展的一大方向。获得抗菌织物主要通过生产抗菌纤维和织物抗菌后整理两个途径来实现。抗菌纤维的生产方法包括共混纺丝法、后整理法、接枝法、在位生成法等，抗菌后整理主要有浸渍法、表面涂层法、树脂整理法、微胶囊法四种。国内外主要从纤维、纱线、织物三个方面对抗菌涤纶产品展开了一系列的研究。

近年来随着纳米抗菌剂的不断研发，新型纳米抗菌剂在化纤丝领域得到应用，其中纳米银抗菌剂的应用较为普遍，它属于无机纳米抗菌剂范畴，抗菌性能好，相关研究报道较多，例如：中国专利201510382672.8提供了一种抗菌涤纶纤维的制备方法，由PET聚酯切片，抗菌涤纶母粒经熔融纺丝制备获得，其中，抗菌涤纶母粒为PET聚酯切片和预处理纳米银抗菌剂、抗氧化剂、润滑剂及分散剂，经熔融共混挤出制成，预处理纳米银抗菌剂是采用聚乙烯蜡包覆处理得到的纳米银抗菌剂。解决了纳米银抗菌剂在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的抗菌涤纶纤维。中国专利201110451809.2提供了一种抗菌锦纶的生产方法，包括以下步骤：1)制备抗菌锦纶母粒：将锦纶6切片与纳米银磷酸盐共混造粒，得到抗菌锦纶母粒；2)纺丝：将步骤1)中制成的抗菌锦纶与锦纶6切片共混纺丝，经过上油卷绕、平衡和拉伸，得到抗菌锦纶。该文献记载的锦纶由于在其中直接添加纳米银磷酸盐，导致锦纶的物理性能下降，影响产品使用寿命。中国专利201210192503.4提供了一种抗菌涤纶纤维的生产方法，包括将磷酸锆载银抗菌剂等与涤纶树脂混合，熔融挤出制备抗菌母粒，将抗菌母粒与涤纶树脂熔融纺丝，生产出抗菌涤纶纤维。本发明的抗菌涤纶纤维，纺丝周期长，可纺性能非常好，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率≥99％；耐水洗性能优异，洗涤30次后其抗菌率仍然大于98％。上述方法都是先做成抗菌母粒，然后与涤纶树脂混合，一是工艺路线复杂，效率低，另外就是很难纺细旦丝，尤其都是使用纳米银作为抗菌剂。纳米银的使用的弊端突出表现在其价格昂贵，容易变色，银离子析出产生色素沉着，对白色念珠菌效果较弱，此外银离子易对环境和人体健康造成不利影响。

因此抗菌消臭涤纶丝的快速制备技术的开发，弥补了传统银抗菌涤纶丝技术的不足，无金属离子析出保证了抗菌的安全性和持久性，有利于抗菌涤纶丝的推广和使用。

发明内容

为解决上述技术问题，我们提出了一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用，与传统涤纶合成相比，利用纳米半导体材料的催化效应，极大缩短了聚合时间，提高了效率，节约了能量，同时所得到的抗菌消臭涤纶丝具有极强的抗菌除臭功能，且没有金属离子析出，非常安全环保。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的目的在于探索一种无析出长效抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法，克服现有抗菌涤纶丝生产中存在的不足。主要将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到乙二醇中，形成油包水体系；在微波炉中140-170℃下反应15-60min，超声作用20-40min得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.5-1％；在涤纶聚合纺丝过程中，按照相对于化纤聚合物总量的2-10％质量比注入纳米金属氧化物自组装分散体，经过酯化、缩聚、喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维，也可以做成功能涤纶母粒。其具体工艺流程如下：

一、将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；

二、将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到乙二醇中，形成油包水体系；

三、在微波作用下，升温至140-170℃下反应15-60min，超声20-40min，得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体，多组分纳米金属氧化物自组装；

四、在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.1-0.5％；

五、将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3-5次,在釜压2.4-2.6MPa和210-230℃下酯化完毕；

六、然后将纳米金属氧化物自组装分散体加入缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到270-290℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3-5h；

七、反应结束后产物通过喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维，也可以切成功能涤纶母粒。

在上述抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法中，所述可溶性金属盐包括在微波条件下能生成金属氧化物的所有可溶性金属盐类，但不包括铅、铬、钴、银等重金属及其化合物，主要包括锌、镁、钙、钛、铜、铝、锆、钡、锶、硅的化合物中的两种或多种：所述高分子络合分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇等；所得抗菌消臭涤纶丝可以是长丝，也可以是短纤维，同时可以直接切成功能涤纶母粒，与其他聚合物切片混合纺丝；本发明所得抗菌消臭涤纶丝不仅工艺简单、效率高，节能环保，而且产品具有高效持久的抗菌除异味功能，无金属离子析出，非常安全环保，有效地克服了目前普遍使用的银离子导致的析出变色问题以及抗菌消臭功能不足问题。

本发明的突出优点是：

1.无需先做成功能母粒再添加，环保节能可控；

2.利用纳米材料的催化效应，极大缩短了聚合时间，提高了效率，节约了能量；

3.所得到的抗菌消臭涤纶丝具有极强的抗菌消臭功能，且没有金属离子析出(小于1ppm)，非常安全环保；

4.所得到的抗菌涤纶丝不存在银离子析出变色问题，保证了功能的长效性，同时极大拓宽了使用范围。

通过上述技术方案，本发明所得抗菌消臭涤纶丝不仅工艺简单，效率高，节能环保，而且产品具有高效持久的抗菌除异味功能，无金属离子析出，非常安全环保，有效地克服了目前普遍使用的银离子导致的析出变色问题以及抗菌消臭功能不足问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1纳米抗菌涤纶丝的金属离子析出图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的一种无析出长效抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法，主要将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到乙二醇中，形成油包水体系；在微波炉中140-170℃下反应15-60min，超声作用20-40min得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.5-1％；在涤纶聚合纺丝过程中，按照相对于化纤聚合物总量的2-10％质量比注入纳米金属氧化物自组装分散体，经过酯化、缩聚、喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维，也可以做成功能涤纶母粒。其具体工艺流程如下：

S1、将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；

S2、将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到乙二醇中，形成油包水体系；

S3、在微波作用下，升温至140-170℃下反应15-60min，超声20-40min，得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体，多组分纳米金属氧化物自组装；

S4、在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.1-0.5％；

S5、将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3-5次,在釜压2.4-2.6MPa和210-230℃下酯化完毕；

S5、然后将纳米金属氧化物自组装分散体加入缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到270-290℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3-5h；

S6、反应结束后产物通过喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维，也可以切成功能涤纶母粒。

在上述抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法中，所述可溶性金属盐包括在微波条件下能生成金属氧化物的所有可溶性金属盐类，但不包括铅、铬、钴、银等重金属及其化合物，主要包括锌、镁、钙、钛、铜、铝、锆、钡、锶、硅的化合物中的两种或多种：所述高分子络合分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇等；所得抗菌消臭涤纶丝可以是长丝，也可以是短纤维，同时可以直接切成功能涤纶母粒，与其他聚合物切片混合纺丝。

下面对上述抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法中的论述进行如下具体举例说明：

实施例1：

将醋酸铜、醋酸锌、氧氯化锆、PVP按照1：1：0.5：0.01摩尔比溶解在水中配制成0.05M的水分散液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到1000毫升乙二醇中；放入微波炉中，在160℃下反应40min，冷却得到微晶尺寸在5nm以下的纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下蒸发其中的水分直到含量在0.5％以下，将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3次,在釜压2.5MPa和220℃下酯化2h；然后按照6％添加量加入纳米金属氧化物自组装分散体到缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到280℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3.5h；反应结束后产物通过喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝。

参见附图1的金属离子析出图，按实施例1所述的加工方法制得的纳米抗菌涤纶丝的金属离子析出图。

实施例2：

将醋酸锆、醋酸锌、硅酸钠、聚乙二醇按照1：1：0.5：0.05摩尔比溶解在水中配制成0.05M的水分散液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到1000毫升乙二醇中；放入微波炉中，在150℃下反应50min，冷却得到微晶尺寸在5nm以下的纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下蒸发其中的水分直到含量在0.5％以下，将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3次,在釜压2.5MPa和220℃下酯化2h；然后按照10％添加量加入纳米金属氧化物自组装分散体到缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到280℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3.5h；反应结束后产物通过喷丝、冷却、切片，即得抗菌消臭涤纶母粒。

实施例3：

将硝酸铜、硝酸锌、尿素、聚丙烯酰胺按照1：1：0.01：0.05摩尔比溶解在水中配制成0.05M的水分散液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到1000毫升乙二醇中；放入微波炉中，在160℃下反应30min，冷却得到微晶尺寸在5nm以下的纳米金属氧化物自组装分散体；在真空状态下蒸发其中的水分直到含量在0.5％以下，将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂、加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3次,在釜压2.5MPa和220℃下酯化2h；然后按照6％添加量加入纳米金属氧化物自组装分散体到缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到280℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3.0h；反应结束后产物通过喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝。

本发明所得抗菌消臭涤纶丝不仅工艺简单、效率高，节能环保，而且产品具有高效持久的抗菌除异味功能，无金属离子析出，非常安全环保，有效地克服了目前普遍使用的银离子导致的析出变色问题以及抗菌消臭功能不足问题。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用，其特征在于，包括以下步骤：

一、将几种可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液；

二、将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到乙二醇中，形成油包水体系；

三、在微波作用下，升温至140-170℃下反应15-60min，超声20-40min，得到多组分纳米金属氧化物自组装分散体，多组分纳米金属氧化物自组装；

四、在真空状态下将纳米金属氧化物自组装分散体中的游离水蒸发浓缩，控制含水率在0.1-0.5％；

五、将对苯二甲酸和乙二醇、催化剂加入到反应釜中,密闭后用氮气置换3-5次,在釜压2.4-2.6MPa和210-230℃下酯化完毕；

六、然后将纳米金属氧化物自组装分散体加入缩聚反应釜中，开启真空系统,升温到270-290℃开始缩聚,体系压力保持在150Pa以下,反应时间3-5h；

七、反应结束后产物通过喷丝、冷却、成形，即得抗菌消臭涤纶丝和涤纶短纤维，也可以切成功能涤纶母粒。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用，其特征在于，所述可溶性金属盐包括在微波条件下能生成金属氧化物的所有可溶性金属盐类，但不包括铅、铬、钴、银重金属及其化合物，主要包括锌、镁、钙、钛、铜、铝、锆、钡、锶、硅的化合物中的两种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用，其特征在于，所述高分子络合分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐或聚乙二醇。

4.根据权利要求3所述的一种抗菌消臭涤纶丝的快速制备方法及应用，其特征在于，所得抗菌消臭涤纶丝为长丝或短纤维，也可切成功能涤纶母粒，与其他聚合物切片混合纺丝。