CN108930070A - 一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)将竹炭粉、分散剂和铜原子抗菌剂进行混合得到第一混合物；将第一混合物与PET聚酯切片共混挤出后得到抗菌功能母粒；2)将抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，再混合形成第二混合物；将第二混合物进行挤压、熔融、纺丝，制成多功能铜抗菌聚酯纤维。本发明的多功能铜抗菌聚酯纤维在具备超强抗菌、抑菌能力的同时，还具有耐洗涤性好、纤维不带色等优点。

Description

一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能性纺织品领域，并且更具体地，涉及一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对具有各种特性的纺织产品的需求日益增加，抗菌纤维作为功能性纺织品中的一员，近年来市场需求保持着稳定增加的态势。
随着检测标准的完善以及市场的规范，大部分的抗菌纤维逐步被淘汰。抗菌纤维按抗菌剂种类，可分为有机、无机、生物抗菌剂三类。有机抗菌剂主要包括有机酸、醇、酯、酚类物质，在使用过程中受到纤维加工温度的限制，同时还存在耐水解性、杀菌时效、耐紫外线稳定性和材料相容性等一系列问题。生物抗菌剂主要是指从动植物体内提取的以及经微生物发酵生产的抗菌剂，如黄连素、四环素等大分子结构化合物，以及大蒜、芦荟之类的植物，在使用过程中受到纤维加工温度的限制，以及降低了纤维的可纺性。无机抗菌剂主要有沸石、磷灰石、磷酸锆等多孔性物质以及银、铜、锌离子化合物，无机抗菌剂以其高耐热性、优异的广谱抗菌性能受到人们关注。以熔融纺丝工艺为主的合成纤维因其高温生产工艺使抗菌剂的耐高温性能成了最主要的考核目标，无机抗菌剂因其耐高温性能成为了永久抗菌纤维制造中主要使用的抗菌剂。
根据杀菌机理不同，现在的无机抗菌剂可以分为两类：第一类为金属离子溶出抗菌型抗菌剂，以Cu及其化合物的抗菌剂为典型；另一类为光催化杀菌型抗菌剂，具体的有TiO2和ZnO的纳米抗菌剂。然而，现有的Cu、CuO及ZnO在用于纺织品时，仍然存在达到抗菌性能要求所需的抗菌剂添加量下的长丝可纺性难题，并且产品还具有纤维带色的缺陷，使产品应用受到限制。
针对现有技术的缺陷，亟待出现一种制备新型抗菌功能聚酯纤维的方法，使得通过此方法制备而得的聚酯纤维不仅具备超强的抗菌、抑菌性能，兼具有能力耐洗涤性好、长久有效的较强防霉能力以及克服了纤维带色的缺陷，从而可以全色系染色。
发明内容
为了解决上述问题及缺陷，本发明的目的是提供一种多功能铜抗菌聚酯纤维及其制备方法。该制备方法制备的聚酯纤维在具备超强抗菌、抑菌能力的同时，还具有耐洗涤性好、纤维不带色等优点。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
根据本发明，提供一种多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将竹炭粉、分散剂、铜原子抗菌剂进行混合得到第一混合物；将第一混合物与PET聚酯切片共混挤出后得到抗菌功能母粒；
2)将抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，再混合形成第二混合物；将第二混合物进行挤压、熔融、纺丝，制成多功能铜抗菌聚酯纤维。
进一步地，步骤2)中，抗菌功能母粒和PET聚酯切片的混合比例为：抗菌功能母粒1-20重量份，PET聚酯切片80-99重量份。
进一步地，步骤1)中，竹炭粉、分散剂、铜原子抗菌剂的混合比例为：竹炭粉3-5重量份、分散剂0.5-1重量份、铜原子抗菌剂5-20重量份。竹炭粉、分散剂和铜原子抗菌剂之间相互协作配合，利用竹炭中碳的吸附性使得铜原子更稳定存在于纤维中，最终使得抗菌效果持久；以及竹炭便宜易得，节省生产成本。
进一步地，铜原子抗菌剂可以为铜粉，其中铜原子抗菌剂的粒径(也就是单质铜的粒径)的范围为300-600nm。上述单质铜的粒径足够小，能够解决达到抗菌性能要求所需的抗菌剂添加量下的长丝可纺性难题，而且由于采用单质铜，本发明的铜抗菌聚酯纤维为白色，克服纤维带色的缺陷，从而可以全色系染色。
进一步地，步骤1)中，先将竹炭粉与分散剂混合均匀后，再与铜原子抗菌剂混合均匀。
更进一步地，分散剂为EBS(乙烯基双硬脂酰胺)分散剂。
进一步地，多功能铜抗菌聚酯纤维中单质Cu可实现高含量，最高可含有至10000ppm的Cu。有效抗菌成分(铜)的含量增高，因此抗菌性能优异。
进一步地，步骤2)中，抗菌功能母粒的干燥温度为140-150摄氏度，干燥时间为7-8小时。
进一步地，步骤2)中，PET聚酯切片的干燥温度为160-170摄氏度，干燥时间为5-6小时。
进一步地，步骤2)中，熔融温度为270-280摄氏度。
进一步地，步骤2)中的纺丝的过程为：将进行挤压、熔融后的第二混合物依次经过熔体过滤器和纺丝箱将过滤后的熔体纺丝成为纤维丝，再通过吹风冷却并固化纤维丝，之后对纤维丝进行上油使得纤维丝集成纤维束，再将纤维束经拉伸后通过卷绕机卷绕；
其中，吹风冷却的温度为20-25摄氏度；对纤维丝的上油率为0.4-0.7％。
吹风冷却可以使用侧吹风冷却或环吹风冷却。
进一步地，竹炭粉的粒径的范围为100-150nm。采用上述粒径的竹炭粉，使得竹炭粉的分散性更高，也就是说吸附在竹炭粉附近的铜原子分散性也会更好。提高了铜原子分散性也就可以解决无机添加剂影响长丝可纺性的难题。
根据本发明，提供了一种多功能铜抗菌聚酯纤维，多功能铜抗菌聚酯纤维采用如上所述的制备方法得到。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的制备方法通过将PET聚酯切片以及添加了铜原子的抗菌母粒混合、纺丝，由于其中微量的铜单质粒子的存在，使得制成的聚酯纤维在具备超强抗菌、抑菌能力的同时，还具备耐洗涤性好(耐洗涤性好是指抗菌性能不随洗涤次数增加而衰减)，抗菌功能长久。
附图说明
图1为本发明中多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
制备抗菌功能母粒：先采用气流粉碎法将竹炭原料进行粉碎，使得竹炭粉的粒径范围为100-150nm，再加入EBS分散剂，然后添加铜原子抗菌剂(铜粉)，上述三种物质的混合物再与PET聚酯切片共混在一起，通过螺杆挤压机挤出后制得抗菌功能母粒。其中抗菌功能母粒的各成分比例范围为：竹炭粉3-5重量份、EBS分散剂0.5-1重量份、铜原子抗菌剂(铜粉)5-20重量份。竹炭粉、EBS分散剂和铜原子抗菌剂之间相互协作配合，利用竹炭中碳的吸附性使得铜原子更稳定存在于纤维中，最终使得抗菌效果持久；以及竹炭便宜易得，节省生产成本。
将抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，抗菌功能母粒的干燥温度为140-150摄氏度，干燥时间为7-8小时；PET聚酯切片干燥温度为160-170摄氏度且干燥时间为5-6小时。然后把上述抗菌功能母粒(1-20重量份)和PET聚酯切片(80-99重量份)在料斗中混合挤压后，经料仓进入螺杆挤压机在270-280摄氏度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过熔体过滤器过滤后，由纺丝箱体内的纺丝组件，纺出初生纤维，在冷却温度为20-25摄氏度的侧吹风或环吹风条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，上油率为0.4-0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经拉伸后的纤维引入卷取机卷取成成品丝，卷取机的卷取速度为3000m/min，最终得到一种抗菌功能聚酯纤维。
多功能铜抗菌聚酯纤维中单质Cu可实现高含量，最高可含有至10000ppm的Cu。
实施例1
如图1所示，先采用气流粉碎法将竹炭原料进行粉碎，使得竹炭粉的粒径的范围为100-150nm，再加入EBS分散剂，然后添加粒径为300-600nm铜粉，上述三种物质的混合物再与PET聚酯切片共混在一起，通过螺杆挤压机挤出后制得抗菌功能母粒。其中抗菌功能母粒的各成分比例范围为：竹炭粉3重量份、EBS分散剂0.5重量份、铜粉5重量份。
将抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，抗菌功能母粒干燥温度为140摄氏度且干燥时间为8小时。PET聚酯切片干燥温度为160摄氏度且干燥时间为5小时。然后把上述抗菌功能母粒(20重量份)和PET聚酯切片(80重量份)在料斗中混合挤压后，经料仓进入螺杆挤压机在265摄氏度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过熔体过滤器过滤后，由纺丝箱体内的纺丝组件，纺出初生纤维，在冷却温度为22摄氏度的侧吹风条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，上油率为0.55％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经拉伸后的纤维引入卷取机卷取成成品丝，卷取机的卷取速度为3000m/min，最终得到白色的多功能铜抗菌聚酯纤维。
实施例2
如图1所示，先采用气流粉碎法将竹炭原料进行粉碎，使得竹炭粉的粒径范围为100-150nm，再加入EBS分散剂，然后添加粒径为300-600nm铜粉，上述三种物质的混合物再与PET聚酯切片共混在一起，通过螺杆挤压机挤出后制得抗菌功能母粒。其中抗菌功能母粒的各成分比例范围为：竹炭粉5重量份、EBS分散剂1重量份、铜粉20重量份。
将抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，抗菌功能母粒干燥温度为140摄氏度且干燥时间为8小时。PET聚酯切片干燥温度为170摄氏度且干燥时间为6小时。然后把上述抗菌功能母粒(5重量份)和PET聚酯切片(95重量份)在料斗中混合挤压后，经料仓进入螺杆挤压机在280摄氏度下熔融，由计量泵控制其吐出量，通过熔体过滤器过滤后，由纺丝箱体内的纺丝组件，纺出初生纤维，在冷却温度为21摄氏度的环吹风条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，上油率为0.5％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经拉伸后的纤维引入卷取机卷取成成品丝，卷取机的卷取速度为3000m/min，最终得到白色的多功能铜抗菌聚酯纤维。
将实施例1和实施例2得到的多功能铜抗菌聚酯纤维进行抗菌性测试。第一情况下，将实施例1和实施例2得到的多功能铜抗菌聚酯纤维直接进行抗菌性测试(未经过氯洗、高温煮洗等)，结果如表1所示。可以看出，多功能铜抗菌聚酯纤维对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等常见菌种均具有较好的抗菌性。第二情况下，将实施例1和实施例2得到的多功能铜抗菌聚酯纤维经30次氯洗(氯离子含量400ppm)及高温煮洗(90摄氏度)后，结果如表2所示。可以看出，即使在比较严苛的洗涤处理后，本发明实施例的多功能铜抗菌聚酯纤维对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等常见菌种仍具有较好的抗菌性。
表1和表2中的对照样为常规纤维布样。
表1.多功能铜抗菌聚酯纤维未经水洗的抗菌效果
表2.多功能铜抗菌聚酯纤维经30次氯洗(氯离子含量400ppm)及高温煮洗(90摄氏度)后的抗菌效果
经检测上述方法获得的多功能铜抗菌聚酯纤维与现有制备方法制得的聚酯纤维相比，具有抗菌功能强、耐洗涤性好等特点，特别适用于抗菌纺织品领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将竹炭粉、分散剂和铜原子抗菌剂进行混合得到第一混合物；将所述第一混合物与PET聚酯切片共混挤出后得到抗菌功能母粒；
2)将所述抗菌功能母粒和PET聚酯切片分别进行干燥，再混合形成第二混合物；将第二混合物进行挤压、熔融、纺丝，制成多功能铜抗菌聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述抗菌功能母粒和所述PET聚酯切片的混合比例为：抗菌功能母粒1-20重量份，PET聚酯切片80-99重量份。
3.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述竹炭粉、所述分散剂、所述铜原子抗菌剂的混合比例为：竹炭粉3-5重量份、分散剂0.5-1重量份、铜原子抗菌剂5-20重量份。
4.根据权利要求3所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述铜原子抗菌剂的粒径的范围为300-600nm。
5.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，先将竹炭粉与分散剂混合均匀后，再与铜原子抗菌剂混合均匀。
6.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述抗菌功能母粒的干燥温度为140-150摄氏度，干燥时间为7-8小时，
所述PET聚酯切片的干燥温度为160-170摄氏度，干燥时间为5-6小时。
7.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，熔融温度为270-280摄氏度。
8.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的所述纺丝的过程为：将进行挤压、熔融后的第二混合物依次经过熔体过滤器和纺丝箱将过滤后的熔体纺丝成为纤维丝，再通过吹风冷却并固化所述纤维丝，之后对所述纤维丝进行上油使得纤维丝集成纤维束，再将所述纤维束经拉伸后通过卷绕机卷绕；
其中，所述吹风冷却的温度为20-25摄氏度；对所述纤维丝的上油率为0.4-0.7％。
9.根据权利要求1所述的多功能铜抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述竹炭粉的粒径的范围为100-150nm。
10.一种多功能铜抗菌聚酯纤维，其特征在于，所述多功能铜抗菌聚酯纤维采用权利要求1-9任一项所述的制备方法得到。
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