CN109233171A - 一种磷化抑菌玻璃纤维及其制备方法 - Google Patents

一种磷化抑菌玻璃纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷化抑菌玻璃纤维，它是由下述重量份的原料组成的：过氧化二异丙苯1‑1.4、烯丙基三苯基溴化膦6‑8、巯基丁二酸7‑10、玻璃纤维110‑150、抑菌单体溶液40‑50、偶氮二异丁腈0.1‑0.2、异氰酸酯3‑5，本发明通过羟基与异氰酸酯的反应，实现了玻璃纤维与聚丙烯腈纤维的结合强度，从而提高成品纤维的抑菌性和力学稳定性。

Description

一种磷化抑菌玻璃纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种磷化抑菌玻璃纤维及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维具有绝缘性好、导热系数低、吸音性能强等优异性能，近年来被广泛地应用于航空航天、军事化工等多个领域。在众多高分子复合材料当中，纤维增强复合材料因其具有优良的综合性能，譬如：高抗冲击性、高模量、高机械性能、高耐磨性能等而被人们广泛关注。而玻璃纤维具有良好的耐腐蚀、耐热性能，良好的机械强度，再加上低廉的原料价格等优点，被广泛应用到复合材料当中起到增强目的；
聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77％。它还耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂；聚丙烯腈纤维(俗称腈纶)的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差；
由于复合材料是由两种或两种以上的材料通过辅助方法糅合到一起所制得，材料之间往往会因为不同性质而存在相界面，最终会造成因界面层间剪切力发生变化而导致复合材料的性能不佳；因此，如何提高玻璃纤维与有机纤维的复合强度，是目前研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种磷化抑菌玻璃纤维及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种磷化抑菌玻璃纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
过氧化二异丙苯1-1.4、烯丙基三苯基溴化膦6-8、巯基丁二酸7-10、玻璃纤维110-150、抑菌单体溶液40-50、偶氮二异丁腈0.1-0.2、异氰酸酯3-5。
所述的抑菌单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈60-80、异丙醇100-120、辛基异噻唑啉酮2-3、乙酸异丁酸蔗糖酯0.8-1、四羟甲基硫酸磷3-4。
所述的抑菌单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取辛基异噻唑啉酮，加入到异丙醇中，搅拌均匀，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，升高温度为55-60℃，保温搅拌10-40分钟，得异丙醇分散液；
(2)取四羟甲基硫酸磷，加入到其重量3-5倍的氯仿中，搅拌均匀，加入丙烯腈，超声1-2小时，蒸馏除去氯仿，与上述异丙醇分散液，搅拌均匀，即得所述抑菌单体溶液。
一种磷化抑菌玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取巯基丁二酸，加入到其重量10-13倍的氯仿中，搅拌均匀，加入玻璃纤维，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去氯仿，得改性纤维；
(2)取烯丙基三苯基溴化膦，加入到其重量2-3倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，加入上述改性纤维，通入氮气除氧，加入偶氮二异丁腈，紫外照射1-2小时，旋蒸除去溶剂，常温干燥，得季鏻盐改性玻璃纤维；
(3)取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取异氰酸酯，加入到抑菌单体溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节剂反应釜温度为60-75℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(5)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量20-30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，纺丝，得改性聚丙烯腈纤维；
(6)将上述季鏻盐改性玻璃纤维、改性聚丙烯腈纤维混合，在60-70℃下保温搅拌2-3小时，冷却至常温，即得所述磷化抑菌玻璃纤维。
本发明的优点：
本发明首先将玻璃纤维进行酰氯化改性，再与烯丙基三苯基溴化膦共混，在引发剂作用下反应，得到季鏻盐改性玻璃纤维，之后采用异氰酸酯处理丙烯腈单体，将聚合后得到的聚合物进行纺丝，得异氰酸酯改性聚丙烯腈纤维，最后与季鏻盐改性玻璃纤维共混，该季鏻盐改性玻璃纤维含有丰富的羟基，通过羟基与异氰酸酯的反应，实现了玻璃纤维与聚丙烯腈纤维的结合强度，从而提高成品纤维的抑菌性和力学稳定性。
具体实施方式
实施例1
一种磷化抑菌玻璃纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
过氧化二异丙苯1.4、烯丙基三苯基溴化膦8、巯基丁二酸10、玻璃纤维150、抑菌单体溶液50、偶氮二异丁腈0.2、异氰酸酯5。
所述的抑菌单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈80、异丙醇120、辛基异噻唑啉酮3、乙酸异丁酸蔗糖酯1、四羟甲基硫酸磷4。
所述的抑菌单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取辛基异噻唑啉酮，加入到异丙醇中，搅拌均匀，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，升高温度为60℃，保温搅拌40分钟，得异丙醇分散液；
(2)取四羟甲基硫酸磷，加入到其重量5倍的氯仿中，搅拌均匀，加入丙烯腈，超声2小时，蒸馏除去氯仿，与上述异丙醇分散液，搅拌均匀，即得所述抑菌单体溶液。
一种磷化抑菌玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取巯基丁二酸，加入到其重量13倍的氯仿中，搅拌均匀，加入玻璃纤维，升高温度为55℃，保温搅拌2小时，蒸馏除去氯仿，得改性纤维；
(2)取烯丙基三苯基溴化膦，加入到其重量3倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，加入上述改性纤维，通入氮气除氧，加入偶氮二异丁腈，紫外照射2小时，旋蒸除去溶剂，常温干燥，得季鏻盐改性玻璃纤维；
(3)取过氧化二异丙苯，加入到其重量14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取异氰酸酯，加入到抑菌单体溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节剂反应釜温度为75℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(5)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，纺丝，得改性聚丙烯腈纤维；
(6)将上述季鏻盐改性玻璃纤维、改性聚丙烯腈纤维混合，在70℃下保温搅拌3小时，冷却至常温，即得所述磷化抑菌玻璃纤维。
实施例2
一种磷化抑菌玻璃纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
过氧化二异丙苯1、烯丙基三苯基溴化膦6、巯基丁二酸7、玻璃纤维110、抑菌单体溶液40、偶氮二异丁腈0.1、异氰酸酯3。
所述的抑菌单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈60、异丙醇100、辛基异噻唑啉酮2、乙酸异丁酸蔗糖酯0.8、四羟甲基硫酸磷3。
所述的抑菌单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取辛基异噻唑啉酮，加入到异丙醇中，搅拌均匀，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，升高温度为55℃，保温搅拌10分钟，得异丙醇分散液；
(2)取四羟甲基硫酸磷，加入到其重量3倍的氯仿中，搅拌均匀，加入丙烯腈，超声1小时，蒸馏除去氯仿，与上述异丙醇分散液，搅拌均匀，即得所述抑菌单体溶液。
一种磷化抑菌玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取巯基丁二酸，加入到其重量10倍的氯仿中，搅拌均匀，加入玻璃纤维，升高温度为50℃，保温搅拌1小时，蒸馏除去氯仿，得改性纤维；
(2)取烯丙基三苯基溴化膦，加入到其重量2倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，加入上述改性纤维，通入氮气除氧，加入偶氮二异丁腈，紫外照射1小时，旋蒸除去溶剂，常温干燥，得季鏻盐改性玻璃纤维；
(3)取过氧化二异丙苯，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取异氰酸酯，加入到抑菌单体溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节剂反应釜温度为60℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(5)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量20倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，纺丝，得改性聚丙烯腈纤维；
(6)将上述季鏻盐改性玻璃纤维、改性聚丙烯腈纤维混合，在60℃下保温搅拌2小时，冷却至常温，即得所述磷化抑菌玻璃纤维。
性能测试：
抑菌对比测试：
选择相同尺寸、规格的实施例1的磷化抑菌玻璃纤维、实施例2的磷化抑菌玻璃纤维、市售玻璃纤维、市售聚丙烯腈纤维；分别涂覆相同量的黄曲霉菌，置于相同的环境下，经过20小时、40小时，分别测试黄曲霉菌的杀除率：
实施例1的磷化抑菌玻璃纤维的黄曲霉菌的杀除率：
20小时：84.3％、40小时：96.5％；
实施例2的磷化抑菌玻璃纤维的黄曲霉菌的杀除率：
20小时：81.7％、40小时：92.4％；
市售玻璃纤维的黄曲霉菌的杀除率：
20小时：19.5％、40小时：26.3％；
市售聚丙烯腈纤维的黄曲霉菌的杀除率：
20小时：25.1％、40小时：30.4％；
市售聚丙烯腈纤维的强度为22-49cN/tex；
采用60cN/tex的强度对本发明磷化抑菌玻璃纤维进行拉伸测试，不断裂。

Claims (4)

1.一种磷化抑菌玻璃纤维，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
过氧化二异丙苯1-1.4、烯丙基三苯基溴化膦6-8、巯基丁二酸7-10、玻璃纤维110-150、抑菌单体溶液40-50、偶氮二异丁腈0.1-0.2、异氰酸酯3-5。
2.根据权利要求1所述的一种磷化抑菌玻璃纤维，其特征在于，所述的抑菌单体溶液是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈60-80、异丙醇100-120、辛基异噻唑啉酮2-3、乙酸异丁酸蔗糖酯0.8-1、四羟甲基硫酸磷3-4。
3.根据权利要求2所述的一种磷化抑菌玻璃纤维，其特征在于，所述的抑菌单体溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取辛基异噻唑啉酮，加入到异丙醇中，搅拌均匀，加入乙酸异丁酸蔗糖酯，升高温度为55-60℃，保温搅拌10-40分钟，得异丙醇分散液；
(2)取四羟甲基硫酸磷，加入到其重量3-5倍的氯仿中，搅拌均匀，加入丙烯腈，超声1-2小时，蒸馏除去氯仿，与上述异丙醇分散液，搅拌均匀，即得所述抑菌单体溶液。
4.一种如权利要求1所述磷化抑菌玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取巯基丁二酸，加入到其重量10-13倍的氯仿中，搅拌均匀，加入玻璃纤维，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去氯仿，得改性纤维；
(2)取烯丙基三苯基溴化膦，加入到其重量2-3倍的二氯甲烷中，搅拌均匀，加入上述改性纤维，通入氮气除氧，加入偶氮二异丁腈，紫外照射1-2小时，旋蒸除去溶剂，常温干燥，得季鏻盐改性玻璃纤维；
(3)取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(4)取异氰酸酯，加入到抑菌单体溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节剂反应釜温度为60-75℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-5小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(5)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量20-30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，纺丝，得改性聚丙烯腈纤维；
(6)将上述季鏻盐改性玻璃纤维、改性聚丙烯腈纤维混合，在60-70℃下保温搅拌2-3小时，冷却至常温，即得所述磷化抑菌玻璃纤维。
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