CN109797454A - 一种甲壳素改性es复合纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种甲壳素改性ES复合纤维，所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，多功能皮层母粒、芯层母粒的质量比例为50‑65：20‑25；所述甲壳素改性ES复合纤维，断裂强度4.5‑5.2N/tex，延伸率为3.2‑3.4%，模量为150‑164N/tex，应力下熔点为166‑168℃。所述芯层母粒，采用高熔指PP料，所述高熔指PP料，MFR范围750‑1350g/10min，熔点范围为150‑165℃。本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，基于壳聚糖抗菌特性，达到抗菌的目的，具有良好的抗菌和防霉特性。基于甲壳素与人体相容性好的特性，本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有抗过敏、护肤的作用。

Description

一种甲壳素改性ES复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维复合材料技术领域，涉及一种纤维产品，具体涉及一种甲壳素改性ES复合纤维及其制备方法。

背景技术

ES复合纤维,是英文“Ethylene-Propylene Side By Side”的缩写，是日本最早开发出来的引人注目的聚烯烃系纤维中的一种。作为一种新型的复合纤维，ES纤维在世界上获得了很高的评价；是第三、第四代一次性卫生用品表层(紧靠皮肤)无纺布的生产原料,其显著的优势是产品膨松、柔软、渗透性好、强度好，适应新型卫生巾、纸尿裤、过滤材料生产线的高速生产。

ES纤维是一种皮芯结构的双组分纤维，属于差别化纤维中的高端品种。它皮层组织熔点低且柔软性好，熔点为130°C左右，芯层组织则熔点高、强度高。这种纤维经过热处理后，皮层一部分熔融而起粘结作用，其余仍保留纤维状态，同时具有热收缩率小的特征。ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相接着，便可形成不用粘合剂的无纺布成型体。

中国发明CN201210324886.6，公开了一种ES纤维及其应用，本发明涉及一种以超细硅藻土为主要原料制作的ES纤维，其属于卫生材料领域。由本发明制成的该ES纤维的原料为：超细硅藻土、皮层树脂、芯层树脂、抗氧剂、偶联剂、加工助剂。本发明还涉及ES纤维的应用及其制备方法。本发明利用超细硅藻土具有体轻、质软、多孔、比表面积大及化学性质稳定等一系列优良特性所生产出的ES纤维质轻，并且由ES纤维可制成无纺布，该无纺布具有透气、吸附异味等优点，因此可广泛用作一次性卫生材料。

由于ES纤维大部分通过制成无纺布后用作一次性卫生材料，而常规的ES纤维制成的无纺布材料，大部分不具备抗菌的特性，而无纺布产品的网络状结构往往会滋生大量的细菌；或者有的具有抗菌性能，比如在ES纤维中添加纳米银离子以达到抗菌的目的，但是纳米银离子成本较高造成实用性价值不高。

甲壳质(C8H13O5N)n，又称甲壳素、几丁质，英文名Chitin。1811年法国学者布拉克诺(Braconno)发现，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。甲壳素制品壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。目前认为其可能的机制有三：一是由于壳聚糖的多聚阳离子，易于真菌细胞表面带负电荷的基团作用，从而改变病原菌细胞膜的流动性和通透性；二是干扰DNA的复制与转录；三是阻断病原菌代谢。近年来，有许多研究者提出壳聚糖通过诱导病程相关蛋白，积累次生代谢产物和信号传导等方式来达到抗菌的目的的观点。

但目前为止，尚未出现一种甲壳素改性ES复合纤维，可以充分利用甲壳素的特性，使制备的ES复合纤维及衍生品无纺布具有抗菌、防霉、与人体血液相容性较好、抗过敏的特点。

同时，由于在甲壳素改性ES复合纤维制备过程中，还发现以下缺陷：

1、制备的甲壳素改性ES复合纤维，强度稍低；

2、由于在纤维制备过程中，加入部分添加剂，在纤维使用过程中，造成粉状添加剂掉落，影响了后续纤维的使用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种甲壳素改性ES复合纤维，以实现以下发明目的：

（1）制备的ES复合纤维具有抗菌、防霉的特性。

（2）制备的ES复合纤维具有与人体血液相容性较好，抗过敏的特性。

（2）制备的甲壳素改性ES复合纤维，基本机械性能指标稳定，大幅度提升强度。

（3）本发明的甲壳素改性ES复合纤维，可大幅度减少纤维后期使用过程中粉末状添加剂的掉落，降低纤维后期的加工难度。

（4）采用本发明的甲壳素改性ES复合纤维制成的无纺布，其阻隔性能以及柔软度指标好。

（5）采用本发明的甲壳素改性ES复合纤维制成的无纺布，其阻隔性能以及柔软度经过多次水洗之后仍旧保持良好的阻隔性能和柔软度。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种甲壳素改性ES复合纤维，其特征在于：所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，多功能皮层母粒、芯层母粒的质量比例为50-65：20-25；所述甲壳素改性ES复合纤维，断裂强度4.5-5.2N/tex，模量为170-195N/tex。

作为本发明优选的技术方案，所述芯层母粒，采用高熔指PP料，所述高熔指PP料，MFR范围750-1350g/10min，熔点范围为150-165℃。

作为本发明优选的技术方案，所述多功能皮层母粒，包括：PE树脂、微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂，质量份数分别为100-120份、40-45份、25-30份、5-6份、15-20份、8-10份、20-22份、25-30份和5-8份。

作为本发明优选的技术方案，所述多功能皮层母粒，所述多功能皮层母粒，分散性为0.025-0.032Bar/g。

进一步的，所述改性剂包括柠檬酸三乙酯、壳聚糖、滑石粉、甲基硅酸钾；所述改性剂中，柠檬酸三乙酯、壳聚糖、滑石粉、甲基硅酸钾的组分比例为50-60份、20-30份、3-8份、3-5份。

本发明还提供一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，包括：改性剂的制备、多功能皮层母粒的制备和纺丝。

所述改性剂的制备步骤包括：

（1）将柠檬酸三乙酯100-120℃加热，加入壳聚糖搅拌，搅拌速度为400-500rpm搅拌时间10-20min，制成溶解液；

（2）将滑石粉加入步骤（1）制备的溶解液中，开启搅拌，搅拌速度为200-300rpm，搅拌时间为30-40min，得到混合液；

（3）将混合液和甲基硅酸钾混合，进行超声处理，超声功率100-220W，温度为50℃，时间80-90s，加热蒸馏20-30min，得改性剂。

本发明还提供一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，包括：微孔悬浊液的制备、多功能皮层母粒的制备和纺丝。

所述微孔悬浊液的制备步骤包括：干馏、细粉碎、脱灰、捏合、再次炭化、酸化、再粉碎、超声活化和分散步骤。

作为本发明优选的技术方案，所述干馏步骤：将原料杏壳置于140℃的环境内进行干馏，干馏的时间为3小时。

作为本发明优选的技术方案，所述再粉碎，在氮气保护状态下升温至750-800℃进行粉碎，用微孔调节剂调孔处理至所需的孔径，得到粒径为1.5-2.2μm，孔隙度在65-70%的微孔材料。

作为本发明优选的技术方案，所述超声活化：将微孔材料置于海藻发酵润滑液和芦荟凝胶干粉水溶液中浸泡2小时，在N2环境中浸泡，且浸泡的同时进行超声处理，超声功率220W，频率1.2-1.5kHz，温度为50℃，时间80-90s，N2的流量为13ml/mim。

作为本发明优选的技术方案，所述多功能皮层母粒的制备，包括密炼，所述密炼，压力以0.2-0.5MPa/min的速度升压至20MPa，保持5-7min，然后以2-3MPa/min的速度降压至常压经双螺杆挤出造粒并回收溶剂NMP后，得到多功能皮层母粒。

作为本发明优选的技术方案，所述纺丝，包括皮层熔融液制备，所述皮层熔融液制备，多功能皮层母粒经过加热升温到252℃，后打入保温釜，在釜内以2-5℃/min的速度升温压至292℃，保温2-3小时后，以2-4℃/min的速度缓慢降温至280℃，经过相应的螺杆挤压机料斗，挤出皮层熔融液。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，基于壳聚糖抗菌特性，达到抗菌的目的，具有良好的抗菌和防霉特性；对金黄色葡萄球菌抑菌率率为93.1-95.5%；对大肠杆菌抑菌率为94.6-96.2%； 特别是对白色念珠菌的抗菌率较好，抗菌率达98.3-99.7%，在洗涤后，对白色念珠菌的抗菌率仍然为97.8-98.5%。

（2）基于甲壳素与人体相容性好的特性，本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有抗过敏、护肤的作用。

（3）本发明的甲壳素改性ES复合纤维，基本机械性能指标稳定，具有较高的强度和模量，断裂强度4.5-5.2N/tex，模量为170-195N/tex。

（4）本发明的甲壳素改性ES复合纤维其制备过程中，可大幅度减少纤维使用过程中粉末状添加剂的掉落，降低了纤维后期的加工难度，有利于行业的大范围推广使用。

（5）采用本发明的甲壳素改性ES复合纤维制成的无纺布，其阻隔性能以及柔软度经过多次水洗之后仍旧保持良好的阻隔性能和柔软度：经水洗20次，克重为11gsm的无纺布，静水压可达142-148mmH₂O，MD柔软度2.4-2.6g，CD柔软度为1.4-1.6g。

具体实施方式

实施例1 一种甲壳素改性ES复合纤维及其制备方法

本发明实施例的甲壳素改性ES复合纤维，所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，其中皮层为多功能PE组分，芯层为PP组分；

本实施例的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，具体包括：

步骤一：微孔悬浊液的制备

（1）原料的选择

所述原料为杏壳，水分含量为5.5%，重金属含量小于等于10ppm，固定碳含量为62.5%。

（2）干馏

将原料杏壳置于130℃的环境内进行干馏，干馏的时间为3小时。

（3）细粉碎

将原料球磨或气流磨至粒径为2-4μm，球磨时间为24-25小时。

（4）脱灰

将杏壳粉放于3.5%的氟化氢溶液中，62℃超声波震荡5小时，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，然后将洗样放入10%的氯化氢溶液中，74℃超声波震荡4小时，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性；然后转入50ppm的聚丙烯酰胺溶液中，先用4800 r/min的速度搅拌20min后，调低至1500r/min的速度搅拌12min，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性。

脱灰后灰分含量为2.4%。

（5）捏合

经脱灰后的原料每10份配3份的焦油、1份工业淀粉和0.8份甲壳素，经5min/g速度的捏合，成型为颗粒，成型出的颗粒直径为1.2-2.3mm。

（6）再次炭化

将颗粒在氮气保护状态下升温至915℃进行碳化，氮气流量为0.2m³/h。升温速度为每分钟4℃。

（7）酸化

将炭化后的杏壳粉用酸浸渍，所述的酸，包括：4-羟基-3,5-二甲氧基肉桂酸、磷酸、酒石酸、苹果酸，质量比例为7:1:5:2，酸与杏壳粉中固定碳的的质量比为3:1，浸泡4小时，水洗，干燥。

（8）再粉碎

将酸化过的杏壳粉置入转炉内，在氮气保护状态下升温至750℃进行粉碎，用微孔调节剂调孔处理至所需的孔径，得到粒径为1.5-2.2μm，孔隙度在65-70%的微孔材料。

所述微孔调节剂为工业苯、山梨醇、二甲基硅油和脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9的混合物，质量比为87:2:6:5。

（9）超声活化

将微孔材料置于海藻发酵润滑液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液中浸泡2小时，在N₂环境中浸泡，且浸泡的同时进行超声处理，超声功率220W，频率1.2kHz，温度为50℃，时间80s；海藻发酵液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液的质量比为1：0.2，N₂的流量为13ml/mim。

超声活化后，微孔材料中海藻发酵润滑液的质量分数为5.5%；

所述的海藻发酵润滑液，来源于福建师范大学申请号为CN2017110478507的专利申请文件；

所述的芦荟凝胶干粉，其制备方法为专利公开号CN102406173B的中国发明专利。

（10）分散

将上述超声活化后的的微孔材料分散在NMP载体中，在8000rad/min的转速下高速搅拌1.5小时，配成微孔材料含量为27%的分散性良好的微孔悬浊液。

步骤二：多功能皮层母粒的制备

向PE树脂中加入步骤一所得的微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂、偶联剂，转入密炼机中密炼，经双螺杆挤出造粒并回收溶剂NMP后，得到多功能皮层母粒。

PE树脂、微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂的质量份数分别为120份、40份、25份、6份、15份、8份、20份、25份和5份；

所述密炼，具体为：压力以0.2MPa/min的速度升压至20MPa，保持5min，然后以2-3MPa/min的速度降压至常压。

所述PE树脂，含量≥99%，密度0.920-0.922g/cm3，熔体流动速率2.1-2.9g/10min，浊度≤10.0%，断裂伸长率≥500%，横向抗撕裂强度≥20N/mm，纵向抗撕裂强度≥50N/mm，断裂强度≥9.0MPa；

所述拟薄水铝石粉，二氧化硅含量为0.25%，三氧化二铁含量为0.028%，氧化钠含量为0.1%，胶溶指数为98.2%，孔容≥0.3ml/g，比表面≥240m²/g；

所述聚乙烯低分子蜡，聚乙烯蜡分子量1800-2200，软化点在103℃；

所述抗氧剂，为85%的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、8.5%二丁基二硫代氨基甲酸锌和6.5%硫代酯；

所述改性剂的制备步骤包括：

（1）将柠檬酸三乙酯100-120℃加热，加入壳聚糖搅拌，搅拌速度为400-500rpm搅拌时间10-20min，制成溶解液；

（2）将滑石粉加入步骤（1）制备的溶解液中，开启搅拌，搅拌速度为200-300rpm，搅拌时间为30-40min，得到混合液；

（3）将混合液和甲基硅酸钾混合，进行超声处理，超声功率100-220W，温度为50℃，时间80-90s，加热蒸馏20-30min，得改性剂。

所述表面活性剂，为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或Span-80中的任一种；

所述偶联剂，为硅烷偶联剂KH550。

将上述得到的多功能皮层母粒进行分散性检测，分散性为0.025Bar/g；分散性检测采用的设备为压滤机，其进料速度为60r/min，模头温度为265℃，分散性检测具体是将本发明的母粒加入载体树脂(PE树脂)后，通过压滤机测得的压滤值。

步骤三：纺丝

1) 分别将多功能皮层母粒和芯层母粒用真空转鼓干燥机进行干燥，真空转鼓干燥机的干燥温度为180℃，干燥2.1h，干燥后含水量在85ppm 则完成干燥；

芯层母粒采用高熔指PP料，MFR范围750-1350g/10min，熔点范围为150-165℃；

2)干燥完成后，多功能皮层母粒经过加热升温到252℃，后打入保温釜，在釜内以2℃/min的速度升温压至292℃，保温2小时后，以2℃/min的速度缓慢降温至280℃，经过相应的螺杆挤压机料斗，挤出皮层熔融液；

3) 干燥完成后，将芯层母粒放入相应的螺杆挤压机料斗中，并在一定的温度和压力下挤出芯层熔融液；

4)然后将皮层熔融液和芯层熔融液分别经纺丝箱过滤和计量泵分配，计量泵皮层熔融液和芯层熔融液按质量比例为68：32进行分配，经相应的路径分别通过喷丝板组件进行组合，经喷丝头高压挤出喷丝皮芯型成丝束；

5)上述皮芯型纤维丝束经卷绕、牵伸、上油、卷曲形成皮芯型纤维丝，丝束采用侧吹风冷却，侧吹风风温25℃、风湿度45%、风速2m/s，经烘干、切断后，得到本发明的甲壳素改性ES复合纤维。

实施例2 一种甲壳素改性ES复合纤维及其制备方法

本发明实施例的甲壳素改性ES复合纤维，所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，其中皮层为多功能PE组分，芯层为PP组分；

本实施例的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，具体包括：

步骤一：微孔悬浊液的制备

（1）原料的选择

所述原料为杏壳，水分含量为5.5%，重金属含量小于等于10ppm，固定碳含量为62.5%。

（2）干馏

将原料杏壳置于140℃的环境内进行干馏，干馏的时间为3小时。

（3）细粉碎

将原料球磨或气流磨至粒径为5-6μm，球磨时间为20-22小时。

（4）脱灰

将杏壳粉放于3.5%的氟化氢溶液中，64℃超声波震荡5小时，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，然后将洗样放入10%的氯化氢溶液中，77℃超声波震荡4小时，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性；然后转入50ppm的聚丙烯酰胺溶液中，先用4800 r/min的速度搅拌20min后，调低至1500r/min的速度搅拌12min，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性。

脱灰后灰分含量为3.0-3.3%。

（5）捏合

经脱灰后的原料每10份配3.7份的焦油、1份工业淀粉和0.8份甲壳素，经7min/g速度的捏合，成型为颗粒，成型出的颗粒直径为2.0-2.3mm。

（6）再次炭化

将颗粒在氮气保护状态下升温至750℃进行碳化，氮气流量为1.2m³/h。升温速度为每分钟5℃。

（7）酸化

将炭化后的杏壳粉用酸浸渍，所述的酸，包括：4-羟基-3,5-二甲氧基肉桂酸、磷酸、酒石酸、苹果酸，质量比例为7:1:5:2，酸与杏壳粉中固定碳的的质量比为3:1，浸泡4小时，水洗，干燥。

（8）再粉碎

将酸化过的杏壳粉置入转炉内，在氮气保护状态下升温至780℃进行粉碎，用微孔调节剂调孔处理至所需的孔径，得到粒径为1.5-2.2μm，孔隙度在65-70%的微孔材料。

所述微孔调节剂为工业苯、山梨醇、二甲基硅油和脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9的混合物，质量比为87:2:6:5。

（9）超声活化

将微孔材料置于海藻发酵润滑液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液中浸泡2小时，在N₂环境中浸泡，且浸泡的同时进行超声处理，超声功率220W，频率1.4kHz，温度为50℃，时间87s；海藻发酵液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液的质量比为1：0.2，N₂的流量为13ml/mim。

超声活化后，微孔材料中海藻发酵润滑液的质量分数为7%；

所述的海藻发酵润滑液，来源于福建师范大学申请号为CN2017110478507的专利申请文件；

所述的芦荟凝胶干粉，其制备方法为专利公开号CN102406173B的中国发明专利。

（10）分散

将上述超声活化后的的微孔材料分散在NMP载体中，在8000rad/min的转速下高速搅拌2.7小时，配成微孔材料含量为29%的分散性良好的微孔悬浊液。

步骤二：多功能皮层母粒的制备

向PE树脂中加入步骤一所得的微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂、偶联剂，加入密炼机中密炼，经双螺杆挤出造粒并回收溶剂NMP后，得到多功能皮层母粒。

PE树脂、微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂的质量份数分别为120份、40份、25份、6份、15份、8份、20份、25份和5份；

所述密炼，具体为：压力以0.4MPa/min的速度升压至20MPa，保持6min，然后以2.8MPa/min的速度降压至常压。

所述PE树脂，含量≥99%，密度0.920-0.922g/cm3，熔体流动速率2.1-2.9g/10min，浊度≤10.0%，断裂伸长率≥500%，横向抗撕裂强度≥20N/mm，纵向抗撕裂强度≥50N/mm，断裂强度≥9.0MPa；

所述拟薄水铝石粉，二氧化硅含量为0.25%，三氧化二铁含量为0.028%，氧化钠含量为0.1%，胶溶指数为98.2%，孔容≥0.3ml/g，比表面≥240m²/g；

所述聚乙烯低分子蜡，聚乙烯蜡分子量1800-2200，软化点在103℃；

所述抗氧剂，为85%的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、8.5%二丁基二硫代氨基甲酸锌和6.5%硫代酯；

所述改性剂的制备步骤包括：

（1）将柠檬酸三乙酯100-120℃加热，加入壳聚糖搅拌，搅拌速度为400-500rpm搅拌时间10-20min，制成溶解液；

（2）将滑石粉加入步骤（1）制备的溶解液中，开启搅拌，搅拌速度为200-300rpm，搅拌时间为30-40min，得到混合液；

（3）将混合液和甲基硅酸钾混合，进行超声处理，超声功率100-220W，温度为50℃，时间80-90s，加热蒸馏20-30min，得改性剂。

所述表面活性剂，为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或Span-80中的任一种；

所述偶联剂，为硅烷偶联剂KH550。

将上述得到的多功能皮层母粒进行分散性检测，分散性为0.030Bar/g；分散性检测采用的设备为压滤机，其进料速度为60r/min，模头温度为265℃，分散性检测具体是将本发明的母粒加入载体树脂(PE树脂)后，通过压滤机测得的压滤值。

步骤三：纺丝

1) 分别将多功能皮层母粒和芯层母粒用真空转鼓干燥机进行干燥，真空转鼓干燥机的干燥温度为184℃，干燥2.3h，干燥后含水量在92ppm 则完成干燥；

芯层母粒采用高熔指PP料，MFR范围750-1350g/10min，熔点范围为150-165℃；

2)干燥完成后，多功能皮层母粒经过加热升温到252℃，后打入保温釜，在釜内以4℃/min的速度升温压至292℃，保温2.5小时后，以3℃/min的速度缓慢降温至280℃，经过相应的螺杆挤压机料斗，挤出皮层熔融液；

3) 干燥完成后，将芯层母粒放入相应的螺杆挤压机料斗中，并在一定的温度和压力下挤出芯层熔融液；

4)然后将皮层熔融液和芯层熔融液分别经纺丝箱过滤和计量泵分配，计量泵皮层熔融液和芯层熔融液按质量比例为71：29进行分配，经相应的路径分别通过喷丝板组件进行组合，经喷丝头高压挤出喷丝皮芯型成丝束；

5)上述皮芯型纤维丝束经卷绕、牵伸、上油、卷曲形成皮芯型纤维丝，丝束采用侧吹风冷却，侧吹风风温31℃、风湿度45%、风速3.2m/s，经烘干、切断后，得到本发明的甲壳素改性ES复合纤维。

实施例3 一种甲壳素改性ES复合纤维及其制备方法

本发明实施例的甲壳素改性ES复合纤维，所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，其中皮层为多功能PE组分，芯层为PP组分；

本实施例的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，具体包括：

步骤一：微孔悬浊液的制备

（1）原料的选择

所述原料为杏壳，水分含量为5.5%，重金属含量小于等于10ppm，固定碳含量为62.5%。

（2）干馏

将原料杏壳置于145℃的环境内进行干馏，干馏的时间为3小时。

（3）细粉碎

将原料球磨或气流磨至粒径为6-8μm，球磨时间为10-14小时。

（4）脱灰

将杏壳粉放于3.5%的氟化氢溶液中， 65℃超声波震荡5小时，过滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，然后将洗样放入10%的氯化氢溶液中，78℃超声波震荡4小时，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性；然后转入50ppm的聚丙烯酰胺溶液中，先用4800 r/min的速度搅拌20min后，调低至1500r/min的速度搅拌12min，过滤，蒸馏水洗至滤液呈中性。

脱灰后灰分含量为3.3-3.5%。

（5）捏合

经脱灰后的原料每10份配4份的焦油、1份工业淀粉和0.8份甲壳素，经8min/g速度的捏合，成型为颗粒，成型出的颗粒直径为2.0-2.3mm。

（6）再次炭化

将颗粒在氮气保护状态下升温至980℃进行碳化，氮气流量为2m³/h。升温速度为每分钟6℃。

（7）酸化

将炭化后的杏壳粉用酸浸渍，所述的酸，包括：4-羟基-3,5-二甲氧基肉桂酸、磷酸、酒石酸、苹果酸，质量比例为7:1:5:2，酸与杏壳粉中固定碳的的质量比为3:1，浸泡4小时，水洗，干燥。

（8）再粉碎

将酸化过的杏壳粉置入转炉内，在氮气保护状态下升温至800℃进行粉碎，用微孔调节剂调孔处理至所需的孔径，得到粒径为1.5-2.2μm，孔隙度在65-70%的微孔材料。

所述微孔调节剂为工业苯、山梨醇、二甲基硅油和脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9的混合物，质量比为87:2:6:5。

（9）超声活化

将微孔材料置于海藻发酵润滑液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液中浸泡2小时，在N₂环境中浸泡，且浸泡的同时进行超声处理，超声功率220W，频率1.5kHz，温度为50℃，时间90s；海藻发酵液和10%的芦荟凝胶干粉水溶液的质量比为1：0.2，N₂的流量为13ml/mim。

超声活化后，微孔材料中海藻发酵润滑液的质量分数为8%；

所述的海藻发酵润滑液，来源于福建师范大学申请号为CN2017110478507的专利申请文件；

所述的芦荟凝胶干粉，其制备方法为专利公开号CN102406173B的中国发明专利。

（10）分散

将上述超声活化后的的微孔材料分散在NMP载体中，在8000rad/min的转速下高速搅拌3小时，配成微孔材料含量为30%的分散性良好的微孔悬浊液。

步骤二：多功能皮层母粒的制备

向PE树脂中加入步骤一所得的微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂、偶联剂，加入密炼机中密炼，经双螺杆挤出造粒并回收溶剂NMP后，得到多功能皮层母粒。

PE树脂、微孔悬浊液、马来酸酐接枝相容剂、硼酸钠、改性剂、拟薄水铝石粉、表面活性剂、聚乙烯低分子蜡、抗氧剂的质量份数分别为120份、40份、25份、6份、15份、8份、20份、25份和5份；

所述密炼，具体为：压力以0.5MPa/min的速度升压至20MPa，保持7min，然后以3MPa/min的速度降压至常压。

所述PE树脂，含量≥99%，密度0.920-0.922g/cm3，熔体流动速率2.1-2.9g/10min，浊度≤10.0%，断裂伸长率≥500%，横向抗撕裂强度≥20N/mm，纵向抗撕裂强度≥50N/mm，断裂强度≥9.0MPa；

所述拟薄水铝石粉，二氧化硅含量为0.25%，三氧化二铁含量为0.028%，氧化钠含量为0.1%，胶溶指数为98.2%，孔容≥0.3ml/g，比表面≥240m²/g；

所述聚乙烯低分子蜡，聚乙烯蜡分子量1800-2200，软化点在103℃；

所述抗氧剂，为85%的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、8.5%二丁基二硫代氨基甲酸锌和6.5%硫代酯；

所述改性剂的制备步骤包括：

（1）将柠檬酸三乙酯100-120℃加热，加入壳聚糖搅拌，搅拌速度为400-500rpm搅拌时间10-20min，制成溶解液；

（2）将滑石粉加入步骤（1）制备的溶解液中，开启搅拌，搅拌速度为200-300rpm，搅拌时间为30-40min，得到混合液；

（3）将混合液和甲基硅酸钾混合，进行超声处理，超声功率100-220W，温度为50℃，时间80-90s，加热蒸馏20-30min，得改性剂。

所述表面活性剂，为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或Span-80中的任一种；

所述偶联剂，为硅烷偶联剂KH550。

将上述得到的多功能皮层母粒进行分散性检测，分散性为0.032Bar/g；分散性检测采用的设备为压滤机，其进料速度为60r/min，模头温度为265℃，分散性检测具体是将本发明的母粒加入载体树脂(PE树脂)后，通过压滤机测得的压滤值。

步骤三：纺丝

1) 分别将多功能皮层母粒和芯层母粒用真空转鼓干燥机进行干燥，真空转鼓干燥机的干燥温度为185℃，干燥3h，干燥后含水量在95ppm 则完成干燥；

芯层母粒采用高熔指PP料，MFR范围750-1350g/10min，熔点范围为150-165℃；

2)干燥完成后，多功能皮层母粒经过加热升温到252℃，后打入保温釜，在釜内以5℃/min的速度升温压至292℃，保温3小时后，以4℃/min的速度缓慢降温至280℃，经过相应的螺杆挤压机料斗，挤出皮层熔融液；

3) 干燥完成后，将芯层母粒放入相应的螺杆挤压机料斗中，并在一定的温度和压力下挤出芯层熔融液；

4)然后将皮层熔融液和芯层熔融液分别经纺丝箱过滤和计量泵分配，计量泵皮层熔融液和芯层熔融液按质量比例为72：28进行分配，经相应的路径分别通过喷丝板组件进行组合，经喷丝头高压挤出喷丝皮芯型成丝束；

5)上述皮芯型纤维丝束经卷绕、牵伸、上油、卷曲形成皮芯型纤维丝，丝束采用侧吹风冷却，侧吹风风温32℃、风湿度45%、风速5m/s，经烘干、切断后，得到本发明的甲壳素改性ES复合纤维。

本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有良好的抗菌、抑菌特性和物理指标，

以下为对本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维的相关测试：

1、本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维具有良好的抗菌及防霉特性，表1为相关检测指标：

本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有良好的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌抑菌率率为93.1-95.5%；对大肠杆菌抑菌率为94.6-96.2%； 特别是对白色念珠菌的抗菌率较好，抗菌率达98.3-99.7%，在洗涤后，对白色念珠菌的抗菌率仍然为97.8-98.5%。

本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有良好的机械性能，检测制备的纤维的断裂强度、模量，具体检测指标见表2

表2

本发明实施例1-3所述的甲壳素改性ES复合纤维按照常规方法制成克重为11.0gsm的无纺布，其阻隔性能以及柔软度指标见表3。

表3：

4、将上述11.0gsm的无纺布经过20次洗涤后，其阻隔性能以及柔软度指标见表4。

表4：

由上述技术效果可知，本发明的一种甲壳素改性ES复合纤维，与现有的复合纤维相比，具有以下优点：

（1）本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，基于壳聚糖抗菌特性，达到抗菌的目的，具有良好的抗菌和防霉特性；对金黄色葡萄球菌抑菌率率为93.1-95.5%；对大肠杆菌抑菌率为94.6-96.2%； 特别是对白色念珠菌的抗菌率较好，抗菌率达98.3-99.7%，在洗涤后，对白色念珠菌的抗菌率仍然为97.8-98.5%。

（2）基于甲壳素与人体相容性好的特性，本发明制备的甲壳素改性ES复合纤维，具有抗过敏、护肤的作用。

（3）本发明的甲壳素改性ES复合纤维，基本机械性能指标稳定，具有较高的强度和模量，断裂强度4.5-5.2N/tex，模量为170-195N/tex。

（4）本发明的甲壳素改性ES复合纤维，可大幅度减少纤维使用过程中粉末状添加剂的掉落，降低了纤维后期的加工难度，有利于行业的大范围推广使用。

（5）采用本发明的甲壳素改性ES复合纤维制成的无纺布，其阻隔性能以及柔软度经过多次水洗之后仍旧保持良好：经水洗20次，克重为11gsm的无纺布，静水压可达142-148mmH2O，MD柔软度2.4-2.6g，CD柔软度为1.4-1.6g。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种甲壳素改性ES复合纤维，其特征在于：所述甲壳素改性ES复合纤维为皮芯型纤维，由多功能皮层母粒、芯层母粒双组份经喷丝头高压挤出喷丝复合而成，多功能皮层母粒、芯层母粒的质量比例为50-65：20-25；所述甲壳素改性ES复合纤维，断裂强度4.5-5.2N/tex；所述多功能皮层母粒，包括改性剂，所述改性剂包括柠檬酸三乙酯、壳聚糖、滑石粉、甲基硅酸钾。

2.根据权利要求3所述的所述的一种甲壳素改性ES复合纤维，其特征在于：改性剂中，柠檬酸三乙酯、壳聚糖、滑石粉、甲基硅酸钾的组分比例为50-60份、20-30份、3-8份、3-5份。

3.根据权利要求3上所述的一种甲壳素改性ES复合纤维，其特征在于：

所述改性剂的制备步骤包括：

（1）将柠檬酸三乙酯100-120℃加热，加入壳聚糖搅拌，搅拌速度为400-500rpm搅拌时间10-20min，制成溶解液；

（2）将滑石粉加入步骤（1）制备的溶解液中，开启搅拌，搅拌速度为200-300rpm，搅拌时间为30-40min，得到混合液；

（3）将混合液和甲基硅酸钾混合，进行超声处理，超声功率100-220W，温度为50℃，时间80-90s，加热蒸馏20-30min，得改性剂。

4.根据权利要求1所述的一种甲壳素改性ES复合纤维，其特征在于：所述多功能皮层母粒，所述多功能皮层母粒，分散性为0.025-0.032Bar/g。

5.一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，其特征在于：所述方法包括微孔悬浊液的制备、多功能皮层母粒的制备和纺丝步骤；

所述微孔悬浊液的制备步骤包括：干馏、细粉碎、脱灰、捏合、再次炭化、酸化、再粉碎、超声活化和分散步骤。

6.根据权利要求7所述的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，其特征在于：

所述干馏步骤：将原料杏壳置于140℃的环境内进行干馏，干馏的时间为3小时。

7.根据权利要求7所述的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，其特征在于：

所述再粉碎，在氮气保护状态下升温至750-800℃进行粉碎，用微孔调节剂调孔处理至所需的孔径，得到粒径为1.5-2.2μm，孔隙度在65-70%的微孔材料。

8.根据权利要求7所述的一种甲壳素改性ES复合纤维的制备方法，其特征在于：

所述超声活化：将微孔材料置于海藻发酵润滑液和芦荟凝胶干粉水溶液中浸泡2小时，在N2环境中浸泡，且浸泡的同时进行超声处理，超声功率220W，频率1.2-1.5kHz，温度为50℃，时间80-90s，N2的流量为13ml/mim。