CN110158183A - 一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种差别化聚酯纤维，为解决目前铜系抗菌纤维加工过程中，可纺性较差，并带有颜色的问题，本发明提出了一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法，所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构，单丝纤度1dpf~3dpf，采用铜锌复合抗菌，有效地解决了铜抗菌纤维的可纺性及带色的问题，并且铜锌在抗菌性上，能相互弥补。

Description

一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种差别化聚酯纤维，具体是一种功能型双组分复合纤维及其制备方法。
背景技术
抗菌纤维是一个传统功能性产品，传统制备方法包括：(1)混入型的制法：是将含银、铜、锌离子等具有耐热性的无机抗菌剂，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中进行纺丝而得，这类纤维抗菌、耐洗性好，易于织染加工；(2)后处理型：是将天然纤维用季铵化物或脂肪酰亚胺等有机抗菌剂浸渍处理制得，这种方法加工简便，但耐洗性略差。
银系抗菌已被广泛应用，并被人熟知，但由于银抗菌的安全性，目前在欧美市场银抗菌纤维受到限制。铜作为抗菌纤维，最大的缺点就是可纺性较差，并带有颜色，不方便做浅色面料，且抗菌性在某些菌种上偏弱。氧化锌作为抗菌材料，已被应用多年，被广泛应用护肤化妆品行业，是一种良好的生物亲和性产品。氧化锌不仅不显色，还有增白作用。采用铜锌复合抗菌的优势明显，首先可以减弱铜抗菌带色的问题；再次，铜锌抗菌可以相互弥补彼此在抗菌方面存在的弱项，能较好的平衡抗菌性。但是，针对铜锌共混纺丝，铜抗菌纤维与锌抗菌纤维本身可纺性一般，如再叠加添加，可纺性会变差，若降低添加量，则抗菌性能又会受影响。
发明内容
为解决目前铜系抗菌纤维加工过程中，可纺性较差，并带有颜色的问题，本发明提出了一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法，采用铜锌复合抗菌，有效地解决了铜抗菌纤维的可纺性及带色的问题，并且铜锌在抗菌性上，能相互弥补。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种含铜双组分复合抗菌纤维，所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构，单丝纤度1dpf～3dpf，组分A与组分B的质量比例为1∶1，其中组分A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成，组分B为高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成。
本发明采用并列型双组份复合纺丝方式，保证铜锌抗菌粉体在基体中的浓度，从而使抗菌性有保障。
目前并列型双组分复合弹性纤维，一种是低粘PET与高粘PTT进行并列复合，开发双组分弹性纤维；另一种是低粘PET与高粘PET进行并列复合，开发出弹性略低的双组分复合纤维，本发明采用PBT代替高粘PTT和高粘PET，成本更低，弹性优异，可直接用于织造，无需再包覆氨纶。
本专利制备的双组分复合抗菌纤维具有三维卷曲特性，卷曲收缩率30％～40％。横截面为外并列型结构，该结构有利于两个组份产生异收缩特性，从而形成三维卷曲，产生优异的弹性，无需再与氨纶包覆使用。同时接触处会形成沟槽，有利于吸湿透气。
作为优选，单丝纤度为1dpf～3dpf，太细的单丝纤度，不利于弹性，而太粗的单丝，不利于手感。
作为优选，组分A和组分B的质量比例为1∶1，对等的质量比，更有利于形成卷曲性。
作为优选，组份A中的低粘聚对苯二甲酸乙二酯，特性粘度为0.5dl/g～0.55dl/g，单质铜的平均粒径为0.1u～1u，其在组分A中的质量占比为0.1％～1％。太高的质量占比，影响可纺性，而太低则没有抗菌性。
作为优选，组分B中的高粘聚对苯二甲酸丁二酯，特性粘度为1.1dl/g～1.3dl/g，与A组份较大的粘度差，更利于产生异收缩，从而形成弹性。
纳米氧化锌，为一种活性氧化锌，棒状结构，平均粒径长30nm～60nm，直径10nm～20nm，其在组分B中的质量占比为0.1％～1％。这种结构的活性氧化锌，抗菌效率更高。
所述的含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法为：分别将A组分和B组分按比例混合均匀，通过螺杆熔融，再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件，同时通过一个能制备并列结构的分配系统和喷丝板，在出喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并粘合，然后冷却、上油、牵伸、定型，最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维。
组分A的纺丝温度为270℃～280℃，组分B的纺丝温度为264～275℃，牵伸比2.3～2.8，定型温度110℃～125℃，卷绕速度3800～4500m/min。
作为优选，组份A和组份B的喷丝孔距离为D，D＝0.07mm～0.12mm，这样的距离有利于组份A与组份B出喷丝孔后膨胀接触，并产生沟槽。
由于本发明的含铜双组分复合抗菌纤维，具有优异的弹性，可直接应用于袜子、裤子等弹性纺织品，无需再包覆氨纶，因此大幅节约加工成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1)所述的含铜双组分复合抗菌纤维，无需再包覆氨纶，可直接使用；
2)采用并列纺丝的方式，通过在不同的组份分别添加铜抗菌和锌抗菌，解决了铜锌共混纺丝时可纺性较差的问题，减弱了铜抗菌带色的问题，同时复合了铜锌的抗菌性，使材料的抗菌能力更强了。
3)性价比高，适用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种含铜双组分复合抗菌纤维的横截面图示意图；
图2为本发明一种含铜双组分复合抗菌纤维制备工艺中喷丝板的示意图；这个图表示错了。
其中，A：组分A；B：组分B；1：沟槽；2：组分A的喷丝孔；3：组分B的喷丝孔。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
实施例1
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成，低粘PET特性粘度为0.5dl/g，单质铜平均粒径为0.3u，其在组分A中的质量占比为0.2％。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成，高粘PBT特性粘度为1.1dl/g，纳米氧化锌为棒状活性氧化锌，平均粒径长40nm，直径15nm，其在组分B中的质量占比为0.8％。
(2)采用双组分复合纺丝设备：分别将组分A和组分B按质量比例为1∶1混合均匀，通过螺杆熔融，再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件，同时通过一个能制备并列结构的分配系统和喷丝板，组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D，D＝0.1mm，如图2所示，在出喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并粘合，然后冷却、上油、牵伸、定型，最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维a。
组分A的纺丝温度为272℃，组分B的纺丝温度为267℃，牵伸比2.6，定型温度118℃，卷绕速度4000m/min。
含铜双组分复合抗菌纤维a的单丝横截面为外并列型结构，接触处会形成沟槽1，如图1所示，颜色为白，单丝纤度为2dpf，具有三维卷曲特性，卷曲收缩率35％。
实施例2
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成，低粘PET特性粘度为0.53dl/g，单质铜平均粒径为0.4u，其在组分A中的质量占比为0.4％。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成，高粘PBT特性粘度为1.2dl/g，纳米氧化锌为棒状活性氧化锌，平均粒径长40nm，直径15nm，其在组分B中的质量占比为0.6％。
(2)生产流程同实施例1步骤(2)，其中，组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D，D＝0.12mm，如图2所示，制得一种含铜双组分复合抗菌纤维b。
其中，组分A的纺丝温度为275℃，组分B的纺丝温度为270℃，牵伸比2.7，定型温度120℃，卷绕速度4100m/min。
一种含铜双组分复合抗菌纤维b的单丝横截面为外并列型结构，接触处会形成沟槽1，如图1所示，颜色灰白，单丝纤度为3dpf。具有三维卷曲特性，卷曲收缩率38％。
实施例3
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成，低粘PET特性粘度为0.56dl/g，单质铜平均粒径为0.6u，其在组分A中的质量占比为0.7％。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成，高粘PBT特性粘度为1.3dl/g，纳米氧化锌为棒状活性氧化锌，平均粒径长40nm，直径15nm，其在组分B中的质量占比为0.4％。
(2)生产流程同实施例1步骤(2)，其中，组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D，D＝0.07mm，如图2所示，制得一种含铜双组分复合抗菌纤维c。
其中，组分A的纺丝温度为276℃，组分B的纺丝温度为272℃，牵伸比2.4，定型温度115℃，卷绕速度3900m/min。
一种含铜双组分复合抗菌纤维c的单丝横截面为外并列型结构，接触处会形成沟槽1，如图1所示，颜色浅粉，单丝纤度为1dpf。具有三维卷曲特性，卷曲收缩率32％。
测试例：
将与实施例同等数量的铜抗菌粉和锌抗菌粉，采用单螺杆共混纺丝的方式，制备出对比例1～3，并与实施例1-3制备的一种含铜双组分复合抗菌纤维1-3，进行测试得到数据如表1所示：
表1：

Claims (8)

1.一种含铜双组分复合抗菌纤维，其特征在于，所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构，单丝纤度1dpf~3dpf，组分A与组分B的质量比例为1：1，其中组分A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成，组分B为高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成。
2.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维，其特征在于，双组分复合抗菌纤维具有三维卷曲特性，卷曲收缩率30%~40%。
3.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维，其特征在于，所述的低粘聚对苯二甲酸乙二酯，其特性粘度为0.5dl/g~0.55dl/g，所述的高粘聚对苯二甲酸丁二酯，其特性粘度为1.1dl/g~1.3dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维，其特征在于，所述的纳米铜，平均粒径为0.1u~1u，在组分A中的质量百分比为0.1%~1%。
5.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维，其特征在于，所述的纳米氧化锌，为棒状结构，平均粒径长30nm~60nm，直径10nm~20nm，在组分B中的质量百分比为0.1%~1%。
6.一种根据权利要求1所述的含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：分别将A组分和B组分按比例混合均匀，通过螺杆熔融，再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件，同时通过一个能制备并列结构的分配系统和喷丝板，在出喷丝孔的瞬间，两种熔体接触并粘合，然后冷却、上油、牵伸、定型，最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维。
7.根据权利要求6所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，组分A的纺丝温度为270℃~280℃，组分B的纺丝温度为264~275℃，牵伸比2.3~2.8，定型温度110℃~125℃，卷绕速度3800~4500m/min。
8.根据权利要求6所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法，其特征在于，组份A和组份B的喷丝孔距离为D，D=0.07mm~0.12mm。
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