CN110670167A - 一种抗菌涤纶短纤的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化纤加工技术领域，具体涉及一种抗菌涤纶短纤的制备方法,包括以下步骤：(1)对银粉进行包覆处理，所使用的银粉粒径为3‑20μm，得到表面包覆SiO2的银粉；(2)抗菌涤纶母粒的制备：将经过包覆处理的银粉与涤纶切片熔融，通过切粒机切成掺杂经过包覆处理的银粉的抗菌涤纶母粒；(3)纺丝工艺：经熔体输送→纺丝→侧吹风→集束→拉伸→紧张热定型→卷曲→松弛定型→切断→打包工序，制备抗菌涤纶短纤。通过对使用的银粉进行了包覆处理，减少了银粉的团聚，使生产出涤纶短纤抗菌效果更好，且纤维中的银粉不易脱落。

Description

一种抗菌涤纶短纤的制备方法
技术领域：
本发明属于化纤加工技术领域，具体涉及一种抗菌涤纶短纤的制备方法，利用银离子杀菌的特性，制备具有抗菌功能的涤纶短纤。
背景技术：
涤纶短纤是由聚酯(即聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET)再纺成丝束切断后得到的纤维，涤纶短纤具有非常广泛的应用，其强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，可单独纺纱或者与棉、粘胶纤维、麻、毛等混纺，所得纱线用于服装织布为主，还可用于家装面料、填充料和保暖材料，具有柔软、粗细均匀无结头、耐酸耐碱等功能。随着人民生活水平的提高，人民渴望更高质量的生活，同时对服用纺织品的功能性也有越来越多的要求，比如抗菌、防水等。
在国内外的研究中，已经有关于纳米银的研究，但由于制备成本昂贵，在民用日常应用的推广普及方面一直没有很大突破，特别是在替代有机抗菌剂方面。直到近几年，日本、韩国、美国等国家采用了化学制备方式，使其成本大为降低，并开始逐渐推广到民用的日用化学品，如纳米银洗发露、纳米银香皂等。纳米银在纺织服装领域有着广泛应用，但纳米银在纺织服装领域的应用上也存在一些问题，比如不耐水洗、不能直接与人体皮肤接触等缺点。纳米银能够通过呼吸道及皮肤进入人体，虽然皮肤是阻止外界宏观粒子进入人体的重要屏障，但对于纳米粒子，可以通过简单的扩散或者渗透形式经过皮肤进入人体，而机体排出纳米粒子比宏观粒子具有更大的难度，会对人体造成一定的伤害。同时，由于银粒子的粒径较小，及易在加工和存储过程中产生团聚现象，从而造成成品的抗菌效果低于预期。申请号为201310742904.7的发明专利公开了一种防螨抗菌涤纶短纤维及其制备方法，涉及一种非溶出性、无机防螨抗菌涤纶短纤维，由微米级蓄热防螨陶瓷粉末和载银纳米二氧化钛复合抗菌粉体通过酯化聚合纺丝方式制备得到，或者将粉末制成母粒后与聚酯切片混合后纺丝制备得到，微米级蓄热防螨陶瓷粉末由质量比为太极石2～6、硼酸5～12、粘性土8～30、硅酸3～8经过研磨、压片、煅烧和高温复合得到，载银纳米二氧化钛复合抗菌粉体由质量比为硝酸银和氯化钠1～1.5、偏钛酸3～5通过沉淀、抽滤、洗涤、干燥、煅烧得到。申请号为201210399895.1的发明专利，公开了一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，包括以下步骤:纳米银抗菌母粒制备；磷系无卤阻燃母粒制备；称取纳米银抗菌和阻燃母粒与与再生聚酯原料进行混合干燥；干燥后的原料熔融过滤后经熔体泵送至液相调质调粘反应釜；液相增粘之后的聚酯熔体经熔体、过滤进行纺丝；初生纤维经平衡之后进行后加工；最后丝束切断、包装。上述现有技术中，均在锦纶的生产过程中加入了银，利用银离子的极强的杀菌能力使产品具有抗菌功能，但其均无法解决纳米银易团聚以及易析出影响人体健康的缺点。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有技术中掺杂纳米银的纺织纤维纳米银易脱落，危害健康及环境，抗菌性能不持久，以及银粒子易团聚造成抗菌效果下降的缺点，在能够批量生产制造前提下，设计寻求一种抗菌涤纶短纤的制备方法，使涤纶短纤具有抗菌性能以及抗菌持久性。
为了实现上述发明目的，本发明涉及的抗菌涤纶短纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)银粉的处理：用壬基苯氧基丙烷磺酸钠粉末与银粉混和搅拌，减小银粉之间的静电力,壬基苯氧基丙烷磺酸钠与银粉的重量比为(0.02-10):100，银粉粒径为3-20μm；将正硅酸乙酯与去离子水、乙醇进行混合，加盐酸调节溶液pH值为2-6，在温度为15-40℃下，反应10-60min，制得透明状的硅溶胶；将混和后的银粉加入到硅溶胶里进行搅拌，待形成均匀的悬浊液时加入质量分数为28％的浓氨水，直至搅拌形成凝胶状态，然后用去离子水清洗；最后把得到的凝胶放进真空干燥箱内进行烘干处理，即得到表面包覆SiO2的银粉；
(2)抗菌涤纶母粒的制备：使用真空转鼓干燥机分别对经过包覆处理的银粉与涤纶切片进行干燥，烘干温度设定为100-150℃，使涤纶切片的含水量在10-80ppm；利用输出注射泵添加经过包覆处理的银粉，与涤纶切片混合熔融，通过螺杆挤出机经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成掺杂经过包覆处理的银粉的抗菌涤纶母粒；
(3)纺丝工艺：经熔体输送→纺丝→侧吹风→集束→拉伸→紧张热定型→卷曲→松弛定型→切断→打包工序，制备抗菌涤纶短纤。
本发明涉及的步骤(1)中正硅酸乙酯、去离子水、乙醇的重量比为1:(1-3.5):(4-8)。
本发明涉及的步骤(1)中真空干燥箱烘干温度为100-250℃，烘干时间为30-240min，表面包覆SiO2的银粉含水率控制在0.5-2％。
本发明涉及的步骤(2)中经过包覆处理的银粉与涤纶切片的重量比为(0.03-10):100，螺杆挤出机熔融温度为230℃-320℃。
本发明涉及的步骤(3)中混合料的特性粘度为0.2-1.5dL/g，含水量在10-80ppm，纺丝组件压力为120-170MPa，纺丝温度为270-320℃，吹风温度为15-30℃，拉伸倍数为2-5倍，紧张热定型温度为170-210℃。
本发明与现有技术相比，其制备抗菌涤纶短纤的工艺方法简便高效，通过对使用的银粉进行了包覆处理，减少了银粉的团聚，使生产出涤纶短纤抗菌效果更好，且银粉不易脱落，利用较低的成本得到优异的抗菌性能及抗菌持久性，其原理可靠，生产过程自动化程度高，产品质量好，能够推广使用。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的抗菌涤纶短纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)银粉的处理：用壬基苯氧基丙烷磺酸钠粉末与银粉混和搅拌，减小银粉之间的静电力,壬基苯氧基丙烷磺酸钠与银粉的重量比为1:100，银粉粒径为3-20μm；将正硅酸乙酯与去离子水、乙醇按照重量比1:1:5进行混合，加盐酸调节溶液pH值为3，在温度为15℃条件下反应50min，制得透明状的硅溶胶；将混和后的银粉加入到硅溶胶里进行搅拌，待形成均匀的悬浊液时加入质量分数为28％的浓氨水，直至搅拌形成凝胶状态，然后用去离子水清洗；最后把得到的凝胶放进真空干燥箱内进行烘干处理，即得到表面包覆SiO2的银粉，烘干温度为100℃，烘干时间为200min，表面包覆SiO2的银粉含水率控制在0.5-2％；
(2)抗菌涤纶母粒的制备：使用真空转鼓干燥机分别对经过包覆处理的银粉与涤纶切片进行干燥，烘干温度设定为100℃，使涤纶切片的含水量为60ppm；利用输出注射泵添加经过包覆处理的银粉，与涤纶切片混合熔融，银粉与涤纶切片的重量比为0.05:100，通过螺杆挤出机经过喷孔挤出，螺杆挤出机熔融温度为230℃，经水浴冷却后，通过切粒机切成掺杂经过包覆处理的银粉的抗菌涤纶母粒；
(3)纺丝工艺：经熔体输送→纺丝→侧吹风→集束→拉伸→紧张热定型→卷曲→松弛定型→切断→打包工序，制备抗菌涤纶短纤；其中，混合料的特性粘度为0.8dL/g，含水量在35ppm，纺丝组件压力为120MPa，纺丝温度为280℃，吹风温度为15-30℃，拉伸倍数为2倍，紧张热定型温度为180℃。
实施例2：
本实施例涉及的抗菌涤纶短纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)银粉的处理：用壬基苯氧基丙烷磺酸钠粉末与银粉混和搅拌，减小银粉之间的静电力,壬基苯氧基丙烷磺酸钠与银粉的重量比为8:100，银粉粒径为3-20μm；将正硅酸乙酯与去离子水、乙醇按照重量比1:3:6进行混合，加盐酸调节溶液pH值为5，在温度为40℃下，反应15min，制得透明状的硅溶胶；将混和后的银粉加入到硅溶胶里进行搅拌，待形成均匀的悬浊液时加入质量分数为28％的浓氨水，直至搅拌形成凝胶状态，然后用去离子水清洗；最后把得到的凝胶放进真空干燥箱内进行烘干处理，即得到表面包覆SiO2的银粉，烘干温度为250℃，烘干时间为40min，表面包覆SiO2的银粉含水率控制在0.5-2％；
(2)抗菌涤纶母粒的制备：使用真空转鼓干燥机分别对经过包覆处理的银粉与涤纶切片进行干燥，烘干温度设定为150℃，使涤纶切片的含水量为10ppm；利用输出注射泵添加经过包覆处理的银粉，与涤纶切片混合熔融，银粉与涤纶切片的重量比为8:100，通过螺杆挤出机经过喷孔挤出，螺杆挤出机熔融温度为310℃，经水浴冷却后，通过切粒机切成掺杂经过包覆处理的银粉的抗菌涤纶母粒；
(3)纺丝工艺：经熔体输送→纺丝→侧吹风→集束→拉伸→紧张热定型→卷曲→松弛定型→切断→打包工序，制备抗菌涤纶短纤；其中，混合料的特性粘度为1.2dL/g，含水量在35ppm，纺丝组件压力为150MPa，纺丝温度为320℃，吹风温度为15-30℃，拉伸倍数为5倍，紧张热定型温度为200℃。

Claims (5)

1.一种抗菌涤纶短纤的制备方法，包括以下步骤：
(1)银粉的处理：用壬基苯氧基丙烷磺酸钠粉末与银粉混和搅拌，减小银粉之间的静电力,壬基苯氧基丙烷磺酸钠与银粉的重量比为(0.02-10):100，银粉粒径为3-20μm；将正硅酸乙酯与去离子水、乙醇进行混合，加盐酸调节溶液pH值为2-6，在温度为15-40℃下，反应10-60min，制得透明状的硅溶胶；将混和后的银粉加入到硅溶胶里进行搅拌，待形成均匀的悬浊液时加入质量分数为28％的浓氨水，直至搅拌形成凝胶状态，然后用去离子水清洗；最后把得到的凝胶放进真空干燥箱内进行烘干处理，即得到表面包覆SiO2的银粉；
(2)抗菌涤纶母粒的制备：使用真空转鼓干燥机分别对经过包覆处理的银粉与涤纶切片进行干燥，烘干温度设定为100-150℃，使涤纶切片的含水量在10-80ppm；利用输出注射泵添加经过包覆处理的银粉，与涤纶切片混合熔融，通过螺杆挤出机经过喷孔挤出，经水浴冷却后，通过切粒机切成掺杂经过包覆处理的银粉的抗菌涤纶母粒；
(3)纺丝工艺：经熔体输送→纺丝→侧吹风→集束→拉伸→紧张热定型→卷曲→松弛定型→切断→打包工序，制备抗菌涤纶短纤。
2.根据权利要求1所述的抗菌涤纶短纤的制备方法，其特征在于：步骤(1)中正硅酸乙酯、去离子水、乙醇的重量比为1:(1-3.5):(4-8)。
3.根据权利要求1所述的抗菌涤纶短纤的制备方法，其特征在于：步骤(1)中真空干燥箱烘干温度为100-250℃，烘干时间为30-240min，表面包覆SiO2的银粉含水率控制在0.5-2％。
4.根据权利要求1所述的抗菌涤纶短纤的制备方法，其特征在于：步骤(2)中经过包覆处理的银粉与涤纶切片的重量比为(0.03-10):100，螺杆挤出机熔融温度为230℃-320℃。
5.根据权利要求1所述的抗菌涤纶短纤的制备方法，其特征在于：步骤(3)中混合料的特性粘度为0.2-1.5dL/g，含水量在10-80ppm，纺丝组件压力为120-170MPa，纺丝温度为270-320℃，吹风温度为15-30℃，拉伸倍数为2-5倍，紧张热定型温度为170-210℃。
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