CN111041606A - 一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学纤维制备的技术领域，具体涉及一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法。本发明耐久性抗菌纺织纤维的制备包括：a、将纳米级抗菌剂与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA在高混机中混合，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；b、将尼龙6、抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，然后拉伸成纤维，上纺丝油、冷辊、卷绕，即得。本发明通过将纳米抗菌剂分散在高流动体系中加工，极大地增加了抗菌剂的分散性；将母料单独形成在纺丝的中间层，一方面防止抗菌剂在洗涤中脱落，另一方面其不会影响尼龙6的强度、色泽等品质。

Description

一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法

技术领域

本发明属于化学纤维制备的技术领域，具体涉及一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，对纺织面料的功能性要求越来越高。除了常规的要求透气、透湿、轻盈、滑爽、防静电、亲水、吸湿等外，还需要抗菌、自洁、蓄热的特殊功能。

抗菌纺织品是目前需求增长最为快速的纺织品。由于在多种使用场合均有抗菌需求，目前在家纺用品、内衣、运动衫、老年、孕产妇、婴幼儿的服装等继续抗菌纺织品。

目前抗菌纺织品的获得主要是通过在制备纤维时原位添加抗菌剂或在后期纺织品整理时涂敷抗菌剂。大部分采用在纺织品后期整理时涂敷抗菌剂，该技术简单易操作，然而附着在纤维表面的抗菌剂容易在洗涤时脱落失效，因此该方法得到的抗菌纺织品抗菌效果较差、持久性差。通过在制备纤维时原位加入抗菌剂，使得抗菌剂能够较好的保留，具有更好的耐久性和耐洗性。因此，目前高品质的抗菌纺织品均是在纤维中加入抗菌剂。

中国发明专利申请号201710105683.0公开了一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，该耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，芯层为聚丙烯腈，皮层为抗菌层，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤如下：1)聚丙烯腈纺丝原液的准备；2)抗菌粉末准备；3)纺丝；4)清洗与收集。本发明在不影响聚丙烯腈纤维机械性能的基础上，利用热空气的携带作用，将抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝液的表面，在与表层聚丙烯腈纺丝液的共混下，使抗菌粉末均匀分布在聚丙烯腈纺丝液的表层，所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有较好的抗菌牢度、抗菌性能，使用周期较长的特点。

中国发明专利申请号201610736647.X公开了一种耐久性较好的抗菌型面料及其制作工艺，所述面料为由纤维组成的抗菌面料，抗菌剂在面料的后续定型过程中染色前添加使用，其中抗菌剂由海藻素、尿囊素和桦褐孔菌制成。本发明相比现有技术具有以下优点：采用本发明中抗菌剂用于纤维面料中，通过破坏细胞膜机构达到抗菌效果，用于衣物后不会伤害皮肤，利用低功率紫外线和高温烘焙后，再用二缩水甘油双酚溶液进行处理，不仅能延长抗菌剂在面料中的作用时间，还能改善面料的手感和耐热性。

中国发明专利申请号201110213046.8公开了一种用于纺织纤维的抗菌乳液，由LurolAM-7抗菌剂、LurolPS-13362硅油和三蒸水共混后制作而成，其使用方法为先将纤维束在牵伸浴槽中浸渍抗菌乳液，牵伸浴槽的温度70～80℃，浸渍的速度为2～3m/s，然后在卷曲机后面由喷油雾机将抗菌乳液多个方向地喷洒在纤维束上，最后加热烘干即可。本发明功能基团与涤纶纤维偶联结合或形成一定的交联结构，在纤维表面形成不溶于水及一般有机溶剂的高分子膜，使其具有较好的耐久性，LurolAM-7抗菌剂不会渗到周围环境或转移到皮肤，且耐水洗;在后纺工艺过程中，抗菌乳液随纤维牵伸冷却收缩，纤维将抗菌剂包入表层以内，且硅油能较好的包覆抗菌剂，提高了水洗牢度。

中国发明专利申请号201410080480.7公开了一种具有抗菌功能的天然纤维织物及其制备方法。所提供的抗菌织物在纤维表面含有的抗菌剂含卤胺键，卤胺键分解释放的卤正离子可杀灭细菌和病毒等微生物。本发明提供的卤胺抗菌剂用于对天然纤维织物进行抗菌整理，具有杀菌效率高、杀菌速度快和杀菌持久的特点。卤胺抗菌整理剂与天然纤维发生化学键合，因此杀菌效果具有耐久性，且卤胺抗菌剂制备反应条件温和、制备工艺简便，原材料易得，易于工业化生产和推广应用。

然而，上述专利中在人造纤维制备时加入抗菌剂对纤维品质产生了较多的负面影响，主要表现在纤维强度下降、色泽变差。如利用沸石、硅胶等负载银、铜和锌离子的抗菌剂，分散在纺丝液中由于颗粒径较大影响纺丝品质，同时会影响纺丝强度。在尝试将银、铜和锌等纳米化后使用，团聚较为严重，特别是锦纶等热熔纺丝时，由于存在较高的粘度，造成抗菌剂分散困难。现有的采用母料预制抗菌剂然后在分散在热熔纺丝体中，使抗菌剂的分散得到了提升，但对纤维的强度、色泽品质存在一定的影响。

发明内容

针对目前抗菌剂在纤维表面涂覆耐久性差、直接分散在纺丝液中影响纺丝强度和品质的问题，本发明提出一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA在高混机中混合一定时间，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，然后以一定速度拉伸成纤维，上纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中a步骤中所述纳米级抗菌剂、聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA的质量比为3～5:5～10:1～2: 0.5～1:10～15。

纳米抗菌材料是一类具备抑菌性能的新型材料，具有比表面积大、反应活性高等优点，可以使微生物包括细菌、真菌、酵母菌、藻类以及病毒等的生长和繁殖保持较低的水平，从而大幅提高材料的抗菌性。进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中a步骤中所述纳米级抗菌剂为纳米银、纳米级的氧化钛、纳米级氧化锌中的至少一种。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中a步骤中所述高熔指EVA为7660M、18-500、220W、1360、7840E、40L-03中的至少一种。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是半透明或透明颗粒物，与聚乙烯相比，EVA树脂由于在分子链中引入了VA单体，提高了聚合物的支化度，从而降低了结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相容性和热密封性，产品在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击强度、耐环境应力开裂性和良好的光学性能，耐低温及无毒的特性。EVA树脂的特点是具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在-50℃下仍能够具有较好的可挠性，透明性和表面光泽性好，化学稳定性良好，抗老化和耐臭氧强度好，无毒性、与填料的掺混性好，着色和成型加工性好。它和乙酸乙烯含量和分子量、熔体指数关系很大。当熔融指数(MI)一定，乙酸乙烯(VAC)含量提高时候，其弹性、柔软性、相溶性，透明性等也随着提高。当VAC含量减少时候，则性能接近于聚乙烯，刚性增高，耐磨性、电绝缘性提高，若VAC含量一定时候，融体指数增加时，则软化点下降，加工性和表面光泽改善但强度会下降，否则，随MI的降低则分子量增大，冲击性能和抗环境应力开裂性能提高。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中a步骤中所述混合时间3～5min。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中a步骤中所述同向双螺杆挤出机为南京科亚公司的65型同向双螺杆挤出机，其长径比为42:1；65型同向双螺杆挤出机的螺杆外径一般是Φ65mm，机筒内径是螺纹外径加上间隙，间隙一般取（0.002-0.05）D，或者是（0.013-0.033）D，可根据物料特性来选择间隙。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中b步骤中所述内层、中间层、外层的质量比为100:5～10:60～80。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中b步骤中所述纺丝油采用常规的市售尼龙纤维纺丝油，如型号为SPINADSN-3000的进口纺丝油；上纺丝油为了使纤维的表面特性（抗静电、平滑、抱合力、耐摩擦等）能满足生产和后加工的要求；所述纺丝油剂为化学纤维或合成纤维在纺丝成纤维前，向纺丝液中加入的液体物质，赋予形成纤维所需的内聚性与润湿性，以使后加工工序吸集束、拉伸、精梳得以顺利进行；同时还可使形成的纤维具有光滑柔软及抗静电等性能。也可以根据要求配制纺丝油，具体可以由以下重量百分比成分组成：脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚57%，异丙醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚19%，抗静电剂1%，防腐剂5%，加水至100%。

进一步的，上述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其中b步骤中以2500～4000m/min的速度拉伸成纤维。

本发明还提供一种上述制备方法制备得到的一种耐久性抗菌纺织纤维，将纳米级抗菌剂3-5重量份、聚乙烯蜡5-10重量份、二氧化硅气凝胶1-2重量份、尼龙6 0.5-1重量份、高熔指EVA 10-15重量份分散均匀，经过螺杆混炼挤出造粒得到抗菌母料，由于过量的聚乙烯蜡和高熔指EVA的高流动性使得纳米抗菌剂均匀分散；然后抗菌母料与尼龙6进行同轴纺丝，即内芯层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，分别经螺杆挤压熔融同轴纺丝，上油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。其中纳米级抗菌剂选用纳米银、纳米级的氧化钛、纳米级氧化锌。

针对目前抗菌剂在纤维表面涂覆耐久性差、直接分散在纺丝液中影响纺丝强度和品质的问题，本发明一种耐久性抗菌纺织纤维及制备方法，首先制备高流动性的抗菌母料，由于过量的聚乙烯蜡和高熔指EVA的高流动性使得纳米抗菌剂均匀分散；然后抗菌母料与尼龙6进行同轴纺丝，即内芯层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，分别经螺杆挤压熔融同轴纺丝，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。由于通过将纳米抗菌剂分散在高流动体系中加工，极大地增加了抗菌剂的分散性；另外，不同于将抗菌母料与尼龙6直接混合纺丝，本发明将母料单独形成在纺丝的中间层，一方面防止抗菌剂在洗涤中脱落，另一方面其不会影响尼龙6的强度、色泽等品质。

附图说明

图1是本发明抗菌纺织纤维的截面示意图，其中：1-外层尼龙；2-中间层抗菌母料；3-内层尼龙。

图2是实施例1所得纤维的高倍显微图。

图3是对比例1所得纤维的高倍显微图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米银与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA7660M以质量比为4:8:1: 0.8:12在高混机中混合4min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:8:70，然后以3200m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

实施例2

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米级的氧化钛与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA40L-03以质量比为3:10:1: 0.6:12在高混机中混合3min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:9:60，然后以2500m/min的速度拉伸成纤维，上由纺丝油剂与去离子水按质量比1:4配成的乳液、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

实施例3

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂米级氧化锌与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA220W以质量比为5:10:1: 1:13在高混机中混合5min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:9:60，然后以4000m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

实施例4

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米银与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA1360以质量比为5:9:2: 1:13；在高混机中混合4min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:8:75，然后以3500m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

实施例5

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米级的氧化钛与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA7840E以质量比为4:8:1.5: 0.8:13在高混机中混合4min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:7:75，然后以4000m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

实施例6

耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米级氧化锌与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA40L-03以质量比为3:6:1: 0.9:12在高混机中混合5min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，内层、中间层、外层的质量比为100:10:80，然后以3800m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

对比例1

对比例1：对比例1采用与实施例1一致的配方，不同之处是将抗菌母料直接与尼龙混合挤出纺丝，具体包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂纳米银与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA7660M以质量比为4:8:1: 0.8:12在高混机中混合4min，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述同向双螺杆挤出机为长径比为42:1的65型同向双螺杆挤出机；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6以质量比为4:85加入螺杆挤压机熔融，成丝，然后以3200m/min的速度拉伸成纤维，上SPINADSN-3000纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

性能检测：

将实施例1与对比例1得到的纤维在高倍显微镜下观察，实施例1得到的纤维表面光泽平整，品质高，如附图2所示；对比例1得到的纤维表面由于分散有抗菌微粒，表现较粗糙，如附图3所示。

按GB/T14344-2008方法测定实施例同轴纺丝及对比例熔融纺丝的断裂强度和断裂伸长率如表1所示。

表1：

样品编号	断裂强度 cN/dtex	断裂伸长率 %
			实施例1	0.75	48.2
实施例2	0.73	45.8
			实施例3	0.71	47.3
实施例4	0.70	48.0
			实施例5	0.74	47.7
实施例6	0.76	46.3
			对比例1	0.42	27.6

Claims (8)

1.一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将纳米级抗菌剂与聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA在高混机中混合一定时间，然后用同向双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到抗菌母粒；所述纳米级抗菌剂、聚乙烯蜡、二氧化硅气凝胶、尼龙6、高熔指EVA的质量比为3～5:5～10:1～2: 0.5～1:10～15；

b、将尼龙6、步骤a得到的抗菌母粒、尼龙6分别加入3个螺杆挤压机熔融，经多层模头复合成丝，内层为尼龙6、中间层为抗菌母料、外层为尼龙6，然后以一定速度拉伸成纤维，上纺丝油、冷辊、卷绕，得到一种耐久性抗菌纺织纤维。

2.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，a步骤中所述纳米级抗菌剂为纳米银、纳米级的氧化钛、纳米级氧化锌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，a步骤中所述高熔指EVA为7660M、18-500、220W、1360、7840E、40L-03中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，a步骤中所述混合时间3～5min。

5.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，a步骤中所述同向双螺杆挤出机为65型同向双螺杆挤出机，其长径比为42:1。

6.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，b步骤中所述内层、中间层、外层的质量比为100:5～10:60～80。

7.根据权利要求1所述一种耐久性抗菌纺织纤维的制备方法，其特征在于，b步骤中以2500～4000m/min的速度拉伸成纤维。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的一种耐久性抗菌纺织纤维。

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