CN111155198A - 一种抗菌聚酯纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌聚酯纤维的制备方法，步骤包括：1)将四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒；2)将抗菌母粒与重新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中干燥；将干燥后的抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片，在250℃～280℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；3)将抗菌聚酯纤维熔体加热到250℃～300℃，通过共混纺丝法制得抗菌聚酯纤维。本发明制备方法，产品抗菌性能好。
Description
技术领域
本发明属于抗菌纤维制备技术领域，涉及一种抗菌聚酯纤维的制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，消费者对纺织品面料的追求不仅仅局限于美观与穿着舒适性，对织物的卫生保健功能也提出了更高的要求。因此，应运而生的具有抗菌除臭的纺织品受到了国内外消费者的青睐。纤维是纺织品的基本组成单元，决定着纺织品的各项功能特性。抗菌纤维具有杀菌除臭和抑制微生物繁殖、阻断疾病传播、卫生保洁和纤维自身性能维护等作用，防止纺织品因微生物的侵蚀而受损，有效阻止微生物在纺织品上的繁殖，保证人体的卫生健康和纺织品的穿着舒适性。抗菌纤维广泛应用于运动休闲装、安全防护职业装、功能性服装等纺织品中。
聚酯纤维是一种价廉且制备工艺简单的合成纤维，由于其具有强度高、弹性好、易洗快干等优点逐渐受到市场的推崇，并广泛应用在纺织服装、工业、医疗卫生等领域。但聚酯纤维不具有抗菌性能，同时其吸湿性、透气性和保暖性较差等缺点制约了其应用和发展。为提高纺织品的穿着舒适性和保证人体的卫生健康，可通过物理或化学等方法对聚酯纤维进行改性处理，进而赋予其抗菌等特殊的功能性。因此研究开发抗菌聚酯纤维在制备抗菌性功能纺织品、安全防护职业装等纺织品领域内具有重要意义。
目前市场上的抗菌纤维还存在抗菌性能不一、耐久性以及抗菌持续性较差，抗菌纤维的加工成本较高等问题。因此急需要研制一种以经济可行的方式制备出的具有优良抗菌性能的稳定性抗菌聚酯纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌聚酯纤维的制备方法，解决现有技术中抗菌纤维抗菌效果差以及抗菌效果持续性差，以及抗菌纤维的加工成本较高等问题。
本发明采用的技术方案是，一种抗菌聚酯纤维的制备方法，按照以下步骤具体实施：
步骤1：制备抗菌母粒，
将四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，或将四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，在催化剂的作用下发生缩聚反应，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒；
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与重新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，或将步骤1中制得的抗菌母粒与重新称取的成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，在80～160℃下保温2～5h进行干燥处理；
再将干燥后的抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，或将干燥后的抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片，在250℃～280℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；
步骤3：利用共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到250℃～300℃，通过共混纺丝法制得抗菌聚酯纤维。
本发明的有益效果是，包括以下几个方面：
1)本发明的制备方法，选用有机金属四羟基钛为抗菌剂。金属钛离子接触微生物时，可破坏微生物的蛋白质结构，并能干扰微生物DNA的合成，导致微生物丧失细胞分裂增殖能力而死亡，具有优良的杀菌性。在制备抗菌聚酯纤维的过程中，钛在高温下易氧化为具有光催化性能的TiO2，起到催化活性中心的作用，活性中心吸收环境的能量，激活吸附在材料表面的空气或水中的氧气，产生自由羟基和活性氧中心，具有很强的氧化还原能力，能够破坏细菌细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌，产生优良的抗菌性能。
2)本发明的制备方法，通过接枝改性法对聚酯纤维切片进行改性处理，使高性能聚酯纤维金属化。相对于抗菌剂与纤维之间传统的物理结合方式，接枝改性法通过化学反应将抗菌剂离子嫁接在纤维分子上，具有结合更牢固更稳定的特点。在一定反应条件下，有机金属四羟基钛表面的活性基团羟基与聚酯纤维大分子链上的活性氢原子结合，使四羟基钛中的钛接枝在纤维大分子链上，以制备出具有优良抗菌性及抗菌持续性的新型复合聚酯纤维。
3)本发明制备的抗菌纤维在保持聚酯纤维原有的高弹性、尺寸稳定性、易洗快干及优良的纺织品加工性能前提下，使聚酯纤维具有了优良的抗菌性和抗菌持续性以及防静电等特殊的功能性。
4)本发明选用有机金属四羟基钛为抗菌剂，原料来源广泛、成本低廉、制备工艺较为简单，实用范围广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的抗菌聚酯纤维的制备方法，按照以下步骤具体实施：
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应，从而对成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒；以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为1～20％。
其反应机理表达为：
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
重新称取原材料的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片，(此处所述的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片不是步骤1中改性处理过的，而是重新称取的未经过任何处理的原材料)
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为10～20：80～90，在80～160℃下保温2～5h进行干燥处理；
将干燥后的抗菌母粒和新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片或成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在250℃～280℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：利用共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到250℃～300℃，通过共混纺丝法制得抗菌聚酯纤维。
实施例1
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在220℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为5％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，所述二者的质量比为15：85，在130℃下保温2h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在260℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到260℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
实施例2
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在230℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以功抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为10％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为20：80，在135℃下保温3h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在265℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到265℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
实施例3
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在235℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为12％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为15：85，在140℃下保温3h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在260℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到270℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
实施例4
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在240℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为15％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为12：88，在150℃下保温4h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在270℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到275℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
实施例5
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在245℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为18％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为15：85，在155℃下保温4h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在260℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌熔体加热到275℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
实施例6
步骤1：制备抗菌母粒，
将抗菌剂四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在250℃下混合均匀，在催化剂乙二胺的作用下发生缩聚反应从而对成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片进行改性处理，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒。以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为20％。
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与新称取的成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，二者的质量比为20：80，在160℃下保温5h进行干燥处理。将干燥后的抗菌母粒和成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在275℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；在高温情况下，抗菌聚酯纤维熔体中的部分钛易被氧化为具有光催化性能的TiO2；
步骤3：共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维，
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到280℃，通过共混纺丝法即可制得到抗菌聚酯纤维。
抗菌性试验验证
本试验例考察了本发明实施例制备的各种抗菌聚酯纤维的抗菌性。结果见下表1所示：
表1、抗菌性试验结果
从上述试验结果可以看出，采用本发明方法制得的抗菌聚酯纤维具有优良的抗菌性能。
Claims (5)
1.一种抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，按照以下步骤具体实施：
步骤1：制备抗菌母粒，
将四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，或将四羟基钛与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片在150℃～250℃混合均匀，在催化剂的作用下发生缩聚反应，再用螺杆挤压机挤出、切粒，制得抗菌母粒；
步骤2：制备抗菌聚酯纤维熔体，
将步骤1中制得的抗菌母粒与重新称取的成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，或将步骤1中制得的抗菌母粒与重新称取的成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片分别置于真空干燥箱中，在80～160℃下保温2～5h进行干燥处理；
再将干燥后的抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，或将干燥后的抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片，在250℃～280℃下混合均匀，得到抗菌聚酯纤维熔体；
步骤3：利用共混纺丝法制备抗菌聚酯纤维
将步骤2中制得的抗菌聚酯纤维熔体加热到250℃～300℃，通过共混纺丝法制得抗菌聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，以抗菌母粒的总质量为基准计，所述四羟基钛的质量百分含量为1～20％。
3.根据权利要求2所述的抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的质量比为10～20：80～90。
4.根据权利要求1所述的抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，抗菌母粒与成纤高聚对苯二甲酸丁二醇酯切片的质量比为10～20：80～90。
5.根据权利要求1所述的抗菌聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述的催化剂选用乙二胺。
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