CN111206410A - 一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维及其制备方法、应用。其中，等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。本发明的抗菌远红外发热纤维不仅具有较好的抗菌效果和远红外发热效果，而且强度高，耐洗性强，多次数洗涤后不会影响其效果。
Description
技术领域
本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维及其制备方法、应用。
背景技术
热的传递分为热传导、热对流、热辐射的三个基本方式。目前，纺织面料保暖用的就是这前两个基本原理，而远红外纤维用的是热辐射来减少热量流失的第三个原理。
现有的远红外纤维采用的都是母料共混远红外粉体的方式来实现，这种方式虽然耐洗性能比较好，但是在纤维基体中掺入1～3％粉体，对纤维来说都是杂质，严重影响了纤维的基本力学，例如：常规75D/36F涤纶DTY拉伸断裂强力为>3.9cN/dtex，加入有应用价值的远红外粉体后，拉伸断裂强力下降至2.8cN/dtex，远低于常规涤纶力学指标，极大影响纺织品的耐磨性能、耐用性能。尤其是远红外粉体大多都是陶瓷粉体，硬度高，对化纤纺丝、加弹组件和丝路的磨损严重，基本做个10吨丝后，导器都摩擦出沟槽，不能再继续生产。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维及其制备方法、应用。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。
作为优选方案，所述步骤S1具体包括：先对单股纤维进行等离子处理，再将液态抗菌剂和远红外剂覆于单股纤维之上，最后高温反应及烘干；或者，先对单股纤维进行等离子处理，先将液态抗菌剂和远红外剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，最后高温反应及烘干。纤维先通过等离子处理，一方面是使纤维表面粗糙形成很多凹槽有利于吸附抗菌剂和远红外剂，另一方面是使纤维表面分子链引入活性基团(如-OH、-COOH、-C＝O等)，再将液态抗菌剂和液态远红外悬浊液剂覆于纤维之上，最后高温反应及烘干，采用的是气相-液相接枝处理过程；也可以先将液态抗菌剂和液态远红外悬浊液剂覆于纤维基体之上，再通过等离子处理，一方面是使抗菌剂、远红外剂和纤维表面分子链同时引入活性基团，另一方面是等离子体的高能粒子成为催化中心直接引发抗菌剂和和远红外剂与纤维分子链的反应，然后高温反应及烘干，采用的是直接液相接枝处理过程。
作为优选方案，所述步骤S1具体包括：先将液态抗菌剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后将液态远红外剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，最后高温反应及烘干；或者，先将液态抗菌剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后将远红外剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，最后高温反应及烘干。
作为优选方案，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。其中，等离子处理采用单个或多个矩形的低温等离子放电电极，等离子处理区域的有效长度为0.5～10cm，可以对经过的纤维进行瞬时处理。
作为优选方案，所述液态抗菌剂和远红外剂在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态抗菌剂和远红外剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态抗菌剂选自含银化合物、含铜化合物、含锌化合物中的一种或多种组合溶液；所述远红外剂选自氧化铝、氧化锆粉体悬浊液中的一种或组合；所述氧化铝、氧化锆粉体的粒径D90＜2μm；所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、再生纤维素纤维或复合纤维。
作为优选方案，液态抗菌剂中银离子、铜离子占纤维干重比例为：银元素0～200ppm，铜元素0～1000ppm，锌元素0～5000ppm；液态远红外剂中的氧化铝、氧化锆等有远红外发射性能的亚纳米粉体占纤维干重比例为：氧化锌0.01～4wt％，磷酸锆0.01～3wt％，两者可取其一或组合使用。
作为优选方案，所述高温反应及烘干的温度为80～300℃。
作为优选方案，所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、再生纤维素纤维或复合纤维。
本发明还提供一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维，由上述任一方案所述的制备方法制得。
本发明还提供一种纺织品，由上述方案所述的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维织造而成。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明的制备工艺绿色环保无污染，流程简单，降低生产成本和人工成本，具有国际先进性。
(2)本发明的抗菌远红外发热纤维不仅具有较好的抗菌效果和远红外发热效果，而且强度高，耐洗性强，多次数洗涤后不会影响其效果。
(3)本发明的纺织品具有良好的抗菌效果和远红外发热效果，远红外发射率>95％，以及良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维制备生产线的示意图一；
图中：纤维1、等离子处理装置2、抗菌剂和远红外剂加入装置3、高温装置5。
图2是本发明等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维制备生产线的示意图二；
图中：纤维1、抗菌剂加入装置6、等离子处理装置2、远红外剂加入装置3、高温装置5。
图3是本发明等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维制备生产线的示意图三；
图中：纤维1、等离子处理装置2、抗菌剂和远红外剂加入装置3、等离子处理装置4、高温装置5。
图4是本发明等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维制备生产线的示意图四；
图中：纤维1、抗菌剂加入装置6、等离子处理装置2、远红外剂加入装置3、等离子处理装置4、高温装置5。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，以下所描述的实施例是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本发明所公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域人员所理解的通常意义。
实施例一：
本实施例的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和液态抗菌剂、远红外剂处理；
本实施例的单股纤维选用聚酯长纤，产品为抗菌远红外发热聚酯DTY，如图1所示，聚酯POY长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，再进入抗菌剂和远红外剂加入装置3进行抗菌剂、远红外剂处理，即气相-液相接枝处理过程，最后经过高温装置5进行高温反应及烘干。
具体地，聚酯POY长纤在加弹机的假捻变形后，先进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～30KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～15W，纤维通过的速度在750m/min；再进入抗菌剂和远红外剂加入装置，采用雾化喷涂的方式，抗菌剂为银离子溶液，银元素剂量为相对纤维干重比的30ppm；远红外剂为氧化铝和氧化锆粉体粒径D90<1.2μm的悬浊液，占纤维干重比例为：氧化铝1wt％，氧化锆0.5wt％；最后进入热箱反应及烘干，热箱为联苯加热，温度为150～210℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到抗菌远红外发热聚酯DTY。
用本实施例的抗菌远红外发热聚酯DTY和棉织造的被套面料，抗菌远红外发热聚酯DTY在被套中的含量为37％，洗涤50次后，该被套面料抑菌率金黄葡萄球菌>99％，大肠肝菌>99％，白色念球菌>95％，抗菌性能远超GB/T20944.3标准，远红外发射率95％，远红外辐照升温达到2.5℃，大于GB/T30127标准的1.4℃；成本低性能持久，适合冬天家纺领域的应用。
实施例二：
本实施例的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；
本实施例的单股纤维选用聚酰胺长纤，产品为抗菌远红外发热锦纶POY，如图2所示，聚酰胺长纤1先通过抗菌剂加入装置6进行抗菌剂处理，再通过等离子处理装置2的等离子处理，然后通过远红外剂加入装置3进行远红外剂处理，最后经过高温装置5进行高温反应及烘干。
具体地，在锦纶从喷丝口喷出冷却成型时，先进入抗菌剂加入装置，采用油嘴浇注的方式，抗菌剂为铜离子溶液，铜元素剂量为相对纤维干重比的50ppm；再进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率500Hz～50KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在30～60W，纤维通过的速度在4000～5500m/min；然后进入远红外剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，远红外剂为远红外剂为氧化铝和氧化锆粉体粒径D50<0.5μm的悬浊液，占纤维干重比例为：氧化铝0.8wt％，氧化锆0.5wt％；最后进入热箱反应，温度为200～300℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到抗菌远红外发热锦纶POY。
用本实施例的抗菌远红外发热锦纶POY通过一体空包做成氨纶包覆纱再织造成袜子，抗菌远红外发热锦纶在整双袜子只有18％的含量，但洗涤50次后，该内衣抑菌率金黄葡萄球菌>99％，大肠肝菌>99％，白色念球菌>95％，抗菌性能远超FZ/T73023-AAA标准，远红外发射率94％，远红外辐照升温达到2.1℃，大于GB/T30127标准的1.4℃；成本低、发热效果明显、性能持久、安全性高，适合袜业领域的规模应用。
实施例三：
本实施例的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；
本实施例的单股纤维选用聚丙烯长纤，产品为超细旦抗菌远红外发热丙纶DTY，如图3所示，聚丙烯长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，再进入抗菌剂和远红外剂加入装置3进行抗菌剂、远红外剂处理，即气相-液相接枝处理过程，然后通过等离子处理装置4的等离子处理，最后经过高温装置5进行高温反应及烘干。
具体地，丙纶POY长纤在加弹机的假捻变形后，先进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～10W，纤维通过的速度在450m/min；再进入抗菌剂和远红外剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，抗菌剂为银离子溶液，银元素剂量为相对纤维干重比的20ppm，远红外剂为氧化铝和氧化锆粉体粒径D50<0.5μm的悬浊液，占纤维干重比例为：氧化铝0.5wt％，氧化锆0.8wt％；再一次进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～10W，纤维通过的速度在450m/min；最后再进入热箱反应及烘干，温度为100～180℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到超细旦抗菌远红外发热丙纶DTY。
用本实施例的超细旦抗菌远红外发热丙纶DTY和纤维素纤维交织织造的内衣面料，抗菌远红外发热丙纶在整件内衣只有40％的含量，洗涤50次后，该内衣抑菌率金黄葡萄球菌>99％，大肠肝菌>99％，白色念球菌>95％，抗菌性能远超FZ/T73023-AAA标准，远红外发射率95％，远红外辐照升温达到2.5℃，大于GB/T30127标准的1.4℃。
超细旦丙纶原本就不易纺丝，现有技术无法通过母料共混加入抗菌剂和远红外剂的方式来实现抗菌和保暖功能，本实施例不但解决该问题，同时低温等离子处理后还改善了丙纶的亲水性能，令穿着更舒适，再结合丙纶是现有可服用纤维中密度最亲，热导率最低的优点，实现轻薄、保暖、无异味，在轻薄保暖内衣领域可以得到绝对优势的发展。
实施例四：
本实施例的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；
本实施例的单股纤维选用再生纤维素纤维，产品为抗菌远红外发热莫代尔，如图4所示，再生纤维素纤维1先通过抗菌剂加入装置6进行抗菌处理，再通过等离子处理装置2的等离子处理，然后通过远红外剂加入装置3远红外剂处理，再通过等离子处理装置4的等离子处理，最后经过高温装置5进行高温反应及烘干。
具体地，已经纺好小管子的纱在络筒成型时，先进入抗菌剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，抗菌剂为银离子和铜离子的混合溶液，剂量为相对纤维干重比：银元素为10ppm、铜元素为10ppm；再进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～10W，纤维通过的速度在500m/min；再进入远红外剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，远红外剂为氧化铝和氧化锆粉体粒径D50<0.5μm的悬浊液，占纤维干重比例为：氧化铝0.5wt％，氧化锆0.5wt％；再一次进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～10W，纤维通过的速度在500m/min；最后进入热箱反应，温度为150～200℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到抗菌远红外发热莫代尔。
用本实施例的抗菌远红外发热莫代尔和氨纶织造的内衣面料，抗菌远红外发热莫代尔含量在90％，洗涤50次后，该内衣抑菌率金黄葡萄球菌>99％，大肠肝菌>99％，白色念球菌>95％，抗菌性能远超FZ/T73023-AAA标准，远红外发射率95％，远红外辐照升温达到2.5℃，大于GB/T30127标准的1.4℃。
原本纤维素纤维只能通过后整染色的方式在纤维表面交联一层抗菌剂和远红外剂。这种方式虽然在少次数洗涤情况下效果也好、成本也低，但是耐用性、时效性能、环保性都不好。这是因为抗菌剂和远红外剂是通过交联剂的方式与纤维结合，和纤维材料并非一个整体，在使用过程中容易摩擦脱落和洗涤脱落。而本实施例在纤维表面接枝抗菌剂和远红外剂，让抗菌剂远红外剂和纤维的分子链是通过化学键的方式结合形成一个整体，不但解决了耐洗性、耐久性、耐用性问题，还解决了成本问题和环保问题。
在上述实施例及其替换方案中，等离子处理的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
在上述实施例及其替换方案中，液体抗菌剂和远红外剂可以在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后或已经成型的单股纤维再进行二次加工覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液体抗菌剂和远红外剂可以通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液体抗菌剂选自含银化合物、含铜化合物、含锌化合物中的多种组合溶液，根据实际需求自由组合。
在上述实施例及其替换方案中，单股纤维可以选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、再生纤维素纤维或复合纤维，根据实际需求进行选择。
在上述实施例及其替换方案中，热箱中的高温反应及烘干的温度在80～300℃之间根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液态抗菌剂中银离子、铜离子占纤维干重比例还可以在以下比例中任意取值：银元素0～200ppm，铜元素0～1000ppm，锌元素0～5000ppm；液态远红外剂中的氧化铝、氧化锆等有远红外发射性能的亚纳米粉体占纤维干重比例还可以在以下比例中任意取值：氧化铝0.01～4wt％，氧化锆0.01～3wt％，两者可取其一或组合使用。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和抗菌剂、远红外剂处理；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。
2.根据权利要求1所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：先对单股纤维进行等离子处理，再将液态抗菌剂和远红外剂覆于单股纤维之上，最后高温反应及烘干；或者，先对单股纤维进行等离子处理，先将液态抗菌剂和远红外剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，最后高温反应及烘干。
3.根据权利要求1所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：先将液态抗菌剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后将远红外剂覆于单股纤维之上，最后高温反应及烘干；或者，先将液态抗菌剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后将远红外剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，最后高温反应及烘干。
4.根据权利要求2或3所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
5.根据权利要求2或3所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述液态抗菌剂和液态远红外剂在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上。
6.根据权利要求2或3所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述液态抗菌剂和远红外剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上。
7.根据权利要求2或3所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述液态抗菌剂选自含银化合物、含铜化合物、含锌化合物中的一种或多种组合溶液；所述远红外剂选自氧化铝、氧化锆粉体悬浊液中的一种或组合；所述氧化铝、氧化锆粉体的粒径D90＜2μm；所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、再生纤维素纤维或复合纤维。
8.根据权利要求2或3所述的一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维的制备方法，其特征在于，所述高温反应及烘干的温度为80～300℃。
9.一种等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种纺织品，其特征在于，由如权利要求9所述的等离子改性接枝抗菌远红外发热纤维织造而成。
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