CN111270335A - 一种抑菌涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑菌涤纶纤维及其制备方法，由有机锌抑菌PET切粒经干燥和熔融纺丝制成，该有机锌抑菌PET切粒由对苯二甲酸、乙二醇和乙二醇钛经酯化后，再和抗氧剂1222、二氧化钛及经预处理后的有机锌抑菌剂S16缩聚而成。本发明抑菌率高，抗菌效果持久，可保持纤维本色，方便后道染色处理，同时具有优良的抗紫外和防霉效果。

Description

一种抑菌涤纶纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于功能化纤维合成及加工技术领域，具体涉及一种抑菌涤纶纤维及其制备方法。
背景技术
随着经济发展及人们健康意识的增强，对服装的要求已不再满足于曾经的御寒保暖，而更加关注其舒适性及功能性。但由于服装在穿着和使用过程中携带各类病菌，而且由于吸收人体分泌的汗液等产生异味，造成人们穿着不适并影响人体健康。而抗菌服装在防止细菌滋生、消除异味等方面起着关键作用，成为功能性服装研究的重要分支。此外，医疗、卫生保健、家居、交通等领域也对纺织品的抗菌性能提出了强烈需求，使得抗菌纤维制品已成为功能型纤维产品开发的热点之一。
目前，纤维或织物的抗菌功能主要是通过两种方法实现，即表面处理和共聚或共混改性技术。前者是通过抗菌组分与纤维或织物表面的吸附或化学键的作用附着在纤维或织物的表面，从而达到抗菌作用。抗菌组分尤以有机抗菌整理剂居多，此方法简单易行，成本低，但产品的耐洗涤和耐磨损性能较差，持久抗菌性能差，抗菌剂耐热性较差，且易产生耐药性。而共聚改性或共混改性则是在聚合过程中加入抗菌组分制成抗菌切粒或将抗菌组分直接或改性后加入到聚合物中制备出抗菌母粒，再经过熔融纺丝技术制备抗菌纤维。此法尤以无机抗菌剂应用最广。
抑菌率是评价抗菌抑菌纤维或织物抗菌功能主要测试指标之一。银系抗菌剂，最初以其优异的杀菌和抑菌活性，成为无机抗菌抑菌剂的主要代表，近年来随着科技的发展，不断有新型的无机抑菌剂被开发出来，如铜系和锌系抑菌剂。但由于铜系抑菌剂存在纤维颜色问题，影响后道染色，使其产品应用受到限制，而锌系抑菌剂目前报道较多的是氧化锌型，但单一纳米氧化锌抗菌性能较差，需通过复合其它组分抗菌剂来提高抗菌性能。CN102031584 A公开了一种纳米氧化锌和二氧化钛复合抗菌聚酯纤维的制备方法。CN102965760 A公开的技术方案制备的抗菌消臭聚酯纤维是利用氧化锌晶须与银系抗菌剂复合成广谱抗菌剂。CN 108977925 A公开的技术方案以聚酯为基底，以复合填料A和复合填料B为添加剂通过熔融纺丝制备得到一种远红外抗菌聚酯纤维，其中所采用的复合抗菌剂的制备方法复杂，无机填料添加量高，严重影响可纺性及纤维基本物性。
综上，现有技术中所制得抗菌抑菌纤维存在抗菌持久性和耐热性差，或抗菌抑菌剂与纤维聚酯相容性差，抗菌抑菌组分分布不均匀，连续化生产尤其对于异型截面纤维生产制成率低等问题。因此在保持纤维基本物理特性的同时，又要使纤维制品具有持久的抗菌效果，对抗菌抑菌剂成分的选择和抗菌成分与纤维复合技术提出了较高要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种抑菌涤纶纤维。
本发明的另一目的在于提供上述抑菌涤纶纤维的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种抑菌涤纶纤维，由有机锌抑菌PET切粒经干燥和熔融纺丝制成，
该有机锌抑菌PET切粒由对苯二甲酸、乙二醇和乙二醇钛经酯化后，再和抗氧剂1222、二氧化钛及经预处理后的有机锌抑菌剂S16缩聚而成；
上述有机锌抑菌剂S16优选购自中船重工(沈阳)抗微生物科技有限公司(http：// microbe-free.cn/product0.html)，其有效成分为有机锌。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机锌在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为500-1400ppm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述乙二醇钛在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为15-70ppm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述二氧化钛在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为0-0.3wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述抗氧剂1222在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为1000-2500ppm
在本发明的一个优选实施方案中，所述预处理为：将有机锌抑菌剂S16、磷酸三甲酯和乙二醇充分混合，使有机锌抑菌剂S16均匀分散于乙二醇中。
进一步优选的，所述磷酸三甲酯在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为80-200ppm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机锌抑菌PET切粒的制备方法包括如下步骤：
(1)按理论产出的有机锌抑菌PET切粒的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.15-1.4的对苯二甲酸、乙二醇以及催化剂乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为240-245℃，酯化反应的压力为0.01-0.03MPa的微正压，在酯化率达到98％以上酯化完成，获得酯化物；
(2)向该酯化物中依次加入抗氧剂1222、二氧化钛和预处理后的有机锌抑菌剂S16，使酯化物温度维持在208-215℃，平衡28-35min后开始升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒即得所述有机锌抑菌PET切粒。
上述抑菌涤纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述有机锌抑菌PET切粒干燥至含水量在30ppm以下；
(2)将上述经干燥的有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，然后通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板的喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝；上述纺丝组件温度为270-278℃，纺丝速度为2700-3000m/min，上述喷丝孔为圆形、十字形或一字形；
(3)将上述预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维，该假捻加工的第一热箱温度为120-140℃，第二热箱温度为100-120℃，牵伸倍率为1.70-1.78，加工速度为700-800m/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的有机锌抑菌PET切粒的制备方法简单，热稳定性和可纺性佳。
2、本发明的抑菌涤纶纤维抑菌率高，抗菌效果持久。
3、本发明的抑菌涤纶纤维可保持纤维本色，方便后道染色处理。
4、本发明的抑菌涤纶纤维同时具有优良的抗紫外和防霉效果。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中，有机锌抑菌剂S16(购自中船重工(沈阳)抗微生物科技有限公司)的预处理方法为：用乙二醇、稳定剂磷酸三甲酯和有机锌抑菌剂S16进行充分稀释充分搅拌，使有机锌抑菌剂S16均匀分散在乙二醇溶液里。
下述实施例中有机锌抑菌剂S16、磷酸三甲酯、抗氧剂1222、二氧化钛、乙二醇钛的添加量均以有效成份计，其添加量是按理论产出的所述抑菌PET的质量计算。
实施例1
按理论产出抑菌PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.2的对苯二甲酸、乙二醇和20ppm乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为245℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到98％以上酯化完成，往该酯化物中依次加入1500ppm抗氧剂1222、0.3％二氧化钛和900ppm经预处理的有机锌抑菌剂S16(含100ppm稳定剂磷酸三甲酯)，维持酯化物温度在208-215℃，平衡30min后开始升温并抽真空，使酯化物在275度的反应温度及≤80Pa的高真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述有机锌抑菌PET切粒。
将干燥后水含量在30ppm以下的所述有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝，最后将该预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维。上述纺丝组件温度为275℃，纺丝速度为为2900m/min，喷丝孔为十字型；上述假捻加工的第一热箱温度为130℃，第二热箱温度为110℃，牵伸倍率为1.75，加工速度为750m/min。
实施例2
按理论产出抑菌PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.15的对苯二甲酸、乙二醇和30ppm乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为244℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到98％以上酯化完成，往该酯化物中依次加入1000ppm抗氧剂1222、0.3％二氧化钛和500ppm经预处理的有机锌抑菌剂S16(含100ppm稳定剂磷酸三甲酯)，维持酯化物温度在208-215℃，平衡30min后开始升温并抽真空，使酯化物在275度的反应温度及≤80Pa的高真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述有机锌抑菌PET切粒。
将干燥后水含量在30ppm以下的所述有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝，最后将该预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维。上述纺丝组件温度为278℃，纺丝速度为为2900m/min，喷丝孔为十字型；上述假捻加工的第一热箱温度为130℃，第二热箱温度为110℃，牵伸倍率为1.78，加工速度为800m/min。
实施例3
按理论产出抑菌PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1：1.4的对苯二甲酸、乙二醇和50ppm乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为242℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到98％以上酯化完成，往该酯化物中依次加入2000ppm抗氧剂1222和900ppm经预处理的有机锌抑菌剂S16(含150ppm稳定剂磷酸三甲酯)，维持酯化物温度在208-215℃，平衡30min后开始升温并抽真空，使酯化物在275度的反应温度及≤80Pa的高真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述有机锌抑菌PET切粒。
将干燥后水含量在30ppm以下的所述有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝，最后将该预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维。上述纺丝组件温度为275℃，纺丝速度为为2700m/min，喷丝孔为圆型；上述假捻加工的第一热箱温度为130℃，第二热箱温度为110℃，牵伸倍率为1.75，加工速度为750m/min。
实施例4
按理论产出抑菌PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1：1.15的对苯二甲酸、乙二醇和70ppm乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为240℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到98％以上酯化完成，往该酯化物中依次加入1500ppm抗氧剂1222、0.3％二氧化钛和1400ppm经预处理的有机锌抑菌剂S16(含150ppm稳定剂磷酸三甲酯)，维持酯化物温度在208-215℃，平衡30min后开始升温并抽真空，使酯化物在270度的反应温度及≤80Pa的高真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述有机锌抑菌PET切粒。
将干燥后水含量在30ppm以下的所述有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝，最后将该预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维。上述纺丝组件温度为270℃，纺丝速度为为2800m/min，喷丝孔为圆型；上述假捻加工的第一热箱温度为130℃，第二热箱温度为110℃，牵伸倍率为1.75，加工速度为800m/min。
实施例5
对以上各实施例中所制备高效抑菌涤纶纤维及织物的检测方法说明如下：
1、纤维抗菌性能测试按照国家标准GB/T 20944.3-2008进行。
2、纤维防霉性能测试按照国家标准GB/T 24346-2009进行。
3、纤维织物抗紫外性能测试按照标准AATCC 183-2014进行。
实施例1-4制备的高效抑菌涤纶纤维及织物的主要性能测试指标见表1-3。
表1.实施例1-4制备高效抑菌涤纶纤维织物经过50次水洗的抑菌率
Figure BDA0002277070580000061
表2.实施例1-4制备高效抑菌涤纶纤维的防霉性能
Figure BDA0002277070580000062
表3.实施例1-4制备高效抑菌涤纶纤维织物干湿态下的抗紫外性能
Figure BDA0002277070580000063
Figure BDA0002277070580000071
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：由有机锌抑菌PET切粒经干燥和熔融纺丝制成，该有机锌抑菌PET切粒由对苯二甲酸、乙二醇和乙二醇钛经酯化后，再和抗氧剂1222、二氧化钛及经预处理后的有机锌抑菌剂S16缩聚而成；
上述有机锌抑菌剂S16中的有效成分为有机锌。
2.如权利要求1所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述有机锌在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为500-1400ppm。
3.如权利要求1所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述乙二醇钛在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为15-70ppm。
4.如权利要求1所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述二氧化钛在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为0-0.3wt％。
5.如权利要求1所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述抗氧剂1222在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为1000-2500ppm 。
6.如权利要求1所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述预处理为：将有机锌抑菌剂S16、磷酸三甲酯和乙二醇充分混合，使有机锌抑菌剂S16均匀分散于乙二醇中。
7.如权利要求6所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述磷酸三甲酯在所述有机锌抑菌PET切粒中的添加量为80-200ppm。
8.权利要求1至7中任一权利要求所述的一种抑菌涤纶纤维，其特征在于：所述有机锌抑菌PET切粒的制备方法包括如下步骤：
(1)按理论产出的有机锌抑菌PET切粒的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.15-1.4的对苯二甲酸、乙二醇以及催化剂乙二醇钛加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为240-245℃，酯化反应的压力为0.01-0.03MPa的微正压，在酯化率达到98％以上酯化完成，获得酯化物；
(2)向该酯化物中依次加入抗氧剂1222、二氧化钛和预处理后的有机锌抑菌剂S16，使酯化物温度维持在208-215℃，平衡28-35min后开始升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流或在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒即得所述有机锌抑菌PET切粒。
9.权利要求1至8中任一权利要求所述的一种抑菌涤纶纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将所述有机锌抑菌PET切粒干燥至含水量在30ppm以下；
(2)将上述经干燥的有机锌抑菌PET切粒放入切粒料仓，通过中间料仓到纺丝螺杆泵进行加热熔融，然后通过过滤器、熔体管道到纺丝组件中，再经过计量泵的准确计量和增压，由喷丝板的喷丝孔挤出，而后经吹风冷却后，上油卷绕得预取向丝；上述纺丝组件温度为270-278℃，纺丝速度为2700-3000m/min，上述喷丝孔为圆形、十字形或一字形；
(3)将上述预取向丝经假捻加工制得所述抑菌涤纶纤维，该假捻加工的第一热箱温度为120-140℃，第二热箱温度为100-120℃，牵伸倍率为1.70-1.78，加工速度为700-800m/min。
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