CN111394824A - 一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述抗菌高收缩性聚酯纤维的制备，包括如下步骤：（1）干燥；（2）改性聚酯切片的制备：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，超声分散1 h，得到悬浮液；将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；将所述浆液投入反应釜内进行加压酯化反应、常压酯化反应、低真空缩聚反应、高真空缩聚反应，反应结束后，经出料、切粒和干燥工序，得到改性聚酯切片；（3）纺丝。本发明所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，工艺简单高效，制得的聚酯纤维表面光滑，截面规整均一，具有低结晶和高取向结构，具有优良的收缩性、抗菌性和耐洗涤性。

Description

一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺
技术领域
本发明属于聚酯纤维制备技术领域，具体涉及一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺。
背景技术
作为我国轻工行业的支柱产业之一，纺织工业与人民生活和国民经济的发展息息相关。聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二醇酯经熔融纺丝制得的纤维，国内商品名为涤纶，是目前合成纤维的第一大品种。在各种服用纤维中，聚酯纤维以其消费者的可接受性、良好的可纺性以及资源可开发性获得了广泛的应用。
随着人们生活环境和水平的不断提高，消费者对纺织服装的需求也随之变化。从最开始以蔽体、保暖为目的基本需求，到如今对时尚、流行等元素的美观需求的同时，人们的追求也开始趋向于环保、健康的纺织材料。由于纺织品具有疏松的形状会附着各种微生物和细菌，同时在穿着使用中还会沾上人体的皮脂、汗液和其他人体分泌物，使得日常生活中的纺织品成为传播疾病的重要媒介和微生物的良好寄居场所。此外,将高收缩纤维与常规纤维或低收缩纤维混纺，可以得到有不同的结构纱线或产品，根据混纺中纤维内外转移的规律，较长的纤维向纱的内层转移，有利于增加产品的手感，具有质轻丰厚的优点。
因此，有必要研发出一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，有利于促进聚酯纤维行业和相关产业的发展，提升相关行业的自主创新能力，市场前景十分看好。
中国专利申请号为CN201510967082.1公开了一种磷酸锆钠载铜抗菌聚酯纤维的制造方法，所述磷酸锆钠载铜抗菌聚酯纤维由磷酸锆钠载铜抗菌材料通过在线添加纺丝方式制备得到，或者由磷酸锆钠载铜抗菌材料制成母粒后与聚酯切片混合后纺丝制备得到，没有提高聚酯纤维的收缩性能，其抗菌性能还可以进一步提高。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，工艺简单高效，制得的聚酯纤维表面光滑，截面规整均一，具有低结晶和高取向结构，具有优良的抗菌性、高收缩性和耐洗涤性，具有良好的使用性能，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成10-15wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；将所述浆液投入反应釜内进行加压酯化反应，反应时间为2-3h；反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液进行常压酯化反应,反应时间为30-35min；反应结束后，反应釜升高温度至260℃，开始低真空缩聚反应；反应结束后，进行高真空缩聚反应，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束，经出料、切粒和干燥工序，得到改性聚酯切片；
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
本发明所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，采用原位聚合法来提高聚酯纤维的抗菌性能，解决了现有技术中熔融共混法中由于无机纳米抗菌剂粒子和聚酯之间结合力弱导致造成相分离的技术问题，在高聚物聚合阶段引入无机纳米抗菌剂粒子，能够提高无机纳米抗菌剂的分散性，同时对于聚合物本身的影响低，可获得低添加量，高抗菌性能的优点，消除了相分离现象，从而使得无机纳米抗菌剂粒子均匀地分散到聚酯基体中，得到抗菌性能优良的改性聚酯切片。
接着，本发明采用物理改性法来提高聚酯纤维的高收缩性能，在纺丝阶段，通过改变处理工艺参数来实现聚酯纤维高收缩，成本低，效果好，适于工业化生产。通过对螺杆纺丝机各参数的调整，得到初生纤维最佳的纤维表观形态。当初生纤维在低于其玻璃化温度条件下进行热定型时，大分子链段难以发生解取向，故不会发生热收缩；而在高于玻璃化转变温度的条件下定型时，取向的大分子就会发生解取向而产生热收缩，而且热定型温度愈高，大分子解取向的程度愈厉害，纤维收缩也愈大，导致纤维的收缩率下降。这是物理方法制备高收缩聚酯纤维的关键步骤，为了确保高收缩聚酯纤维具有优良的经时稳定性，本发明采用的热定型温度远高于玻璃化转变温度。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的加压酯化反应，具体包括如下步骤：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为230-240℃。
本发明所述的加压酯化反应，当蒸馏塔塔顶的温度高于100℃时可作为酯化反应开始，当冷凝塔的出水量达到理论值的95％时，意味着加压酯化反应的结束。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的常压酯化反应，具体包括如下步骤：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述复合料的制备，包括如下步骤：按照所述质量份数，依次加入所述抗静电剂、乳化剂、稳定剂、清洁剂进行调配，常温常压下匀速搅拌60分钟，罐装备用，得到所述复合料。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的低真空缩聚反应，具体包括如下步骤：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的高真空缩聚反应，具体包括如下步骤：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，直至高真空缩聚反应结束。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤(2)中的干燥工序，具体包括如下步骤：将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
由于改性聚酯切片含有表面水分以及一定量的内部结合水，在后续熔融纺丝过程中导致熔体含水率增高，使其均匀性、可纺性变差，同时熔体在经喷丝头拉伸时，发生降解，会出现断丝，纺丝困难的问题。通过所述干燥工艺，可以使得整体含水率低于50ppm以下，从而提高晶度和软化点。此外，所述改性聚酯切片熔点较常规聚酯切片较低，因此先在110℃真空干燥5h进行预结晶，以防止切片发生粘结现象。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
本发明所述的无机纳米抗菌剂，通过柠檬酸为耦合剂，以硝酸锌和硝酸铜为原料，采用凝胶-溶胶的方法经高温煅烧后制备了无机纳米抗菌剂，工艺简单，无机纳米抗菌剂中的Cu-ZnO，能在紫外光的照射下对细菌、微生物等具有明显的抑制和消灭作用，特别是Cu2+离子在ZnO的晶格中引入杂质能级，提供更多的氧空穴和缺陷，为光致氧化反应提供更多的活性位点，扩大对光的吸收范围，增强对可见光的吸收能力，进一步提高抗菌性。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.05-0.1:1-1.2。
进一步的，上述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述氨水的质量分数为30％。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明公开的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，工艺简单高效，制得的聚酯纤维表面光滑，截面规整均一，具有低结晶和高取向结构，具有优良的抗菌性、高收缩性和耐洗涤性，具有良好的使用性能，应用前景广泛；
(2)本发明公开的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，先采用原位聚合法来提高聚酯纤维的抗菌性能，解决了现有技术中熔融共混法中由于无机纳米抗菌剂粒子和聚酯之间结合力弱导致造成相分离的技术问题，在高聚物聚合阶段引入无机纳米抗菌剂粒子，能够提高无机纳米抗菌剂的分散性，同时对于聚合物本身的影响低，可获得低添加量，高抗菌性能的优点，消除了相分离现象，从而使得无机纳米抗菌剂粒子均匀地分散到聚酯基体中，得到抗菌性能优良的改性聚酯切片；
(3)本发明公开的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，采用物理改性法来提高聚酯纤维的高收缩性能，在纺丝阶段，通过改变处理工艺参数来实现聚酯纤维高收缩，成本低，效果好，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺。
实施例1
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：
1.制备悬浮液：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成10wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；
2.制备浆液：将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠；
3.加压酯化反应：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为235℃，反应时间为2-3h；
4.常压酯化反应：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min；
5.低真空缩聚反应：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa；
6.高真空缩聚反应：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束；
7.改性聚酯切片：经出料、切粒，得到改性聚酯切片，将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
其中，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.06：1.2；所述氨水的质量分数为30％；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
实施例2
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：
1.制备悬浮液：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成12wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；
2.制备浆液：将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠；
3.加压酯化反应：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为232℃，反应时间为2-3h；
4.常压酯化反应：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min；
5.低真空缩聚反应：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa；
6.高真空缩聚反应：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束；
7.改性聚酯切片：经出料、切粒，得到改性聚酯切片，将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
其中，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.1:1；所述氨水的质量分数为30％；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
实施例3
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：
1.制备悬浮液：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成13wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；
2.制备浆液：将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠；
3.加压酯化反应：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为240℃，反应时间为2-3h；
4.常压酯化反应：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min；
5.低真空缩聚反应：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa；
6.高真空缩聚反应：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束；
7.改性聚酯切片：经出料、切粒，得到改性聚酯切片，将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
其中，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.1:1；所述氨水的质量分数为30％；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
实施例4
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：
1.制备悬浮液：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成14wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；
2.制备浆液：将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠；
3.加压酯化反应：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为235℃，反应时间为2-3h；
4.常压酯化反应：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min；
5.低真空缩聚反应：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa；
6.高真空缩聚反应：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束；
7.改性聚酯切片：经出料、切粒，得到改性聚酯切片，将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
其中，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1.0:0.06:1.0；所述氨水的质量分数为30％；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
实施例5
(1)干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃温度下干燥12h，取出；
(2)改性聚酯切片的制备：
1.制备悬浮液：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成15wt％的浆液，超声分散1h，得到悬浮液；
2.制备浆液：将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠。
3.加压酯化反应：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为240℃，反应时间为2-3h；
4.常压酯化反应：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30-35min；
5.低真空缩聚反应：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至260℃，反应50-60min，将反应釜中压力降至100Pa；
6.高真空缩聚反应：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在50Pa左右，体系温度逐渐升高至280℃，当缩聚电流为到0.6A/100r，高真空缩聚反应结束；
7.改性聚酯切片：经出料、切粒，得到改性聚酯切片，将改性聚酯切片先在110℃真空干燥5h，再通过真空转鼓干燥箱在135℃下干燥24h。
(3)纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
其中，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
(1)取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.08:1.1；所述氨水的质量分数为30％；
(2)将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
(3)将上述干凝胶置于空气气氛中在600℃温度下进行煅烧2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
效果验证：
根据本发明所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，得到的实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的抗菌高收缩性聚酯纤维，对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的抗菌高收缩性聚酯纤维进行性能测试，数据见表1、2、3。
抗菌测试：采用振荡法对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的抗菌高收缩性聚酯纤维进行定量测试，数据见表1。
抗菌效果耐洗性测试：对于抗菌高收缩性聚酯纤维，纤维的耐洗涤性能是一个重要指标。对抗菌高收缩性聚酯纤维进行洗涤数次后纤维进行抗菌测试，数据见表2。
收缩性能测试：热收缩率分为沸水热收缩率和干热收缩率。(1)沸水热收缩率测试：测试收缩前在预加张力下纤维的初始长度为L0，沸水温度为100℃，沸水浴30min后取出纤维，在60℃的烘箱中干燥半小时后取出在预加张力下测试得到收缩后纤维的长度为L1；(2)干热收缩率测试：测试收缩前预加张力下纤维的初始长度为L3，干热温度为120℃，干热处理30min后，自然冷却30min，在预加张力下测试达到干热收缩后的长度L4。根据纤维热收缩的公式可以得到沸水热收缩率和干热收缩率；(3)经时稳定性测试：将纤维在常温条件下放置30天，观察其干热收缩率和沸水热收缩率的变化。数据见表3。
表1
Figure BDA0002435040100000181
根据GB 20944.3-2008-T可知，当纤维或者织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率>70％时可以评价纤维或织物具有抗菌效果，本发明所述的抗菌高收缩性聚酯纤维具有优良的抗菌性。
表2
Figure BDA0002435040100000182
Figure BDA0002435040100000191
随着洗涤次数的增加，抗菌高收缩性聚酯纤维的抑菌率略有下降，但是仍然具有较好的抗菌效果。
表3
Figure BDA0002435040100000192
热收缩率的大小是评判抗菌高收缩性聚酯纤维收缩性能高低最重要的标准。热收缩率与纤维内部结构有关，改变纤维中晶区与非晶区比例，制得纤维中晶区比例越小，纤维的热收缩率越高。将所述抗菌高收缩性聚酯纤维与常规纤维或低收缩纤维混纺，就可以得到有不同的结构纱线或产品，根据混纺中纤维内外转移的规律，较长的纤维向纱的内层转移，有利于增加产品的手感，具有质轻丰厚的优点。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）干燥：将无机纳米抗菌剂放置在真空烘箱中，在80℃ 温度下干燥 12 h，取出；
（2）改性聚酯切片的制备：将上述无机纳米抗菌剂分散在乙二醇中，配置成 10-15wt%的浆液，超声分散 1 h，得到悬浮液；将对苯二甲酸、乙二醇进行混合搅拌，在搅拌过程中添加催化剂、热稳定剂、防醚剂，拌至均匀后得到浆液；将所述浆液投入反应釜内进行加压酯化反应，反应时间为2-3h；反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液进行常压酯化反应, 反应时间为30-35min；反应结束后，反应釜升高温度至 260℃，开始低真空缩聚反应；反应结束后，进行高真空缩聚反应，当缩聚电流为到 0.6 A/100r，高真空缩聚反应结束，经出料、切粒和干燥工序，得到改性聚酯切片；
（3) 纺丝：采用螺杆纺丝机对所述改性聚酯切片进行熔融纺丝，得到初生纤维；所述螺杆纺丝机的各区温度为一区295℃，二区300℃，三区305℃，四区310℃，法兰区310℃，箱体320℃，甬道315℃；所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的速度依次为282m/min、550m/min和560m/min，所述卷绕辊1、卷绕辊2、卷绕辊3的温度依次为60℃、60℃和110℃；将得到的初生纤维在平行牵伸机上进行牵伸，得到所述抗菌高收缩性聚酯纤维；所述平行牵伸机的热辊温度为80℃，热定型温度为140℃，牵伸倍数为2倍。
2.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.2；所述催化剂为S-PT的锑有机螯合物，所述热稳定剂为磷酸三甲酯，所述防醚剂为无水乙酸钠。
3.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的加压酯化反应，具体包括如下步骤：将所述浆液投入反应釜内，多次充放氮气，排尽反应釜中的空气，最后冲入0.2 MPa的氮气作为保护气体；反应釜内酯化温度设置为230-240℃。
4.根据权利要求3所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的常压酯化反应，具体包括如下步骤：加压酯化反应结束后，向反应釜内加入所述悬浮液，进入常压酯化阶段，常压酯化时间为30min。
5.根据权利要求4所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的低真空缩聚反应，具体包括如下步骤：常压酯化反应结束后，反应釜逐渐升高温度至 260℃，反应50-60min ，将反应釜中压力降至 100 Pa。
6.根据权利要求5所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的高真空缩聚反应，具体包括如下步骤：低真空缩聚反应结束后，将反应釜中压力控制在 50Pa 左右，体系温度逐渐升高至 280 ℃，直至高真空缩聚反应结束。
7.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述步骤（2）中的干燥工序，具体包括如下步骤：将改性聚酯切片先在 110℃真空干燥 5 h ，再通过真空转鼓干燥箱在 135 ℃下干燥 24 h。
8.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述无机纳米抗菌剂的制备，包括如下步骤：
（1）取硝酸锌和硝酸铜溶于蒸馏水中，搅拌至透明溶液，再加入柠檬酸继续搅拌至充分溶解，滴加氨水调节pH至8-9，在80℃恒温水浴，蒸发水分后，得到湿凝胶；
（2）将上述湿凝胶放置在真空干燥箱内干燥 24h，所述真空干燥箱温度设置为80℃，直至湿凝胶恒重，得到干凝胶；
（3）将上述干凝胶置于空气气氛中 在600 ℃ 温度下进行煅烧
2h，自然冷却至室温，研磨后，得到所述无机纳米抗菌剂。
9.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述硝酸锌、硝酸铜、柠檬酸的摩尔比为1:0.05-0.1:1-1.2。
10.根据权利要求1所述的抗菌高收缩性聚酯纤维的制备工艺，所述氨水的质量分数为30%。
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