CN111676570A - 一种抗菌防渗透面料 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种抗菌防渗透面料，采用改性超高分子量聚乙烯纤维，改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法为：(1)预溶胀：超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯混合，搅拌，升温保温，得预溶胀液；(2)改性液制备：气相白炭黑、单壁碳纳米管、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯混合，搅拌，得改性液；(3)冻胶纺丝：将改性液和预溶胀液混合，搅拌，升温保温；双螺杆挤压，挤出，冷却凝固；将冻胶原丝和乙醇溶液混合，萃取溶剂，干燥；将冻胶丝高倍热拉伸，得改性超高分子量聚乙烯纤维，过程控温控量，具有抗菌防渗、增加润湿性的效果。

Description

一种抗菌防渗透面料
技术领域
本发明涉及一种抗菌防渗透面料。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，也称高强高模聚乙烯纤维，是指由相对分子量在100万以上的聚乙烯依次经过纺丝-萃取-干燥-超倍拉伸制成的高性能纤维。在现有技术中，制备超高分子量聚乙烯纤维通常使用冻胶纺丝技术，该项技术首先由荷兰的DSM公司发明。在冻胶纺丝技术中，通常使用相对分子量在100万以上的聚乙烯作为原料，将该原料与合适的溶剂混合溶胀得到的悬浮液作为纺丝原液，然后将该纺丝原液经螺杆挤出机的剪切、匀混、解缠，再经喷丝组件挤出成型获得初生冻胶丝，然后将初生冻胶丝进行后续的萃取、干燥和超倍拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
现有技术的不足之处在于，低表面能使它难于润湿，与聚合物基体界面黏结性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌防渗透面料，具有增加润湿性的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗菌防渗透面料，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，所述改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比107～112:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至88～93℃并保温55～65min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比10～15:6～9:3～5:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至120～126℃并保温50～65min，得到纺丝原液；120～126℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经280～287℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和70～95wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复2～3次，于80～90℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为120～127℃的热拉伸机上进行50～100倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
进一步的，(2)改性液制备包括以下步骤：将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比10～15:6～9:2～4:1～3:3～5:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液。
进一步的，所述改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比110:6:0.4:0.03:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至90℃并保温60min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比12:7:3:2:4:6:0.4:0.03:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
进一步的，(3)冻胶纺丝包括以下步骤：
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝、水、氯化铁和过碳酸钠按1:1:0.02:0.05混合，搅拌均匀后，升温至55℃并保温30min，去除溶剂，水洗3次，于85℃下干燥，得到二次处理后的冻胶丝；将二次处理后的冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
本发明技术效果主要体现在以下方面：UHMWPE大分子结构简单、高度有序，加之超倍拉伸产生的高结晶度和高取向度，结构致密，防渗透性佳；在预溶胀液中添加抗菌剂，使之进入UHMWPE，提高抗菌性；通过气相白炭黑、单壁碳纳米管、马来酸酐对UHMWPE改性处理，增加亲水基团，提高初生冻胶丝中的链缠结点的密度，增加了纤维表面粗糙度，提高纤维的力学性能与基体的界面结合强度，且在该冻胶纺丝过程中并未采用现有的十氢萘、矿物油、煤油的体系，改用正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和三乙酸甘油酯混合体系，达到同样溶胀并作为反应介质的目的，纺丝原液分散均匀，同时本申请的体系在后续除杂除溶残工艺简单较为经济，且获得的纤维产品强度CV值低，产品可控，反应过程中温度控制相对现有技术更为温和。
具体实施方式
实施例1：一种抗菌防渗透面料，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维(重均分子量3.5～4.5×106，非线性率＜5％，下同)为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比110:6:0.4:0.03:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至90℃并保温60min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比12:7:3:2:4:6:0.4:0.03:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
实施例2：一种抗菌防渗透面料，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比107:5:0.3:0.02:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至88℃并保温65min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比10:6:2:1:3:5:0.3:0.02:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至120℃并保温65min，得到纺丝原液；120℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经280℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和70wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复2次，于80℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为120℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
实施例3：一种抗菌防渗透面料，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比112:8:0.5:0.04:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至93℃并保温55min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比15:9:4:3:5:8:0.5:0.04:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至126℃并保温50min，得到纺丝原液；126℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经287℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和95wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于90℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为127℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
实施例4：一种抗菌防渗透面料，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，与实施例1的区别在于，(3)冻胶纺丝包括以下步骤：
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝、水、氯化铁和过碳酸钠按1:1:0.02:0.05混合，搅拌均匀后，升温至55℃并保温30min，去除溶剂，水洗3次，于85℃下干燥，得到二次处理后的冻胶丝；将二次处理后的冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
对比例1：一种抗菌防渗透面料，与实施例1的区别在于，
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比12:7:6:0.4:0.03:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液。
对比例2：一种抗菌防渗透面料，与实施例4的区别在于，氯化铁和过碳酸钠分别用氧化铁和过硫酸钠替代。
对纤维取样进行性能测试，每次取10个样，结果取平均值。
超高分子量聚乙烯纤维原料的冻胶纺丝：选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、煤油按质量比107:5混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至200℃并保温65min，得到预溶胀液；升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸。
强度和强度CV值参照GJB993-90，抗菌率测试参考GB/T20944.3-2008进行。溶剂残留采用气相-质谱仪测定。
纤维表面水接触角通过静态水接触角测试。
纤维层间剪切强度(ILSS)：选用环氧AG80树脂，制样和测试参照《GB 3357-1982单向纤维增强塑料层间剪切强度试验方法》测试得到。
表1纤维性能测试结果
Figure BDA0002598300840000071
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种抗菌防渗透面料，其特征是，经线和纬线均采用改性超高分子量聚乙烯纤维，所述改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比107～112:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至88～93℃并保温55～65min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比10～15:6～9:3～5:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至120～126℃并保温50～65min，得到纺丝原液；120～126℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经280～287℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和70～95wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复2～3次，于80～90℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为120～127℃的热拉伸机上进行50～100倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防渗透面料，其特征是，(2)改性液制备包括以下步骤：将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比10～15:6～9:2～4:1～3:3～5:5～8:0.3～0.5:0.02～0.04:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌防渗透面料，其特征是，所述改性超高分子量聚乙烯纤维的制备方法包括以下步骤：
(1)预溶胀
选用超高分子量聚乙烯纤维为原料，将超高分子量聚乙烯纤维原料、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比110:6:0.4:0.03:100混合，置于溶胀反应器中搅拌，升温至90℃并保温60min，得到预溶胀液；
(2)改性液制备
将气相白炭黑、单壁碳纳米管、微晶纤维素、交联聚维酮、马来酸酐、正丁醇、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、纳米银抗菌剂和三乙酸甘油酯按质量比12:7:3:2:4:6:0.4:0.03:100混合，置于反应罐中搅拌，分散均匀，得到改性液；
(3)冻胶纺丝
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌防渗透面料，其特征是，(3)冻胶纺丝包括以下步骤：
将改性液和预溶胀液按1:1混合，混合期间不断搅拌，混合后升温至125℃并保温60min，得到纺丝原液；125℃的纺丝原液下料至双螺杆挤出机内，经285℃的双螺杆挤压，经计量泵和喷丝组件喷定量挤出，先经过一段几厘米的空气浴，再进入凝固浴骤冷，纺丝原液快速凝固形成冻胶原丝；将冻胶原丝和85wt％乙醇溶液混合，萃取溶剂，重复3次，于85℃下干燥，得到冻胶丝；将冻胶丝、水、氯化铁和过碳酸钠按1:1:0.02:0.05混合，搅拌均匀后，升温至55℃并保温30min，去除溶剂，水洗3次，于85℃下干燥，得到二次处理后的冻胶丝；将二次处理后的冻胶丝在温度为125℃的热拉伸机上进行80倍的高倍热拉伸，得到改性超高分子量聚乙烯纤维。
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