CN112267159B - 一种聚乙烯功能纤维、织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学纤维技术领域，更具体地，本发明提供了一种聚乙烯功能纤维、织物及其制备方法。本发明第一方面提供一种聚乙烯功能纤维，按重量份计，制备原料包括20～80份UHMWPE粉末、8～20份改性剂、0.5～5份阳离子单体、0.05～0.1份引发剂、10～20份抗菌剂、50～200份溶剂。应用于织物上，可赋予其优异的抗菌、抗病毒性能，达到对大肠杆菌、黄色葡萄球菌、白色念珠菌及其流感病毒的抑菌率达80％以上，对COVID‑19病毒以及甲型流感病毒H3N2的抗病毒活性率达99％以上，抗菌抗病毒效果极佳；与此同时还可使得织物具有优异的耐磨和防水性能，应用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及化学纤维技术领域，更具体地，本发明提供了一种聚乙烯功能纤维、织物及其制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因其高分子线性结构带来高强、高模、高导热率的特点，将其作为纤维用于纺织领域，制备成性能优良的面料成为研究者们感兴趣的研究方向。随着人们认识的进步和人们生活水平的提高，人们对面料织物的性能要求越来越高。在保证UHMWPE性能的同时，研发一款耐磨、防水、抗菌、抗病毒的UHMWPE纤维面料成为一些研究者们的研究重点。
但是在研究过程中发现，UHMWPE因为分子量较大、分子链间的缠结，导致分子粘度较大，加工复杂，尤其作为纤维用于纺织领域，纤维原液的可纺性成为最需解决的问题。现阶段人们常采用添加助剂的形式增强UHMWPE的流动性和加工性能，但是在提高UHMWPE流动性的同时降低了其本身的优异性能。另外，由于UHMWPE纤维具有低的表面能和表面张力、高的结晶度，即使在纺丝前通过添加的方式将小分子抑菌剂加入UHMWPE原丝，后续生产中小分子抑菌剂亦会向纤维表面迁移而快速流失。而大量添加抑菌剂会导致UHMWPE纤维的性能显著下降，或因团聚而产生的大尺寸颗粒更会成为纤维的缺陷结构，使得制备得到的织物耐磨性、防水性下降，因此如何获得具有较佳抑菌、抗病毒、耐磨且具有防水功能的UHMWPE纤维、织物成为本领域亟待解决的难题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种聚乙烯功能纤维，按重量份计，制备原料包括20～80份UHMWPE粉末、8～20份改性剂、0.5～5份阳离子单体、0.05～0.1份引发剂、10～20份抗菌剂、50～200份溶剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述制备原料还包括有机硅；所述有机硅和抗菌剂的质量比为(0.05～0.2)：1。
作为本发明的一种优选技术方案，按重量份计，所述制备原料还包括0.5～2 份碳纳米管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述抗菌剂为纳米无机抗菌剂，包括纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛。
作为本发明的一种优选技术方案，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为(1.8～3)：1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述纳米氧化硅载银抗菌剂的银含量为 3～5wt％，粒径为8～12nm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛，粒径为25～40nm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述有机硅选自3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷、丁基三甲氧基硅烷、环己基甲基二乙氧基硅烷、甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
本发明的第二方面提供了一种织物，制备原料包括所述的聚乙烯功能纤维。
本发明的第三方面提供了所述一种织物的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
将所述的聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，交错均匀排列，纺织后即得。
有益效果：
1、本发明在聚乙烯功能纤维制备过程中选择特定抗菌剂并控制其含量，与体系中的有机硅等组分相互作用，又进一步加入改性处理过的碳纳米管，应用于织物上，可赋予其优异的抗菌、抗病毒性能，达到对大肠杆菌、黄色葡萄球菌、白色念珠菌及其流感病毒的抑菌率达80％以上，对COVID-19病毒以及甲型流感病毒H3N2的抗病毒活性率达99％以上，抗菌抗病毒效果极佳；与此同时还可使得织物具有优异的耐磨和防水性能，应用广泛；
2、在织物制备过程中，将聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，进一步控制不同的经纬向密度，有利于较好的提高布料的力学平衡性，从而纺织得到的织物耐磨性较好；两者的结合，也有利于提高织物的抑菌、抗菌、抗病毒性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中实施例1制备得到的聚乙烯功能纤维；
图2为本发明中实施例2制备得到的织物。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种聚乙烯功能纤维，按重量份计，制备原料包括20～80份UHMWPE粉末、8～20份改性剂、0.5～5份阳离子单体、0.05～0.1份引发剂、10～20份抗菌剂、50～200份溶剂。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，制备原料包括50份UHMWPE粉末、14份改性剂、2.5份阳离子单体、0.08份引发剂、15份抗菌剂、120份溶剂。
在一种更优选的实施方式中，所述制备原料还包括有机硅；所述有机硅和抗菌剂的质量比为(0.05～0.2)：1；更优选的，所述有机硅和抗菌剂的质量比为0.1： 1。
在一种更优选的实施方式中，按重量份计，所述制备原料还包括0.5～2份碳纳米管；更优选的，按重量份计，所述制备原料还包括1份碳纳米管。
UHMWPE粉末
本发明所述UHMWPE是超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weightpolyethylene的简称，是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。分子式：—(—CH2-CH2—)—n—，是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，分子量高达150万以上，具有较好的耐磨性、自润滑性、抗冲击性、耐腐蚀性等。
本发明所述UHMWPE粉末可通过市售购买得到，包括但不限于购买自美国塞拉尼斯GUR 4120。
改性剂
在一种实施方式中，所述改性剂选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述改性剂为丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
在一种更优选的实施方式中，所述丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1：(3～4)；更优选的，所述丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1：3.5。
阳离子单体
在一种实施方式中，所述阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
引发剂
在一种实施方式中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵中的任一种。
在一种优选的实施方式中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
UHMWPE因其高分子线性结构带来的超强的耐磨性、化学稳定性、高强度、自润滑性等性能成为研究者们感兴趣的研究方向。但是在研究过程中发现， UHMWPE因为分子量较大、分子链间的缠结，导致分子粘度较大，加工复杂，尤其作为纤维用于纺织领域，纤维原液的可纺性成为最需解决的问题。现阶段人们常采用添加助剂的形式增强UHMWPE的流动性和加工性能，但是在提高 UHMWPE流动性的同时降低了其本身的优异性能。
本申请中，申请人经过大量创造性实验探究得到，将甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵对UHMWPE改性，可以在具有较高化学稳定性的UHMWPE链上引入活性基团，改变了原有UHMWPE分子表面光滑的结构，在本反应体系中，会形成羧基氧负离子进攻位阻小的碳，并导致环氧基开环，形成酯基醇氧负离子，再夺取另一分子羧酸的氢得到电中性产物，并产生羧基氧负离子继续反应，改变了UHMWPE的化学稳定性，在冻胶纺丝的过程中可以制备成高量浓度12～15％的溶液，实现可纺性，并且经过本申请改性得到的纤维具有较高的强度，制备得到的织物耐磨性更好。
抗菌剂
本发明所述抗菌剂是指一类用来防治各类病源微生物的药剂。
在一种实施方式中，所述抗菌剂选自天然抗菌剂、无机抗菌剂、有机抗菌剂的一种或多种组合。
作为天然抗菌剂的实例，包括但不限于：甲壳素提取物、芥末提取物、蓖麻油提取物、山葵提取物。
作为无机抗菌剂的实例，包括但不限于：氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、氧化硅。
作为有机抗菌剂的实例，包括但不限于：季铵盐类化合物、酰基苯胺类化合物、咪唑类化合物、噻唑类化合物、异噻唑酮衍生物。
在一种优选的实施方式中，所述抗菌剂为纳米无机抗菌剂。
在一种更优选的实施方式中，所述抗菌剂包括纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为(1.8～3)：1；更优选的，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为(2～2.6)：1；更优选的，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为2.3：1。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米氧化硅载银抗菌剂的银含量为 3～5wt％，粒径为8～12nm；更优选的，所述纳米氧化硅载银抗菌剂的银含量为3.5～4.5wt％，粒径为9～11nm。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛，粒径为25～40nm；优选的，所述金红石型纳米二氧化钛的粒径为25～35nm。
在一种更优选的实施方式中，所述纳米氧化硅载银抗菌剂购买自上海钛颜实业有限公司的JR-S07；所述金红石型纳米二氧化钛购买自上海钛颜实业有限公司的VK-T25。
为提高织物的抗菌、抗病毒性，选择加入一些纳米抗菌抗病毒粒子，申请人在实验中意外发现，当选择同时加入包括纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的抗菌剂时，不仅提高了织物的抗菌、抗病毒性，也改善了织物的耐磨、防水性能。这可能是因为纳米氧化硅载银抗菌剂中的银离子从氧化硅载体中溶出后，会与细菌、霉菌细胞或病毒中的-SH、-NH2、-COOH等反应，与细胞体内的蛋白质发生作用，阻碍其合成的进行和能量来源，会影响到细菌的生长繁殖。当菌体被银离子杀灭后，银离子从细菌尸体中游离出来，又会与其它细菌接触作用，使得银型抗菌剂抗菌性更持久，效果更为优异，尤其是选择银含量为3～5wt％，粒径为8～12nm的纳米氧化硅载银抗菌剂时，可达到在体系中分散性和抗菌、抗病毒性的最佳效果；其中的纳米二氧化钛尤其是选择粒径为25～40nm的金红石型纳米二氧化钛，受光激发的电子、空穴从体内迁移到表面，时间极短，光生电子与空穴的复合则在纳秒量级，能很快迁移到表面，攻击细菌有机体，起到相应的抗菌作用，两者相互协同可多方面杀菌、抗病毒，从而使得织物的抗菌、抗病毒性得到大幅度提高；其中的纳米氧化硅载银抗菌剂和金红石型纳米二氧化钛，由于其含有的疏水基团以及与体系中的其他组分相互作用，有利于使得织物的耐磨性和防水性更好。
申请人发现当在体系中纳米氧化硅载银抗菌剂加入过多时，制备得到的织物易出现耐磨性下降的情况，这可能是因为纳米氧化硅载银抗菌剂加入过多时，分散性降低，会使得聚乙烯功能纤维上纳米氧化硅载银抗菌剂存在局部过多或过少的情况，在外界条件作用下，耐磨性下降；而当控制纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为(1.8～3)：1，可避免上述问题的出现。
溶剂
在一种实施方式中，所述的溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯丙烷中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述溶剂为丙酮。
有机硅
在一种实施方式中，所述有机硅选自3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷、丁基三甲氧基硅烷、环己基甲基二乙氧基硅烷、甲基(3,3,3-三氟丙基)二乙氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述有机硅包括3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷(CAS：102056-64-4)、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CAS：101947-16-4) 以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷(CAS：105566-68-5)。
在一种更优选的实施方式中，所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为(0.1～0.8)：1：(1～3)；更优选的，所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为(0.3～0.6)：1：(1.5～2)；更优选的，所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为0.4：1：1.7。
在织物使用过程中，申请人发现很容易出现织物不同地方耐磨性差异较大的问题，而当在体系中进一步加入包括3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的有机硅，并控制3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为(0.1～0.8)：1：(1～3)，可使得上述问题得到解决，并进一步提高了其防水性，这可能是因为其中含有的氟基、环烷基、、长碳链等可以与体系中的其它组分尤其是纳米氧化硅载银抗菌剂形成较强的作用力，提高其在体系中的分散均匀性以及有利于在纤维中形成更为复杂的交联网络，从而使织物的耐磨和防水性能进一步提高。
碳纳米管
在一种实施方式中，所述碳纳米管为多巴胺改性碳纳米管。
所述多巴胺改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取30～80mg碳纳米管于三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入质量分数为 98％的浓硫酸和质量分数为67％的浓硝酸，两者体积比为3：1，超声分散 60～90min，在60℃下，冷凝回流2～4h，然后将得到的反应物降温，洗涤至中性，干燥后，将得到的改性碳纳米管备用；
(2)取步骤(1)得到的改性碳纳米管40mg、多巴胺80mg、加入100毫升蒸馏水中，冰水浴0℃分散10～15min；
(3)将步骤(2)分散的改性碳纳米管置于20～30℃下，反应2h，过滤、干燥即得。
所述碳纳米管的长度为10～30μm，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的型号C139884。
申请人发现经过多巴胺改性的碳纳米管可以保证碳纳米管良好的分散性能，在体系中可带来更为优异的抗菌、抗病毒效果。并且也改善了织物的耐磨性能，这可能是因为将改性后的碳纳米管加入UHMWPE体系，碳纳米管与体系中大分子链产生相互吸附作用，掺杂于分子中间起到了储能作用，在分子链受到高温作用的时候，大分子链的运动比较容易，但是因为碳纳米管的吸附和包裹在碳纳米管上多巴胺与分子链之间的作用力，增加了分子链的运动阻力，降低了大分子链之间的滑移；另一方面，储存于分子内部的碳纳米管粒子掺杂于分子链间增强了分子链抵抗外界应力的能力，就使得纤维蠕变过程中各种形式的形变都有所减小，制备了具有合适的蠕变性能的抗菌、抗病毒纤维，使其制备得到的织物耐磨性更好。
本发明所述一种聚乙烯功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将UHMWPE粉末、改性剂、阳离子单体、引发剂、溶剂加入烧瓶中，搅拌反应，抽滤，洗涤，干燥后得改性UHMWPE粉末；
(2)将改性碳纳米管、抗菌剂、有机硅加入溶剂中，然后加入改性UHMWPE 粉末，搅拌反应，抽滤，洗涤，过滤，干燥后得复合UHMWPE粉末；
(3)将步骤(2)得到的复合UHMWPE粉末溶于纺丝溶剂，搅拌后得纺丝液，加入到双螺杆挤出机内，溶胀，溶解，制备成UHMWPE冻胶原丝；
(4)将制备的冻胶原丝静置后进行萃取、干燥、热牵伸得聚乙烯功能纤维。
在一种优选的实施方式中，所述一种聚乙烯功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将UHMWPE粉末、改性剂、阳离子单体、引发剂、溶剂加入烧瓶中，在20～30℃搅拌反应36～72h，抽滤，蒸馏水洗涤，干燥后得改性 UHMWPE粉末；
(2)将改性碳纳米管、抗菌剂、有机硅加入溶剂中，然后加入改性UHMWPE 粉末，搅拌反应1～2.5h，抽滤，用氢氧化钠洗涤至pH值为8～8.5，再用无水乙醇冲洗，过滤，干燥后得复合UHMWPE粉末；
(3)将步骤(2)得到的复合UHMWPE粉末溶于纺丝溶剂，搅拌后得纺丝液，然后加入双螺杆挤出机内，在双螺杆挤出机中溶胀、溶解，制备成UHMWPE 冻胶原丝；
(4)将制备的冻胶原丝静置1～2天后取出加入烧杯中，萃取，将萃取后的冻胶原丝干燥，通过热拉伸仪制备成聚乙烯功能纤维。
在一种更优选的实施方式中，所述一种聚乙烯功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将UHMWPE粉末、改性剂、阳离子单体、引发剂、溶剂加入烧瓶中，在25℃搅拌反应72h，抽滤，蒸馏水洗涤，干燥后得改性UHMWPE 粉末；
(2)将改性碳纳米管、抗菌剂、有机硅加入溶剂中，然后加入改性UHMWPE 粉末，搅拌反应1.5h，抽滤，用氢氧化钠洗涤至pH值为8，再用无水乙醇冲洗，过滤，干燥后得复合UHMWPE粉末；
(3)将步骤(2)得到的复合UHMWPE粉末溶于纺丝溶剂，搅拌后得15wt％的纺丝液，然后加入双螺杆挤出机内，在双螺杆挤出机中溶胀、溶解，制备成 UHMWPE冻胶原丝；
(4)将制备的冻胶原丝静置1天后取出加入烧杯中，萃取，将萃取后的冻胶原丝干燥，通过热拉伸仪制备成聚乙烯功能纤维。
在一种实施方式中，所述步骤(1)和步骤(2)中的溶剂分别是溶剂总质量的1/2。
在一种实施方式中，所述步骤(2)中的纺丝溶剂选自矿物油煤油、白油中的至少一种；优选的，按重量份计，所述步骤(2)中的纺丝溶剂为200～500份白油，购买自苏州禾森特种油品有限公司的型号5#白油。
本发明第二个方面提供了一种织物，制备原料包括所述的聚乙烯功能纤维。
本发明第三个方面提供了一种织物的制备方法，包括以下步骤：
将所述的聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，交错均匀排列，纺织后即得。
在一种实施方式中，所述表经纱和里经纱的经向密度为160～170根/英寸，纬向密度为100～110根/英寸。
在一种优选的实施方式中，所述表经纱和里经纱的经向密度为165根/英寸，纬向密度为105根/英寸。
所述亚麻纤维可通过市售购买得到，包括但不限于购买自桐乡市三上梅香纺织有限公司。
本申请将聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，限制表经纱和里经纱的经向密度为160～170根/英寸，纬向密度为100～110根/英寸，可以形成经支持面织物，有利于形成高孔隙率织物，在湿热天气下可以有效降低纤维彼此间的粘连，透气性较好，合适的经纬向密度也有利于较好的提高布料的力学平衡性，即经向伸长率与纬向的伸长率保持一致，不会出现较大差别，从而避免布料在撕拉过程因着力点受力不均而破裂，从而纺织得到的织物耐磨性较好。另外，聚乙烯功能纤维和亚麻纤维都是优良的抗菌纤维，两者的结合，有利于提高织物的抑菌、抗菌、抗病毒性能。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种聚乙烯功能纤维如图1所示，按重量份计，制备原料包括50份UHMWPE粉末、14份改性剂、2.5份阳离子单体、0.08份引发剂、15份抗菌剂、120份溶剂。
所述制备原料还包括有机硅；所述有机硅和抗菌剂的质量比为0.1：1。
按重量份计，所述制备原料还包括1份碳纳米管。
所述UHMWPE粉末购买自美国塞拉尼斯GUR 4120。
所述改性剂为丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比为1：3.5。
所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述抗菌剂包括纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛；所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为2.3：1。
所述纳米氧化硅载银抗菌剂购买自上海钛颜实业有限公司的JR-S07；所述金红石型纳米二氧化钛购买自上海钛颜实业有限公司的VK-T25。
所述溶剂为丙酮。
所述有机硅包括3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷(CAS：102056-64-4)、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CAS：101947-16-4)以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷(CAS：105566-68-5)；所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为0.4：1：1.7。
所述碳纳米管为多巴胺改性碳纳米管。
所述多巴胺改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取40mg碳纳米管于三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为67％的浓硝酸，两者体积比为3：1，超声分散60min，在60℃下，冷凝回流2h，然后将得到的反应物降温，洗涤至中性，干燥后，将得到的改性碳纳米管备用；
(2)取步骤(1)得到的改性碳纳米管40mg、多巴胺80mg、加入100毫升蒸馏水中，冰水浴0℃分散15min；
(3)将步骤(2)分散的改性碳纳米管置于25℃下，反应2h，过滤、干燥即得。
所述碳纳米管购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的型号C139884。
所述一种聚乙烯功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份，将UHMWPE粉末、改性剂、阳离子单体、引发剂、60份溶剂加入烧瓶中，在25℃搅拌反应72h，抽滤，蒸馏水洗涤，干燥后得改性 UHMWPE粉末；
(2)将改性碳纳米管、抗菌剂、有机硅加入60份溶剂中，然后加入改性 UHMWPE粉末，搅拌反应1.5h，抽滤，用氢氧化钠洗涤至pH值为8，再用无水乙醇冲洗，过滤，干燥后得复合UHMWPE粉末；
(3)将步骤(2)得到的复合UHMWPE粉末溶于纺丝溶剂，搅拌后得15wt％的纺丝液，然后加入双螺杆挤出机内，在双螺杆挤出机中溶胀、溶解，制备成 UHMWPE冻胶原丝；
(4)将制备的冻胶原丝静置1天后取出加入烧杯中，萃取，将萃取后的冻胶原丝干燥，通过热拉伸仪制备成聚乙烯功能纤维。
按重量份计，所述步骤(2)中的纺丝溶剂为280份白油；所述白油购买自苏州禾森特种油品有限公司的型号5#白油。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种织物如图2所示，制备原料包括实施例1制备得到的聚乙烯功能纤维。
所述一种织物的制备方法，包括以下步骤：
将实施例1制备得到的聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，交错均匀排列，纺织后即得。
所述表经纱和里经纱的经向密度为165根/英寸，纬向密度为105根/英寸。
所述亚麻纤维购买自桐乡市三上梅香纺织有限公司。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为1.8：1。
实施例4
本发明的实施例4提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为3：1。
实施例5
本发明的实施例5提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，无纳米氧化硅载银抗菌剂。
实施例6
本发明的实施例6提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，无纳米二氧化钛。
实施例7
本发明的实施例7提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述纳米氧化硅载银抗菌剂替换为纳米二氧化钛载银抗菌剂，购买自上海钛颜实业有限公司。
实施例8
本发明的实施例8提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述锐钛型纳米二氧化钛购买自上海钛颜实业有限公司的VK-T15。
实施例9
本发明的实施例9提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述锐钛型纳米二氧化钛购买自上海钛颜实业有限公司的VK-T60。
实施例10
本发明的实施例10提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述纳米二氧化钛购买自上海钛颜实业有限公司的VK-T25H。
实施例11
本发明的实施例11提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为0.1：1：1。
实施例12
本发明的实施例12提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为0.8：1：3。
实施例13
本发明的实施例13提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，无3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷。
实施例14
本发明的实施例14提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，无1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷。
实施例15
本发明的实施例15提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，无无1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷。
实施例16
本发明的实施例16提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述碳纳米管不经过改性处理。
实施例17
本发明的实施例17提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述碳纳米管为改性碳纳米管，其制备方法包括以下步骤：称取40mg 碳纳米管于三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为67％的浓硝酸，两者体积比为3：1，超声分散60min，在60℃下，冷凝回流2h，然后将得到的反应物降温，洗涤至中性，干燥后，将得到的改性碳纳米管备用。
实施例18
本发明的实施例18提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述表经纱和里经纱的经向密度为105根/英寸，纬向密度为165根/英寸。
实施例19
本发明的实施例19提供了一种织物，其具体实施方式同实施例2，不同之处在于，所述的聚乙烯功能纤维作为里经纱和纬纱，亚麻纤维作为表经纱。
性能测试
将实施例1制备得到的聚乙烯功能纤维作为试样，参照ISO18184:2019 TextilesDetermination of antiviral进行抗病毒活性(COVID-19)测试，试验次数 3次，测试结果如表1所示。
表1
将实施例2制备得到的织物作为抗菌试样，参照GB/T20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价进第3部分：振荡法，进行抗菌性能(大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC6538、白色念珠菌ATCC10231)测试，测试结果如表2 所示。
表2
将实施例2制备得到的织物维作为试样，参照ISO18184:2014(E)进行抗病毒活性测试，试验次数3次，测试结果如表3所示。
表3
将实施例3～10、16～19制备得到的织物作为抗菌试样，参照 GB/T20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价进第3部分：振荡法，进行大肠杆菌 ATCC 25922的测试，其中，抑菌率≥99％的记为A；抑菌率在90～99％(包括90％) 的记为B；抑菌率在80～90％的记为C；抑菌率在≤80％的记为D。
将实施例3～10、16～19制备得到的织物维作为试样，参照ISO18184:2014(E) 进行抗病毒活性测试，其中，抗病毒活性率≥99％的记为A；抗病毒活性率在 90～99％(包括90％)的记为B；抗病毒活性率在80～90％的记为C；抗病毒活性率在≤80％的记为D。
将实施例2～19制备得到的织物维作为试样，参照GB/T21196.2-2007纺织品马丁代尔发织物耐磨性的测定第2部分：试样破损的测定，进行吸水率和耐磨性的测试；其中，耐磨次数＞500的记为A；耐磨次数在300～500的记为B；耐磨次数在＜300的记为C。
将实施例2～15制备得到的织物维作为试样，参照GB/T21655.1-2008纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法；其中，吸水率≤60％的记为A；吸水率在60～80％的记为B；吸水率在≥80％的记为C。
表4
| 抑菌率 | 抗病毒活性率 | 耐磨性 | 吸水率 | |
| 实施例2 | A | A | A | A |
| 实施例3 | A | A | A | A |
| 实施例4 | B | B | B | B |
| 实施例5 | B | B | B | B |
| 实施例6 | D | D | C | C |
| 实施例7 | C | C | B | B |
| 实施例8 | C | C | C | B |
| 实施例9 | B | B | B | B |
| 实施例10 | B | B | B | B |
表5
| 耐磨性 | 吸水率 | |
| 实施例11 | B | B |
| 实施例12 | B | B |
| 实施例13 | C | B |
| 实施例14 | B | C |
| 实施例15 | C | B |
表6
| 抑菌率 | 抗病毒活性率 | 耐磨性 | |
| 实施例16 | C | C | C |
| 实施例17 | B | B | B |
| 实施例18 | A | A | B |
| 实施例19 | A | A | C |
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (2)
1.一种聚乙烯功能纤维，其特征在于，按重量份计，制备原料包括20~80份UHMWPE粉末、8~20份改性剂、0.5~5份阳离子单体、0.05~0.1份引发剂、10~20份抗菌剂、50~200份溶剂；所述制备原料还包括有机硅；所述抗菌剂为纳米无机抗菌剂，包括纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛；所述纳米氧化硅载银抗菌剂和纳米二氧化钛的质量比为2.3：1；所述纳米氧化硅载银抗菌剂的银含量为3~5wt%，粒径为8~12nm；所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛，粒径为25~40nm；所述制备原料还包括0.5~2份碳纳米管；所述碳纳米管为多巴胺改性碳纳米管；所述碳纳米管长度为10~30μm；所述有机硅为3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷；所述3-(三乙氧基硅烷基)丙基环戊烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷以及1,8-二(三甲氧基硅烷基)辛烷的质量比为0.4：1：1.7；所述聚乙烯功能纤维作为织物的原料，所述的聚乙烯功能纤维作为表经纱和纬纱，亚麻纤维作为里经纱，交错均匀排列，纺织后即得；所述表经纱和里经纱的经向密度为165根/英寸，纬向密度为105根/英寸。
2.根据权利要求1所述一种聚乙烯功能纤维，其特征在于，所述有机硅和抗菌剂的质量比为（0.05~0.2）：1。
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