CN113122958A - 一种长效低毒抗菌聚酯纤维 - Google Patents

一种长效低毒抗菌聚酯纤维 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种长效低毒抗菌聚酯纤维，所述抗菌聚酯纤维从外到内由皮层与芯层构成，所述的皮层由胍类抗菌剂接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，所述的芯层由普通聚酯纤维构成，不仅具有良好的抗菌能力，而且具有良好的耐性，长效保持抗菌性；较低的细胞毒性，对使用者友好。

Description

一种长效低毒抗菌聚酯纤维
技术领域
本技术方案属于服装材料技术领域，具体属于一种长效低毒抗菌聚酯纤维。
背景技术
聚酯在服用及产业领域都有着广阔的应用，是服用领域的主要的纤维种类。但是普通聚酯纤维不具有抗菌性，在人体穿着过程中，人体分泌的汗液及其他各类分泌物为成为纤维粘附细菌的营养源。因此，细菌在纺织品表面的滋生会引起臭味，甚至引起皮肤感染，对使用者健康不利。因此，抗菌聚酯纤维的开发有着极其重要的意义。
聚六亚甲基胍是一种环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，因其具有良好的杀菌效果，且无粘膜刺激性、腐蚀性、毒性、无色无味、环境污染。因此聚六亚甲基胍被广泛用于水产养殖、消毒湿巾、皮肤创面消毒剂、外阴洗液、公共场所的消毒灭菌等。也常用于纺织行业，通过简单的浸渍即可制备抗菌纺织品。聚六亚甲基双胍具有良好的水溶性，微量的水分使其含有的活性物质溶出，迅速杀灭细菌，达到抗菌、抗虫蛀、防霉的效果。但是，也正是因为聚六亚甲基双胍良好的水溶性，纺织品在洗涤后完全丧失抗菌性，不具有耐洗性和持久抗菌效果。传统的金属粒子/离子通过熔融共混纺丝可以使聚酯获得较高的抗菌效果和较好的耐久性，但是会有重金属累积带来的毒性问题。除此之外还有色彩问题，如以银为抗菌剂，氧化后纺织品会显黑色；以铜离子为抗菌剂的纺织品，本身会显绿色。
因此，市场对长效低毒抗菌聚酯具有强烈的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种长效低毒抗菌聚酯纤维，不仅具有良好的抗菌能力，而且具有良好的耐性，长效保持抗菌性；较低的细胞毒性，对使用者友好。
为了实现上述目的，本技术方案提供的技术方案为：提供的一种长效低毒抗菌聚酯纤维，所述抗菌聚酯纤维从外到内由皮层与芯层构成，所述的皮层由胍类抗菌剂接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，所述的芯层由普通聚酯纤维构成。
优选的，一种长效低毒抗菌聚酯纤维由如下步骤制备而成：
步骤1)、混合体系I的制备：将胍类抗菌剂和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系I，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合0.5-1.5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤2)、混合体系II的制备：将聚酯母粒和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系 II，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合3-5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤3)、混合体系Ⅲ的制备：将步骤1)的混合体系I和步骤2)的混合体系II充分混合得到混合体系Ⅲ，然后在40-50摄氏度、抽真空条件下，真空转鼓干燥箱内旋转混合干燥4-7h，混合干燥完成后立即将混合料用于抗菌功能母粒的制备，存放吸水后会影响后续母粒制备；
步骤4)、抗菌功能母粒的制备：将步骤3)的混合体系Ⅲ加入单螺杆挤出机后熔融共挤出造粒得到抗菌功能母粒；转速100-120转/分，分两个区段控温，靠近进料斗端温度控制在约50-55摄氏度，粒料出口端温度控制在约260-290摄氏度；
步骤5)、抗菌聚酯纤维的制备：将步骤4)制备得到的抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒通过复合纺丝机得到抗菌聚酯纤维，抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒分别从螺杆挤出机熔融挤出后，经过各自计量泵后经皮芯复合组件得到抗菌聚酯纤维。
接枝机理为：在加热条件下聚酯和抗菌剂烷基链上的C-H键断裂，产生自由基；然后抗菌剂和聚酯上的自由基位点相连接，实现抗菌剂在聚酯上的共价接枝。各混合体系一定充分混合均匀。乙二醇二甲基丙烯酸酯的加入对提高耐洗性有促进作用，但是乙二醇二甲基丙烯酸酯的沸点(约100摄氏度)和闪点都较低(约110摄氏度)。聚酯的熔融温度普遍高于220摄氏度，若混合不均匀在熔融温度下会有发烟现象。乙二醇二甲基丙烯酸酯的加入可以提高耐洗性的原因可能为：乙二醇二甲基丙烯酸酯所含双键在加热条件下可以更容易的产生自由基，进而提高了聚酯和抗菌剂烷基链上自由基的产生效率，使聚酯上抗菌剂的接枝效率。另一种原因可能是，聚酯和盐酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍、磷酸聚六亚甲基胍都是高分子聚合物，相互间发生反应的难度大。乙二醇二甲基丙烯酸酯作为一种在热作用下可以产生自由基的小分子物质，可以起到聚酯和聚胍之间桥梁的作用，提高反应效率。
优选的，所述的胍类抗菌剂为盐酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍、磷酸聚六亚甲基胍中的一种或几种。
优选的，所述胍类抗菌剂的含量在皮层中的质量含量在1.0～4.5％之间。
优选的，所述步骤5)中的挤出机内的熔融温度260-290摄氏度。
本技术方案的优点在于：(1)具有良好的耐洗性，使纤维具有长效抗菌性；胍类抗菌剂良好的生物相容性，使纤维具有低毒性。
(2)胍类抗菌剂良好的亲水性，在提高聚酯抗菌性的同时，也有利于提高聚酯纤维的亲水性，提高了穿着舒适性。
(2)胍类抗菌剂是通过接枝到聚酯纤维上起到抗菌作用的，因此只要聚酯纤维表面含有足量的抗菌位点就可以起到良好的抗菌效果。皮芯结构的设计，可以在保证抗菌性的同时，尽可能的减少抗菌剂的使用。
另一方面，在获取抗菌聚酯母粒的过程中，高温剪切作用下，会有部分聚酯链的断裂，对聚酯的强度也不利的影响。如果抗菌纤维完全由抗菌聚酯母粒纺制得到，纤维的强度也不能得到保证；皮芯结构的设计，因内部芯层为普通聚酯纤维，聚酯链未受到破坏，可以很好的保证了聚酯纤维的强度。。
具体实施方式
下面对本技术方案作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术方案的技术方案，而不能以此来限制本技术方案的保护范围。
实施例1：
一种长效低毒抗菌聚酯纤维，所述抗菌聚酯纤维从外到内由皮层与芯层构成，所述的皮层由胍类抗菌剂接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，所述的芯层由普通聚酯纤维构成，具体由如下步骤制备而成：
步骤1)、混合体系I的制备：将胍类抗菌剂和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系I，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合0.5-1.5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤2)、混合体系II的制备：将聚酯母粒和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系 II，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合3-5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤3)、混合体系Ⅲ的制备：将步骤1)的混合体系I和步骤2)的混合体系II充分混合得到混合体系Ⅲ，然后在40-50摄氏度、抽真空条件下，真空转鼓干燥箱内旋转混合干燥4-7h，混合干燥完成后立即将混合料用于抗菌功能母粒的制备，存放吸水后会影响后续母粒制备；
步骤4)、抗菌功能母粒的制备：将步骤3)的混合体系Ⅲ加入单螺杆挤出机后熔融共挤出造粒得到抗菌功能母粒；转速100-120转/分，分两个区段控温，靠近进料斗端温度控制在约50-55摄氏度，粒料出口端温度控制在约260-290摄氏度；
步骤5)、抗菌聚酯纤维的制备：将步骤4)制备得到的抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒通过复合纺丝机得到抗菌聚酯纤维，抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒分别从螺杆挤出机熔融挤出后，经过各自计量泵后经皮芯复合组件得到抗菌聚酯纤维。
所述的胍类抗菌剂为盐酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍、磷酸聚六亚甲基胍中的一种或几种。
所述胍类抗菌剂的含量在皮层中的质量含量在1.0～4.5％之间。
所述步骤5)中的挤出机内的熔融温度260-290摄氏度。
实施例2耐洗性测试
以下数据中，F0.5指皮层中胍类抗菌剂的质量比为0.5％；F1.0指纤维皮层抗菌剂的质量比为1.0％；F2.0指纤维皮层抗菌剂的质量比为2.0％；F4.0指纤维皮层抗菌剂的质量比为4.0％； F6.0指纤维皮层抗菌剂的质量比为6.0％。
表1.抗菌纤维的抗菌耐洗性检查
Figure BDA0002983070800000041
实施例3纤维浸出液的细胞存活率
表2.抗菌纤维的细胞相容性研究
Figure BDA0002983070800000042
Figure BDA0002983070800000051
实施例4不同抗菌剂接枝率聚酯纤维的水接触角
表3.抗菌纤维表面亲水性测试，其角度越小，表示亲水性越好
样品 空白对照 F0.5 F1.0 F2.0 F4.0 F6.0
接触角 129o 122o 114o 104o 98o 94o
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术方案所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术方案的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种长效低毒抗菌聚酯纤维，其特征在于，所述抗菌聚酯纤维从外到内由皮层与芯层构成，所述的皮层由胍类抗菌剂接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，所述的芯层由普通聚酯纤维构成。
2.根据权利要求1所述的一种长效低毒抗菌聚酯纤维，其特征在于，由如下步骤制备而成：
步骤1)、混合体系I的制备：将胍类抗菌剂和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系I，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合0.5-1.5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤2)、混合体系II的制备：将聚酯母粒和乙二醇二甲基丙烯酸酯共混形成混合体系II，然后在常温干燥条件下，转鼓干燥箱内在20-40转/分条件下旋转混合3-5h，混合均匀后干燥保存备用；
步骤3)、混合体系III的制备：将步骤1)的混合体系I和步骤2)的混合体系II充分混合得到混合体系III，然后在40-50摄氏度、抽真空条件下，真空转鼓干燥箱内旋转混合干燥4-7h，混合干燥完成后立即将混合料用于抗菌功能母粒的制备，存放吸水后会影响后续母粒制备；
步骤4)、抗菌功能母粒的制备：将步骤3)的混合体系III加入单螺杆挤出机后熔融共挤出造粒得到抗菌功能母粒；转速100-120转/分，分两个区段控温，靠近进料斗端温度控制在约50-55摄氏度，粒料出口端温度控制在约260-290摄氏度；
步骤5)、抗菌聚酯纤维的制备：将步骤4)制备得到的抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒通过复合纺丝机得到抗菌聚酯纤维，抗菌聚酯母粒和普通聚酯母粒分别从螺杆挤出机熔融挤出后，经过各自计量泵后经皮芯复合组件得到抗菌聚酯纤维。
3.根据权利要求1所述的一种长效低毒抗菌聚酯纤维，其特征在于：所述的胍类抗菌剂为盐酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍、磷酸聚六亚甲基胍中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种长效低毒抗菌聚酯纤维，其特征在于：所述胍类抗菌剂的含量在皮层中的质量含量在1.0～4.5％之间。
5.根据权利要求2所述的一种长效低毒抗菌聚酯纤维，其特征在于：所述步骤5)中的挤出机内的熔融温度260-290摄氏度。
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