CN113337912A - 一种具有抗菌性能的纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抗菌性能的纤维材料及其制备方法，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片120～200份、纳米银抗菌剂4.05～6.26份、改性石墨烯2.4～3.9份、纳米二氧化钛6.9～9.7份、次亚磷酸钠1.5～2.1份、紫外线吸收剂0.5～0.9份、硬脂酸锌8.4～12.5份、柠檬酸5.2～8.6份和抗静电剂0.3～0.8份。本发明纤维材料，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和念珠球菌具有优异的抗菌性能，同时在洗涤30次后，其抗菌性能依然保持良好，具有长时间的优异抗菌性能。
Description
技术领域
本发明属于纤维材料制备技术领域，具体涉及一种具有抗菌性能的纤维材料及其制备方法。
背景技术
纤维是纺织品的基本组成单元，决定着纺织品的各项功能特性。纤维是由连续或不连续的细丝组成的物质，被广泛应用于纺织、军事、环保、医药、建筑、生物等多个领域。纤维有天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维是自然存在的，又分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维；而化学纤维是经过化学处理加工制成，可分为人造纤维、合成纤维和无机纤维。涤纶的用途很广，大量用于制造衣着织物和工业制品。涤纶具有极优良的定形性能。涤纶纱线或织物经过定形后生成的平挺、蓬松形态或褶裥等，在使用中经多次洗涤，仍能经久不变。由于涤纶纤维具有上述优点，故纤维织物收到越来越多消费者的青睐。但是现有的涤纶纤维虽然本身的力学性能比较优良，但是其抗菌性能相对较差，不能有效地抑制微生物的繁殖。而微生物的繁殖不仅不利于穿着者的健康，而且也会对涤纶纤维织物造成一定程度上地损伤，从而缩短织物的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有抗菌性能的纤维材料，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片120～200份、纳米银抗菌剂4.05～6.26份、改性石墨烯2.4～3.9份、纳米二氧化钛6.9～9.7份、次亚磷酸钠1.5～2.1份、紫外线吸收剂0.5～0.9份、硬脂酸锌8.4～12.5份、柠檬酸5.2～8.6份和抗静电剂0.3～0.8份。
进一步地，所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至45～55℃，在搅拌过程中加入300～600u/g的吐温-80搅拌20～30min后在该温度下保温3～6h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为(0.2～0.3):(0.6～0.9):(1.8～2.6):(3.3～4.2)。
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌10～20min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为(0.22～0.36):(0.32～0.44)。
进一步地，所述紫外线吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、4，4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)、2-(2`-羟基-3`,5`-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的任意一种。
进一步地，所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于120～150℃下反应2～3h后过滤，干燥。
更进一步地，所述石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为(8～15):(1.8～3.5):(2.2～2.9):(2.1～3.2)。
进一步地，所述抗静电剂选自非离子型抗静电剂中的任意一种。
本发明的另一目的是提供一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在130～150℃下干燥2～4h后，按照上述配方进行称量。
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为285～295℃，侧吹风冷却温度26～29℃，测吹风速度为0.35～0.48m/s，卷绕纺丝速度为3100～3300m/min，牵伸倍率4.0～4.6。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中，采用PET聚酯切片、纳米银抗菌剂、改性石墨烯、纳米二氧化钛、次亚磷酸钠、紫外线吸收剂、硬脂酸锌、柠檬酸和抗静电剂制备得到一种纤维材料，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和念珠球菌具有优异的抗菌性能，同时在洗涤30次后，其抗菌性能依然保持良好，具有长时间的优异抗菌性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片120份、纳米银抗菌剂4.05份、改性石墨烯2.4份、纳米二氧化钛6.9份、次亚磷酸钠1.5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份、硬脂酸锌8.4份、柠檬酸5.2份和抗静电剂0.3份。
进一步地，所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至45℃，在搅拌过程中加入300u/g的吐温-80搅拌20～30min后在该温度下保温3～6h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为0.2:0.6:1.8:3.3。
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌10min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为0.22:0.32。
所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于120℃下反应2h后过滤，干燥；其中石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为8:1.8:2.2:2.1。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在130℃下干燥2h后，按照上述配方进行称量。
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为285℃，侧吹风冷却温度26℃，测吹风速度为0.35m/s，卷绕纺丝速度为3100m/min，牵伸倍率4.0。
实施例2
一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片200份、纳米银抗菌剂6.26份、改性石墨烯3.9份、纳米二氧化钛9.7份、次亚磷酸钠2.1份、4，4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)0.9份、硬脂酸锌12.5份、柠檬酸8.6份和抗静电剂0.8份。
进一步地，所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至55℃，在搅拌过程中加入600u/g的吐温-80搅拌30min后在该温度下保温6h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为0.3:0.9:2.6:4.2。
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌20min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为0.36:0.44。
所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于150℃下反应3h后过滤，干燥；其中石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为15:3.5:2.9:3.2。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在150℃下干燥4h后，按照上述配方进行称量。
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为295℃，侧吹风冷却温度29℃，测吹风速度为0.48m/s，卷绕纺丝速度为3300m/min，牵伸倍率4.6。
实施例3
一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片150份、纳米银抗菌剂5.15份、改性石墨烯2.9份、纳米二氧化钛8.4份、次亚磷酸钠1.8份、2-(2`-羟基-3`,5`-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.7份、硬脂酸锌9.8份、柠檬酸6.3份和抗静电剂0.5份。
进一步地，所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至50℃，在搅拌过程中加入400u/g的吐温-80搅拌25min后在该温度下保温4h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为0.22:0.7:2.2:3.7。
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌15min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为0.27:0.37。
所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于130℃下反应3h后过滤，干燥；其中石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为10:2.3:2.5:2.6。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在140℃下干燥3h后，按照上述配方进行称量。
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为290℃，侧吹风冷却温度27℃，测吹风速度为0.38m/s，卷绕纺丝速度为3200m/min，牵伸倍率4.2。
实施例4
一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片180份、纳米银抗菌剂6.05份、改性石墨烯3.6份、纳米二氧化钛9.4份、次亚磷酸钠2份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.8份、硬脂酸锌11.2份、柠檬酸8.2份和抗静电剂0.7份。
进一步地，所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至52℃，在搅拌过程中加入500u/g的吐温-80搅拌28min后在该温度下保温5h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为0.28:0.8:2.5:4.1。
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌18min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为0.35:0.42。
所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于140℃下反应3h后过滤，干燥；其中石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为13:3.2:2.7:3.1。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在145℃下干燥3h后，按照上述配方进行称量。
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为292℃，侧吹风冷却温度28℃，测吹风速度为0.45m/s，卷绕纺丝速度为3200m/min，牵伸倍率4.5。
性能测试：(1)抗菌性检测：取适当浓度的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和霉菌的悬液里，混合均匀，加入培养基置于灭菌平皿里，加入实施例和对比例的织物，培养24h，计算大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制率；其中，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌抑菌率的测试按照标准GB/T 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价规定进行性能检测，其结果如表1所示；(2)抗菌持久性检测：测试参照标准FZ/T73023-2006《抗菌针织品附录C抗菌织物试样洗涤试验方法》的洗涤程序，其结果如表2所示，
表1.测试结果：
从表1中可以看出，本发明实施例1～4制备的纤维材料对三种细菌都有较高的抗菌率，说明本发明纤维材料具有优异的抗菌效果。
表2.测试结果：
从表2中可以看出，本发明实施例1～4制备的纤维材料具有优异的抗菌性能，同时在经过30次洗涤之后依然保持着优异的抗菌效果。
Claims (6)
1.一种具有抗菌性能的纤维材料，其特征在于，按照重量份数计，有以下原料组成：PET聚酯切片120～200份、纳米银抗菌剂4.05～6.26份、改性石墨烯2.4～3.9份、纳米二氧化钛6.9～9.7份、次亚磷酸钠1.5～2.1份、紫外线吸收剂0.5～0.9份、硬脂酸锌8.4～12.5份、柠檬酸5.2～8.6份和抗静电剂0.3～0.8份；
所述纳米银抗菌剂采用以下方法制备：
1)将纳米银粉分散在去离子水中，然后加入硬脂酸、海藻酸钠混合搅拌，接着加入玉米淀粉升温至45～55℃，在搅拌过程中加入300～600u/g的吐温-80搅拌20～30min后在该温度下保温3～6h，其中纳米银粉、硬脂酸、海藻酸钠和玉米淀粉的质量比为(0.2～0.3):(0.6～0.9):(1.8～2.6):(3.3～4.2)；
2)向步骤1)中加入碳酸氢钠，搅拌10～20min后冷冻干燥，研磨成粉后得到纳米银抗菌剂，其中碳酸氢钠和纳米银粉的质量比为(0.22～0.36):(0.32～0.44)。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的纤维材料，其特征在于，所述改性石墨烯采用以下方法制备：将石墨烯先加入到去离子水中、超声分散，加入酒石酸、多巴胺、壳聚糖，超声搅拌后移至聚四氟乙烯反应釜中，于120～150℃下反应2～3h后过滤，干燥。
3.根据权利要求2所述的一种具有抗菌性能的纤维材料，其特征在于，所述石墨烯、酒石酸、多巴胺和壳聚糖的质量比为(8～15):(1.8～3.5):(2.2～2.9):(2.1～3.2)。
4.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的纤维材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、4，4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)、2-(2`-羟基-3`,5`-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的纤维材料，其特征在于，所述抗静电剂选自非离子型抗静电剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的纤维材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将PET聚酯切片首先在130～150℃下干燥2～4h后，按照上述配方进行称量；
S2：将称量好的原料混合放置于高速混合机中，采用熔融纺丝法进行纺丝，其中熔融纺丝温度为285～295℃，侧吹风冷却温度26～29℃，测吹风速度为0.35～0.48m/s，卷绕纺丝速度为3100～3300m/min，牵伸倍率4.0～4.6。
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