CN114045673B - 一种抗菌涤纶混纤弹性丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及纺丝的技术领域，具体公开了一种抗菌涤纶混纤弹性丝及其制备方法。一种抗菌涤纶混纤弹性丝包括全拉伸丝与预取向丝，全拉伸丝与预取向丝共捻、加弹后浸泡在抗菌剂中进行抗菌整理；所述抗菌剂由包括以下重量份原料：碳酸锂0.9‑1.5份、甲壳素1.2‑2份、聚六亚甲基胍盐酸盐1.6‑3份、无水碳酸钾0.05‑0.1份、水1000‑2000份，其中聚六亚甲基胍盐酸盐经过丙三醇三缩水甘油醚改性处理，使得丙三醇三缩水甘油醚接枝到聚六亚甲基胍盐酸盐上。本申请的抗菌涤纶混纤弹性丝的弹力性能、抗菌性能、耐水洗性能均较为优越。

Description

一种抗菌涤纶混纤弹性丝及其制备方法
技术领域
本申请涉及纺丝的技术领域，更具体地说，它涉及一种抗菌涤纶混纤弹性丝及其制备方法。
背景技术
随着人们对生活质量要求的提高，对生活中使用的面料也提出了更高的要求，比如对面料弹性以及抗菌性能的要求，生活中常用的弹性面料一般通过弹性丝制得，弹性丝是通过在弹力丝机上将热塑性化学纤维长丝经过拉伸、变形制得。而同时为了提高弹性丝的抗菌性能，会进行一些抗菌整理。
常用的抗菌整理方法有接枝法、熔融共混法、表面涂层法。接枝法是通过化学反应将抗菌剂接枝在弹性丝制得的纺织品上，会对纺织品的力学性能、手感、颜色等产生不利影响；熔融共混法是在制备热塑性化学纤维长丝的过程中将抗菌剂熔融混入原料中，抗菌的持久性好，但是会影响热塑性化学纤维长丝的可纺性和其他性能，对制得的弹性丝的弹性产生不利影响；表面涂层法是抗菌剂通过物理作用吸附或者包埋在纺织纤维或者织物表面，这种方法简便易行，成本较低，但是不耐水洗，抗菌持久性差。
针对上述相关技术，申请人认为，在不影响弹性丝性能的前提下，提高弹性丝的抗菌性能是非常有必要的。
发明内容
为了提高弹性丝的抗菌性能，本申请提供一种抗菌涤纶混纤弹性丝及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种抗菌涤纶混纤弹性丝，采用如下的技术方案：
一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于，其包括全拉伸丝与预取向丝，全拉伸丝与预取向丝共捻、加弹后浸泡在抗菌剂中进行抗菌整理；
所述抗菌剂由包括以下重量份原料：碳酸锂0.9-1.5份、甲壳素1.2-2份、聚六亚甲基胍盐酸盐1.6-3份、无水碳酸钾0.05-0.1份、水1000-2000份，其中聚六亚甲基胍盐酸盐经过丙三醇三缩水甘油醚改性处理，使得丙三醇三缩水甘油醚接枝到聚六亚甲基胍盐酸盐上。
通过采用上述技术方案，丙三醇三缩水甘油醚接枝到聚六亚甲基胍盐酸盐上，在聚六亚甲基胍盐酸盐上接枝环氧基，无水碳酸钾溶解制造碱性环境，环氧基的三元环张力很大，在碱性条件下，全拉伸丝与预取向丝上的纤维素分子上的羟基失去质子变成氧负离子，作为亲核试剂攻击环氧基中呈现正电性的碳原子，三元环打开，生成醚键和羟基，生成的羟基和环氧基继续反应，这样会产生交联反应，使得聚六亚甲基胍盐酸盐与全拉伸丝与预取向丝上的纤维素之间的结合更加牢固，提高涤纶混纤弹性丝的耐水洗性。而且采用后整理的方式，不会对弹性丝的弹力性能造成不利影响。
碳酸锂作为无机抗菌剂，甲壳素作为天然抗菌剂、聚六亚甲基胍盐酸盐作为有机抗菌剂，三者共同作用，甲壳素与聚六亚甲基胍盐酸盐可以迅速杀灭细菌，而碳酸锂则有一定的抗菌迟效性、缓释长效性，甲壳素与聚六亚甲基胍盐酸盐配合在早期发挥抗菌作用，后期甲壳素与聚六亚甲基胍盐酸盐的抗菌性可能会有所减弱，碳酸锂后期发挥抗菌性能，以保证整体抗菌性能。
优选的，所述抗菌剂由包括以下重量份原料：碳酸锂1.1-1.3份、甲壳素1.4-1.7份、聚六亚甲基胍盐酸盐1.8-2.6份、无水碳酸钾0.06-0.08份、水1300-1800份。
通过采用上述技术方案，进一步优化抗菌剂原料的配比，以提高抗菌剂的抗菌性能。
优选的，所述聚六亚甲基胍盐酸盐负载在中空纳米二氧化硅上，聚六亚甲基胍盐酸盐：丙三醇三缩水甘油醚：中空纳米二氧化硅的重量比为200：(55-65)：(35-40)。
通过采用上述技术方案，中空纳米二氧化硅作为一种新的功能材料，比表面积大，将中空纳米二氧化硅作为载体对聚六亚甲基胍盐酸盐进行负载，中空纳米二氧化硅与聚六亚甲基胍盐酸盐通过离子键结合，一方面提高聚六亚甲基胍盐酸盐的比表面积，从而提高聚六亚甲基胍盐酸盐的抗菌效果；另一方面，中空纳米二氧化硅本身也具有一定的抗菌性能，与聚六亚甲基胍盐酸盐的抗菌性能叠加，进一步提高抗菌性能。
优选的，所述中空纳米二氧化硅经过硅烷偶联剂改性处理，得到表面环氧基化的中空纳米二氧化硅。
通过采用上述技术方案，中空纳米二氧化硅表面接枝环氧基，利用氨基与环氧基的开环反应将聚六亚甲基胍盐酸盐接枝到中空纳米二氧化硅表面，相较于中空纳米二氧化硅与聚六亚甲基胍盐酸盐通过离子键结合，这种通过环氧基键合的方法使得中空纳米二氧化硅与聚六亚甲基胍盐酸盐的结合更加紧密，而且还有利于提高中空纳米二氧化硅在水中的分散性，对提高抗菌剂的抗菌效果有正向影响。
优选的，所述全拉伸丝的参数为75D/36F。
优选的，所述预取向丝的参数为50D/72F。
通过采用上述技术方案，对全拉伸丝与预取向丝的参数进行控制，使得全拉伸丝与预取向丝之间达到更好的级配，提高制得的弹性丝的弹性性能。
第二方面，本申请提供一种抗菌涤纶混纤弹性丝的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗菌涤纶混纤弹性丝的制备方法，包括以下步骤：
S1.预取向丝先进行一次牵伸与加热；
S2.经过S1处理的预取向丝与全拉伸丝共捻符合成一束复合丝，复合丝再经过加热、牵伸得到涤纶混纤弹性丝；
S3.将S2得到的涤纶混纤弹性丝在抗菌剂中浸泡30-40min，然后脱水、烘干，得到抗菌涤纶混纤弹性丝。
优选的，所述步骤S3中的烘干温度为60-70℃。
通过采用上述技术方案，预取向丝的取向度在未取向丝和拉伸丝之间，先对预取向丝进行牵伸与加热，使得预取向丝的的强力波形图与全拉伸丝更加吻合，然后再将预取向丝与全拉伸丝共捻、加弹，提高了弹性丝的弹性性能。在弹性丝加弹后再进行浸泡抗菌整理，浸泡时间可以为30-40min中的任一时间，可以降低抗菌整理对弹性丝弹性带来的不利影响。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用碳酸锂、甲壳素、丙三醇三缩水甘油醚改性的聚六亚甲基胍盐酸盐、无水碳酸钾、水复配得到的抗菌剂对弹性丝进行浸泡抗菌整理，得到抗菌弹性丝，制得的弹性丝对金黄色葡萄球菌可以达到98.85-99.92％、对大肠杆菌的抑菌率可以达到98.68-99.71％，水洗50次后对金黄色葡萄球菌可以达到92.56-93.87％、对大肠杆菌的抑菌率可以达到91.85-93.06％，而且弹性丝的断裂强度可以达到3.8cN/dtex，在保证弹性丝弹力性能的同时提高了弹性丝的抗菌能力与耐水洗性能。
2、本申请中优选将聚六亚甲基胍盐酸盐负载在中空纳米二氧化硅上，制得的弹性丝对金黄色葡萄球菌可以达到99.32-99.92％、对大肠杆菌的抑菌率可以达到99.18-99.71％，水洗50次后对金黄色葡萄球菌可以达到93.05-93.87％、对大肠杆菌的抑菌率可以达到92.35-93.06％，进一步提高弹性丝的抗菌能力与耐水洗性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料和中间体的制备例
原料
聚六亚甲基胍盐酸盐的重均分子量为8200g/mol。
制备例
制备例1
丙三醇三缩水甘油醚改性聚六亚甲基胍盐酸盐的制备方法：
将200g的聚六亚甲基胍盐酸盐与900g二甲基亚砜混合，超声辅助溶解，得到混合液，然后向混合液中加入110g的丙三醇三缩水甘油醚，50℃下反应10h，得到反应液，将反应液缓慢倒入丙酮中，反应液与丙酮的体积比为1:10，出现絮状沉淀，然后离心10min，倒去上层清液，用丙酮洗涤沉淀物两次，去除未反应的丙三醇三缩水甘油醚，得到丙三醇三缩水甘油醚改性的聚六亚甲基胍盐酸盐。
制备例2
负载在中空纳米二氧化硅上的聚六亚甲基胍盐酸盐的制备方法：
称取80g的中空纳米二氧化硅超声分散于32L去离子水中，得到中空纳米二氧化硅分散液，称取200g的聚六亚甲基胍盐酸盐溶于8L的去离子水中，得到聚六亚甲基胍盐酸盐水溶液，将聚六亚甲基胍盐酸盐水溶液加入到中空纳米二氧化硅分散液中，25℃下磁力搅拌24h，用去离子水离心洗涤5次，烘干，得到负载在中空纳米二氧化硅上的聚六亚甲基胍盐酸盐。
制备例3
负载在中空纳米二氧化硅上的丙三醇三缩水甘油醚改性的聚六亚甲基胍盐酸盐的制备方法：
1)制备丙三醇三缩水甘油醚改性的聚六亚甲基胍盐酸盐：与制备例1不同的是，丙三醇三缩水甘油醚的用量为55g；
2)负载中空纳米二氧化硅：与制备例2不同的是，中空纳米二氧化硅的用量为40g，聚六亚甲基胍盐酸盐用等量1)中得到的改性聚六亚甲基胍盐酸盐替换。
制备例4
与制备例3不同的是：制备例4中丙三醇三缩水甘油醚的用量为65g，中空纳米二氧化硅的用量为35g。
制备例5
与制备例3不同的是：制备例5中丙三醇三缩水甘油醚的用量为50g，中空纳米二氧化硅的用量为45g。
制备例6
改性中空纳米二氧化硅的制备方法：
将6g的十六烷基三甲基溴化铵加入2kg去离子水中搅拌均匀作为水相，将265g的正硅酸四乙酯，26g的硅烷偶联剂KH560，29g甲基硅油混合超声2h作为油相，在搅拌条件下将油相缓慢加入水相中，继续搅拌3h后，在冰水浴下使用均质乳化机均质乳化1h，加入69g的三乙醇胺，室温下机械搅拌24h，然后去离子水洗涤6次，得到硅烷偶联剂改性的中空纳米二氧化硅。
制备例7
负载在改性中空纳米二氧化硅上的丙三醇三缩水甘油醚改性的聚六亚甲基胍盐酸盐的制备方法
与制备例3不同的是：制备例7中等量制备例6中的改性中空纳米二氧化硅替换中空纳米二氧化硅。
制备例8
一种抗菌剂，其制备方法为：
按照表1的原料配比将碳酸锂、甲壳素、聚六亚甲基胍盐酸盐、无水碳酸钾、水混合均匀，得到抗菌剂，其中聚六亚甲基胍盐酸盐来自制备例1。
表1制备例8-12中抗菌剂的原料配比表(kg)
制备例8 制备例9 制备例10 制备例11 制备例12
碳酸锂 0.9 1.1 1.2 1.3 1.5
甲壳素 2.0 1.7 1.5 1.4 1.2
聚六亚甲基胍盐酸盐 1.6 1.8 2.2 2.6 3.0
水碳酸钾 0.10 0.08 0.07 0.06 0.05
水 1000 1300 1500 1800 2000
制备例9-12
与制备例8不同的是，制备例9-12中抗菌剂的原料配比不同，详见表1。
制备例13-15
与制备例10不同的是，制备例13-15中聚六亚甲基胍盐酸盐分别来自于制备例3-5。
制备例16
与制备例14不同的是，制备例16中聚六亚甲基胍盐酸盐来自于制备例7。
制备例17
与制备例8不同的是，制备例17中聚六亚甲基胍盐酸盐来自于制备2。
制备例18
与制备例8不同的是，制备例18中聚六亚甲基胍盐酸盐未改性。
实施例
实施例1
一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其制备方法为：
S1.参数为50D/72F的预取向丝进入加弹机内，经过第一拉伸辊与第一热箱，第一热箱的加热温度为90℃；
S2.经过S1处理的一根预取向丝与一根参数为75D/36F全拉伸丝在加弹机内经过同一个导丝辊，共捻符合成一束复合丝，复合丝再经过加热定型、牵伸得到涤纶混纤弹性丝，加热定型温度为220℃；
S3.将S2得到的涤纶混纤弹性丝在制备例8得到的抗菌剂中浸泡35min，然后离心脱水后在60℃下烘干，得到抗菌涤纶混纤弹性丝。
实施例2
与实施例1不同的是，实施例2步骤S3中的抗菌剂来自于制备例9，烘干温度为70℃。
实施例3-9
与实施例1不同的是，实施例3-9步骤S3中的抗菌剂来自于制备例10-16。
实施例10-11
与实施例9不同的是，实施例10-11中全拉伸丝的参数分别为50D/24F、100D/48F。
实施例12-13
与实施例9不同的是，实施例12-13中预取向丝的参数分别为75D/72F、75D/144F。
实施例14
与实施例9不同的是，实施例14中全拉伸丝的参数为50D/24F，预取向丝的参数为75D/72F。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是，对比例1步骤S3中的抗菌剂来自于制备例17。
对比例2
与实施例1不同的是，对比例2步骤S3中的抗菌剂来自于制备例18。
对比例3
与实施例1不同的是，对比例3抗菌剂中用等量甲壳素替换碳酸锂。
对比例4
与实施例1不同的是，对比例4抗菌剂中用等量甲壳素替换聚六亚甲基胍盐酸盐。
对比例5
与实施例1不同的是，对比例5抗菌剂中用等量聚六亚甲基胍盐酸盐替换甲壳素。
对比例6
与实施例1不同的是，对比例6抗菌剂中不含无水碳酸钾。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照GB/T 20944.3-2008中的方法检测实施例1-14与对比例1-6中制得的弹性丝对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率。
将1-14与对比例1-6中制得的弹性丝以同样的方法制成相同的面料试样，按照GB/T12490中的标准对试样进行洗涤，水温为40℃，洗涤剂的浓度为0.2％，洗45min，洗涤50次。
按照GB/T14344-2008中的方法检测实施例1-14与对比例1-6中制得的弹性丝的断裂强度。
性能检测结果见表2。
表2性能检测结果
结合实施例1-14和对比例1-6，并结合表2可以看出，实施例1-14中制得的弹性丝的抗菌性能优于对比例1-6，且利用实施例1-14中的弹性丝制得的面料在水洗50次后的抗菌性能较对比例1-6有明显的提升，这说明本申请制得的弹性丝的抗菌性能以及耐水洗性能更优，而且本申请的弹性丝的断裂强度也可以保持在较好的水平，说明本申请在保证弹性丝弹力性能的同时，提高了弹性丝的抗菌性能与耐水洗性能。
结合实施例1与对比例3-5，并结合表2可以看出，在保证抗菌剂总量不变的情况下，碳酸锂、甲壳素、聚六亚甲基胍盐酸盐三组成分中选用两种，抗菌性能有所下降，这说明碳酸锂、甲壳素、聚六亚甲基胍盐酸盐复配使用可以提高弹性丝的抗菌效果。
结合实施例1与对比例2，并结合表2可以看出，使用改性的聚六亚甲基胍盐酸盐较未改性的聚六亚甲基胍盐酸盐而言，水洗0次的抑菌率有所提高，水洗50次后的抑菌率大幅度提高，这可能是因为丙三醇三缩水甘油醚接枝到聚六亚甲基胍盐酸盐上，在聚六亚甲基胍盐酸盐上接枝环氧基，使得聚六亚甲基胍盐酸盐与全拉伸丝与预取向丝上的纤维素之间的结合更加牢固，提高涤纶混纤弹性丝的耐水洗性。
结合实施例1与对比例6，并结合表2可以看出，抗菌剂中不添加无水碳酸钾，耐水洗性能明显下降，这可能是因为改性后的聚六亚甲基胍盐酸盐的环氧基，与全拉伸丝与预取向丝上的纤维素之间的结合需要在碱性环境下进行，而无水碳酸钾可以为抗菌剂提供碱性环境。
结合实施例1与实施例6-9，并结合表2可以看出，将改性后的聚六亚甲基胍盐酸盐负载在中空纳米二氧化硅上可以进一步提高弹性丝的抗菌性能，这可能是因为中空纳米二氧化硅本身也具有一定的抗菌性能，而且还提高了聚六亚甲基胍盐酸盐的比表面积，进一步提高抗菌性能。
结合实施例9与实施例10-14，并结合表2可以看出，选用不同规格的预取向丝与全拉伸丝进行不同的级配，相对于实施例9，实施例10-14中弹性丝的断裂强度下降，这说明本申请中的预取向丝与全拉伸丝的级配在弹性丝弹力性能方面表现更优。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于，其包括全拉伸丝与预取向丝，全拉伸丝与预取向丝共捻、加弹后浸泡在抗菌剂中进行抗菌整理；
所述抗菌剂包括以下重量份原料：碳酸锂0.9-1.5份、甲壳素1.2-2份、聚六亚甲基胍盐酸盐1.6-3份、无水碳酸钾0.05-0.1份、水1000-2000份，其中聚六亚甲基胍盐酸盐经过丙三醇三缩水甘油醚改性处理，使得丙三醇三缩水甘油醚接枝到聚六亚甲基胍盐酸盐上。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于：所述抗菌剂包括以下重量份原料：碳酸锂1.1-1.3份、甲壳素1.4-1.7份、聚六亚甲基胍盐酸盐1.8-2.6份、无水碳酸钾0.06-0.08份、水1300-1800份。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于：所述聚六亚甲基胍盐酸盐负载在中空纳米二氧化硅上，改性前的聚六亚甲基胍盐酸盐：丙三醇三缩水甘油醚：中空纳米二氧化硅的重量比为200：（55-65）：（35-40）。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于：所述中空纳米二氧化硅经过硅烷偶联剂改性处理，得到表面环氧基化的中空纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于：所述全拉伸丝的参数为75D/36F。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝，其特征在于：所述预取向丝的参数为50D/72F。
7.一种权利要求1-6任一所述的抗菌涤纶混纤弹性丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.预取向丝先进行一次牵伸与加热；
S2.经过S1处理的预取向丝与全拉伸丝共捻复合成一束复合丝，复合丝再经过加热、牵伸得到涤纶混纤弹性丝；
S3.将S2得到的涤纶混纤弹性丝在抗菌剂中浸泡30-40min，然后脱水、烘干，得到抗菌涤纶混纤弹性丝。
8.根据权利要求7所述的一种抗菌涤纶混纤弹性丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的烘干温度为60-70℃。
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