CN114541004A - 一种抗菌防静电纱线及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌防静电纱线及其制备方法和应用，该抗菌防静电纱线包括由内而外依次设置的芯纱、抗菌层和防静电层，抗菌层由聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维构成，防静电层由镀银尼龙纱构成；制备方法包括：将聚乳酸和壳聚糖混合并制成纺丝液，使芯纱在运动过程中、采用共轭静电纺丝方法将纺丝液制成聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维并包覆在芯纱的表面，形成抗菌层，将镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕在抗菌层的表面，制成中间体纱线，镀银尼龙纱的包覆角度为40°‑60°，对该中间体纱线进行通电处理，制成抗菌防静电纱线，该方法制成的抗菌防静电纱线不仅兼具优异且稳定持久的抗菌、抗静电性能，而且力学性能较好，适合连续性生产。

Description

一种抗菌防静电纱线及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于功能性纱线生产技术领域，具体涉及一种抗菌防静电纱线及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，消费者对于自己的穿着已经不限于对造型以及款式方面的追求，同样也对服装面料的功能性以及舒适性提出了更高要求。目前，生活中较为普遍的是对抗菌功效以及防静电功效的需求，该两种功效的适用范围广，大部分的服装面料均可以具备该两种功效，市场前景广阔。
但目前的功能性面料要么仅能具有抗菌和抗静电功能之一，要么虽然兼具两种功效，但是仍然存在如下一个或多个问题：1、抗菌或抗静电效果相对较差；2、抗菌层或抗静电层在织造或者使用过程中易脱落，稳定持久性较差；3、力学性能有待提高，例如柔韧性较差、强度较低；4、制备效率不高，连续性较差，不利于规模性生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的抗菌防静电纱线的制备方法，该方法制成的抗菌防静电纱线不仅兼具优异的抗菌、抗静电性能，而且抗菌、抗静电性能可以稳定持久性存在，同时力学性能较好，适合连续性生产。
本发明同时还提供了一种上述方法制成的抗菌防静电纱线。
本发明同时还提供了一种上述方法制成的抗菌防静电纱线在制备柔韧抗菌面料中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种抗菌防静电纱线的制备方法，所述抗菌防静电纱线包括由内而外依次设置的芯纱、抗菌层和防静电层，所述抗菌层由聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维构成，所述防静电层由镀银尼龙纱构成；
所述制备方法包括：将聚乳酸和壳聚糖混合并制成纺丝液，使所述芯纱在运动过程中、采用共轭静电纺丝方法将所述纺丝液制成所述聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维并包覆在所述芯纱的表面，形成包覆在所述芯纱表面的所述抗菌层，然后将所述镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕在所述抗菌层的表面，制成中间体纱线，所述镀银尼龙纱的包覆角度为40°-60°，对该中间体纱线进行通电处理以使该中间体纱线中的部分聚合物熔融和/或软化进而相互粘附，制成所述抗菌防静电纱线。
根据本发明的一些优选方面，控制所述镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕时，螺旋卷绕间距为5-10mm。
根据本发明的一些优选方面，所述防静电层的横截面面积占所述抗菌防静电纱线的横截面面积的40％-60％。
根据本发明的一些优选方面，所述抗菌层的厚度为100-300nm。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述通电处理为将所述中间体纱线上的所述镀银尼龙纱两端分别接电源的正负极，然后接通电源进行通电；其中，控制所述电源的电压为100-220V，通电的时间为30-100s。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述纺丝液还包括三氟乙酸、二氯甲烷；
以质量百分含量计，所述纺丝液中，所述聚乳酸占6％-10％、所述壳聚糖占0.5％-4％、所述三氟乙酸占60％-70％、所述二氯甲烷占21％-32％，所述三氟乙酸和所述二氯甲烷的投料质量比为6-8∶2-4，所述壳聚糖和所述聚乳酸的投料质量比为1∶3-1∶15。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述制备方法中，先使所述芯纱穿过由导电金属制成且处于沿自身轴心线旋转的靶，然后经过接通正极的第一注射器和接通负极的第二注射器之间进行共轭静电纺丝，所述第一注射器、所述第二注射器相对称设置；
所述靶位于所述第一注射器、所述第二注射器之间，且所述靶分别靠近所述第一注射器、所述第二注射器的部分呈锥形，锥点区域朝向所述第一注射器和所述第二注射器之间，所述芯纱穿过该锥点区域。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述共轭静电纺丝的电压为20-25kV，所述第一注射器、所述第二注射器的纺丝液流速分别为0.5-1.5mL/h。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述靶的旋转速度为10-100r/min。
根据本发明的一些优选方面，所述芯纱为氨纶纱，所述氨纶纱的细度为10-50D，所述镀银尼龙纱的细度为20D-300D。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的制备方法制成的抗菌防静电纱线。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的抗菌防静电纱线在制备柔韧抗菌面料中的应用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明基于现有制备多功能纱线尤其是能够兼具抗菌抗静电功能的纱线存在的缺陷，创新地提供了一种以聚乳酸和壳聚糖混合制作纺丝液并采用共轭静电纺丝方法制备纳米纤维构成的抗菌层，结合镀银尼龙纱以特定包覆角度包缠在抗菌层表面，既可以保护抗菌层，也不会影响抗静电性能和抗菌层抗菌效果的发挥，再结合通电处理后，本发明抗菌防静电纱线的结构更加稳定，同时不会影响织成织物后的透气性，具有较佳的弹性和机械性能。此外，本发明方法还适于连续性生产，制备效率高，有利于工业化大规模的应用。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例制备中间体纱线的过程示意图；
图2为本发明实施例对中间体纱线进行通电处理的示意图；
图3为本发明实施例镀银尼龙纱包覆在抗菌层的表面的结构示意图；
图4为本发明实施例制备的抗菌防静电纱线的其中一种结构的横截面示意图；
图5为本发明实施例制备的抗菌防静电纱线的其中一种结构的横截面示意图；
其中，1、氨纶纱；2、靶；3、聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维；41、第一注射器；42、第二注射器；5、镀银尼龙纱；6、中间体纱线；7、电源；8、包覆角度；9、螺旋卷绕间距。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1
本例提供了一种抗菌防静电纱线及其制备方法，该抗菌防静电纱线包括由内而外依次设置的芯纱、抗菌层和防静电层，抗菌层由聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维构成，防静电层由镀银尼龙纱构成，芯纱为1根氨纶纱，氨纶纱的细度为30D(购自杜邦(日本)公司，牌号131)，镀银尼龙纱的细度为20D(购自山东博银表面功能材料有限公司，牌号001)；
该抗菌防静电纱线的制备方法包括：以三氟乙酸、二氯甲烷作为溶剂(投料质量比为7∶3)，将投料质量比为1∶5的壳聚糖(购自阿拉丁试剂(上海)有限公司，牌号9012-76-4)和聚乳酸(购自美国Nature Works公司，牌号4032D)加入前述溶剂中混合并制成纺丝液(以质量百分含量计，聚乳酸和壳聚糖的总投料量占纺丝液的9.6％)，使芯纱在运动过程中、采用共轭静电纺丝方法将纺丝液制成聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维并包覆在芯纱的表面，形成包覆在芯纱表面的抗菌层，然后将镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕在抗菌层的表面，制成中间体纱线，镀银尼龙纱的包覆角度为45°、螺旋卷绕间距为5mm，对该中间体纱线进行通电处理(电压为120V，通电时间为60s)以使该中间体纱线中的部分聚合物熔融和/或软化进而相互粘附，制成抗菌防静电纱线。
进一步地，结合图1-图4对本例做进一步说明，如图1和图2所示，首先，氨纶纱1穿过由导电金属(具体为金属铜)制成且处于沿自身轴心线旋转的靶2(旋转速度为30r/min)，然后经过接通正极的第一注射器41和接通负极的第二注射器42之间进行共轭静电纺丝，第一注射器41、第二注射器42相对称设置，靶2位于第一注射器41、第二注射器42之间，且靶2分别靠近第一注射器41、第二注射器42的部分呈锥形，锥点区域朝向第一注射器41和第二注射器42之间，氨纶纱1穿过该锥点区域，共轭静电纺丝的电压为20kV，第一注射器41、第二注射器42的纺丝液流速分别为0.5mL/h；共轭静电纺丝纺成的聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维3并包覆在氨纶纱1的表面形成抗菌层，然后将镀银尼龙纱5以45°的包覆角度8、5mm的螺旋卷绕间距9螺旋状地卷绕在抗菌层表面，形成防静电层，制成中间体纱线6；然后将电源7的正、负极分别接在镀银尼龙纱5的两端，接通电源7，电压为120V，通电时间为60s，使镀银尼龙纱5中的银发热以使该中间体纱线中的部分聚合物熔融和/或软化进而相互粘附，制成抗菌防静电纱线。
本例中，经测试，该抗菌防静电纱线(结构如图4所示)的捻度为410捻/m，细度为34.5tex，抗菌层的厚度为110nm，防静电层占抗菌防静电纱线截面的42％。
实施例2
基本同实施例1，其区别仅在于：壳聚糖和聚乳酸的投料质量比为1:10。
本例中，经测试，该抗菌防静电纱线的捻度为410捻/m，细度为34.5tex，抗菌层的厚度为110nm，防静电层占抗菌防静电纱线截面的42％。
实施例3
基本同实施例1，其区别仅在于：螺旋卷绕间距为10mm。
本例中，经测试，该抗菌防静电纱线的捻度为410捻/m，细度为34.5tex，抗菌层的厚度为110nm，防静电层占抗菌防静电纱线截面的42％。
实施例4
基本同实施例1，其区别仅在于：芯纱为3根氨纶纱。
本例中，经测试，该抗菌防静电纱线(结构如图5所示)的捻度为410捻/m，细度为47.3tex，抗菌层的厚度为105nm，防静电层占抗菌防静电纱线截面的36％。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：包覆角度为10°。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：包覆角度为90°。
性能测试
将上述实施例1-4以及对比例1-2所获得的抗菌防静电纱线进行如下一些性能测试，具体结果参见表1所示。
表1
Figure BDA0003489967040000051
上述的各性能测试标准如下：
抑菌率：GB/T 20944.2-2007
静电半衰期：GB/T 12703-1991
断裂强力、断裂伸长率：GB/T 3916-2013。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (10)

1.一种抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述抗菌防静电纱线包括由内而外依次设置的芯纱、抗菌层和防静电层，所述抗菌层由聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维构成，所述防静电层由镀银尼龙纱构成；
所述制备方法包括：将聚乳酸和壳聚糖混合并制成纺丝液，使所述芯纱在运动过程中、采用共轭静电纺丝方法将所述纺丝液制成所述聚乳酸/壳聚糖复合纳米纤维并包覆在所述芯纱的表面，形成包覆在所述芯纱表面的所述抗菌层，然后将所述镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕在所述抗菌层的表面，制成中间体纱线，所述镀银尼龙纱的包覆角度为40°-60°，对该中间体纱线进行通电处理以使该中间体纱线中的部分聚合物熔融和/或软化进而相互粘附，制成所述抗菌防静电纱线。
2.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，控制所述镀银尼龙纱以螺旋状形式卷绕时，螺旋卷绕间距为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述防静电层的横截面面积占所述抗菌防静电纱线的横截面面积的40%-60%；和/或，所述抗菌层的厚度为100-300nm。
4.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述通电处理为将所述中间体纱线上的所述镀银尼龙纱两端分别接电源的正负极，然后接通电源进行通电；其中，控制所述电源的电压为100-220V，通电的时间为30-100s。
5.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述纺丝液还包括三氟乙酸、二氯甲烷；
以质量百分含量计，所述纺丝液中，所述聚乳酸占6%-10%、所述壳聚糖占0.5%-4%、所述三氟乙酸占60%-70%、所述二氯甲烷占21%-32%，所述三氟乙酸和所述二氯甲烷的投料质量比为6-8∶2-4，所述壳聚糖和所述聚乳酸的投料质量比为1∶3-1∶15。
6.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，先使所述芯纱穿过由导电金属制成且处于沿自身轴心线旋转的靶，然后经过接通正极的第一注射器和接通负极的第二注射器之间进行共轭静电纺丝，所述第一注射器、所述第二注射器相对称设置；
所述靶位于所述第一注射器、所述第二注射器之间，且所述靶分别靠近所述第一注射器、所述第二注射器的部分呈锥形，锥点区域朝向所述第一注射器和所述第二注射器之间，所述芯纱穿过该锥点区域。
7.根据权利要求6所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述共轭静电纺丝的电压为20-25kV，所述第一注射器、所述第二注射器的纺丝液流速分别为0.5-1.5mL/h；和/或，所述靶的旋转速度为10-100r/min。
8.根据权利要求1所述的抗菌防静电纱线的制备方法，其特征在于，所述芯纱为氨纶纱，所述氨纶纱的细度为10-50D，所述镀银尼龙纱的细度为20D-300D。
9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的制备方法制成的抗菌防静电纱线。
10.一种权利要求9所述的抗菌防静电纱线在制备柔韧抗菌面料中的应用。
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