CN114717680A - 具有防螨功能的抗菌涤纶长丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝及其制备方法，该涤纶长丝由防螨抗菌母粒与聚酯切片的熔融纺丝制备得到，其中，所述防螨抗菌母粒由无极石粉体、分散剂、润湿剂和聚酯切片经熔融、拉条、切粒后制得。本发明制备得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的抗菌和防螨能力经检测都达到国家标准，具有防螨效果和优异的抗菌性能。并且，本发明采用熔融纺丝的方法，直接将防螨抗菌粉体嵌入化学纤维中，实现了化学纤维本身具有防螨抗菌性能，克服了使用有机防螨抗菌剂易析出、不安全的缺点，易于后续染色织造，保障了纺织品的防螨抗菌长久性。
Description
技术领域
本发明涉及功能纺织品的纤维及面料领域，特别是涉及一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝及其制备方法。
背景技术
螨虫遍布在我们生活环境的角角落落，枕头、被芯、沙发、毛巾等地方存在40余种螨虫，常见的螨虫有尘螨、粉螨、蠕螨等等，它们以人体的分泌物和脱落的皮屑、掉落的食物残渣等为食，繁殖速度极快。其实螨虫本身并不是过敏原，螨虫的残骸和排泄物往往是我们过敏的源头。
涤纶是纺织面料中用量最多的化学纤维，衬衣、T恤、被子、床单的原材料中经常看见涤纶的身影。随着人们对自身健康环保意识的加强，服装面料的功能性备受瞩目，其中，对于防螨抗菌纺织品的需求量也越来越大，要使纺织品达到防螨效果有两个途径，一是杀灭螨虫，二是趋避螨虫。目前制备防螨抗菌面料主要利用天然植物纤维本身具有抗菌除螨功效、有机抗菌除螨剂后整理纤维、增加纤维间紧实度等方法，以期从外而内保护人体不受细菌和螨虫的侵害。
在现有防螨抗菌纤维及面料的研发、制备技术中，利用添加防螨涂层的方式可赋予涤纶短纤维防螨的性能，但是涂层对织物的手感会有较大影响，且在日常洗涤、摩擦过程中防螨涂层会慢慢损耗，防螨能力从而逐渐丧失；利用高支、高密面料轧光的方法，即面料高密特性阻止螨虫进入，但是这种方法不能趋避或者灭杀螨虫，只能靠面料高密特性阻止螨虫进入，久穿后的面料纤维间可能会逐渐疏松而达不到防螨效果；利用防螨虫整理剂浸渍或浸轧后整理制得的织物，对尘螨、革螨和恙螨均具有良好的趋避性能，但是通过后整理得到的防螨织物一般都存在耐久性差的问题，多次水洗后不能保证织物仍然具有良好的防螨性能，还可能对环境造成污染；利用由有机硅季铵盐类抗菌整理剂的、100％全棉抗菌防螨面料制成的抗菌防螨外层，但是有机防螨抗菌剂的抑菌效果明显、成本较低，因而被大量使用，但耐温性和耐水洗性能较差，往往存在溶出、析出等现象，不仅降低防螨效果，还可能刺激皮肤、危害人体健康。并且，由于杀死的害虫遗骸也是过敏反应变应源，所以趋避机理具有较大优点。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝及其制备方法，能够基于趋避螨虫机理直接赋予涤纶长丝防螨抗菌功效。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，由防螨抗菌母粒与聚酯切片熔融纺丝制备得到，其中，所述防螨抗菌母粒由无极石粉体、分散剂、润湿剂和聚酯切片经熔融、拉条、切粒后制得。
所述防螨抗菌母粒的绝干质量按100份计算，它们的组成质量比为：
根据上述涤纶长丝，所述无极石粉优选5000目、6250目、8500目、10000目和12000目粉体。
根据上述涤纶长丝，所述无极石粉进一步优选8500目、10000目和12000目粉体。
根据上述涤纶长丝，所述分散剂优选硬脂酰胺、N,N’-甲基双硬脂酰胺、N,N’-乙基双硬脂酰胺、羟乙基乙撑双硬脂酰胺、N,N’-亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺中的一种或两种及以上的混合物。
根据上述涤纶长丝，所述润湿剂优选液体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、高沸点石蜡、固体石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸钙、乙基双硬脂酰胺极性改性物中的一种或两种及以上的混合物。
根据上述涤纶长丝，所述聚酯切片优选纺丝级聚对苯二甲酸乙二酯(PET)切片，或者纺丝级聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片。其中，所述纺丝级PET切片的特性粘度为0.63-0.70dL/g；所述纺丝级PBT切片的特性粘度为0.82-1.20dL/g。
根据上述涤纶长丝，在混料前对所述聚酯切片进行干燥处理，控制干燥后切片的水分含量小于0.1％，并且调整干燥器内设定温度65～110℃，并将所述聚酯切片进行保温。
一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备方法，包括以下三个步骤：
步骤一：原料的均匀混合。
将无极石粉体、分散剂、润湿剂和经干燥处理的纺丝级聚酯切片按照一定顺序加入混合设备中，这四种组分的质量比为：
根据上述的制备方法，所述无极石粉优选8500目、10000目和12000目粉体。
根据上述的制备方法，所述混合设备转速：30-3000转/分钟，优选60-300转/分钟；混合设备的混合时间：5-60分钟，优选5-30分钟。
步骤二：防螨抗菌母粒的制备。
经过以上步骤得到的四元混合物，即为“无极石粉体、分散剂、润湿剂和聚酯切片均匀分布的混合物”，通过喂料机将所述四元混合物加入单螺杆挤出造粒机、或者双螺杆挤出造粒机、或者密炼配套单螺杆挤出造粒机、或密炼配套双螺杆挤出造粒机、或双阶式挤出造粒机中，经高温混炼、拉条冷却、切粒干燥后制得防螨抗菌母粒。
根据上述的制备方法，高温混炼时，所述喂料机的工作频率为3-12Hz，主机转速为120-270转/分钟；根据所用的所述聚酯切片种类的不同，挤出所述造粒机的不同加热段的温度设定有所不同，因此造粒的温度设定范围为200-280℃。
步骤三：具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备。
通过所述防螨抗菌母粒与所述聚酯切片熔融纺丝制备得到所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝。
根据上述的制备方法，熔融纺丝时，所述防螨抗菌母粒与所述聚酯切片质量比为(1-8):(92-99)，所述长丝规格为纺织品常规织造所需的50D/36F、75D/48F、75D/72F、100D/72F、100D/96F规格中的一种。
进一步地，涤纶长丝的抗菌性测试参照国家标准GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》进行实验，并按照表1对抗菌效果进行评定；防螨性测试参照国家标准GB/T 24253-2009《纺织品防螨性能的评价》进行实验，并按表2对防螨效果进行评定。
表1抗菌效果的评定
| 菌种 | 抑菌率 | 抗菌效果描述 |
| 大肠杆菌 | ≥70％ | 具有抗菌效果 |
| 金黄色葡萄球菌 | ≥70％ | 具有抗菌效果 |
表2防螨效果的评定
| 趋避率 | 防螨效果描述 |
| ≥95％ | 样品具有极强的防螨效果 |
| ≥80％ | 样品具有较强的防螨效果 |
| ≥60％ | 样品具有防螨效果 |
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的抗菌和防螨能力经检测都达到国家标准，具有防螨效果和优异的抗菌性能。
2、本发明采用熔融纺丝的方法，直接将防螨抗菌粉体嵌入化学纤维中，实现了化学纤维本身具有防螨抗菌性能，克服了使用有机防螨抗菌剂易析出、不安全的缺点，易于后续染色织造，保障了纺织品的防螨抗菌长久性。
3、根据本发明具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备工艺，可利用防螨抗菌母粒生产相应的防螨抗菌短纤维，或制备防螨抗菌尼龙母粒、防螨抗菌丙纶母粒、防螨抗菌聚乙烯母粒等。其中，严格控制无极石粉的粒径，保证其在纤维中同时具备良好的分散性和功能性，并严格控制分散剂和润湿剂的种类以及无极石粉与分散剂和润湿剂的质量比，使上述制备工艺为工业化生产防螨抗菌纺织品提供了强有力的技术支撑，将大批量生产防螨抗菌化纤变成了现实。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，此外，可通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。此外，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤，或者在所述步骤之间还可以插入其他方法步骤。
本发明提供了一种由具有防螨抗菌性能的母粒制备得到的功能性涤纶长丝，以及其制备方法。
实施例1：无极石粉体含量0.6％的防螨抗菌涤纶长丝的制备。
步骤一：称取8500目的无极石粉10份、羟乙基乙撑双硬脂酰胺1份、聚乙烯蜡2份、特性粘度为0.65dL/g的PET切片87份，将这四种原料在常温条件下进行搅拌，混合设备转速为150转/分钟，混合时间为20分钟，得到均匀分布的“四元混合物”。在拌料过程中，由于摩擦生热，作为润湿剂的聚乙烯蜡在拌料过程中部分融化，有助于羟乙基乙撑双硬脂酰胺和无极石粉在切片上的黏附与分散。
步骤二：喂料机以工作频率为5Hz的喂料速度将“四元混合物”送入双螺杆造粒机中，设置混料机各区间温度为机头250℃、一区250℃、二区265℃、三区265℃、四区265℃，经螺杆搅拌、挤出拉条、入水冷却、切粒干燥后得到无极石含量为10％的防螨抗菌母粒。经高温熔融后，聚乙烯蜡和羟乙基乙撑双硬脂酰胺完全融化，在无极石粉表面铺展润湿，同时在双螺杆的剪切作用下，使无极石粉均匀的分散到熔融的切片中，从而制备出分散性良好、功能稳定的防螨抗菌母粒。
步骤三：将防螨抗菌母粒与聚酯切片按照质量比6:94混合均匀，按照常规的涤纶长丝生产工艺和生产条件进行生产，得到了具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，长丝规格为75D/72F。其中，粉体在所述涤纶长丝中的质量百分比为0.6％。
实施例2：无极石粉体含量0.8％的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备。
步骤一：称取10000目的无极石粉20份、N,N’-甲基双硬脂酰胺3份、乙基双硬脂酰胺极性改性物5份、特性粘度为0.65dL/g的PET切片72份，将这四种原料在常温条件下搅拌均匀，得到“四元混合物”。
步骤二：喂料机以工作频率为5Hz的喂料速度将“四元混合物”送入双螺杆造粒机中，设置混料机各区间温度为机头250℃、一区250℃、二区265℃、三区265℃、四区265℃，经螺杆搅拌挤出拉条、入水冷却、切粒后得到无极石含量为20％的防螨抗菌母粒。在此步骤中，N,N’-甲基双硬脂酰胺和乙基双硬脂酰胺极性改性物的作用与实施例1中的羟乙基乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡的作用相类似，其用以制备出分散性良好，性能稳定的防螨抗菌母粒。
步骤三：将防螨抗菌母粒与聚酯切片按照质量比4:96混合均匀，按照常规的涤纶长丝生产工艺和生产条件进行生产，得到具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其规格为75D/72F。其中，粉体在所述涤纶长丝中的质量百分比为0.8％。
实施例3：无极石粉体含量1.0％的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备。
步骤一：称取8500目的无极石粉40份、N,N’-亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺5份、硬脂酸钙6份、特性粘度为0.98dL/g的PBT切片49份，将这四种原料在常温条件下搅拌均匀，得到“四元混合物”。
步骤二：喂料机以工作频率为5Hz的喂料速度将“四元混合物”送入双螺杆造粒机中，设置混料机各区间温度为机头250℃、一区210℃、二区250℃、三区255℃、四区245℃，经螺杆搅拌挤出拉条、入水冷却、切粒后得到无极石含量为40％的防螨抗菌母粒。在此步骤中，N,N’-亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺和硬脂酸钙的作用与实施例1中的羟乙基乙撑双硬脂酰胺和聚乙烯蜡的作用相类似，其用以制备出分散性良好，性能稳定的防螨抗菌母粒。
步骤三：将防螨抗菌母粒与聚酯切片按照质量比2.5:97.5混合均匀，按照常规的涤纶长丝生产工艺和生产条件进行生产，得到了具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，长丝规格为75D/72F。其中，粉体在所述涤纶长丝中的质量百分比为1.0％。
下面是抑菌率和防螨性能的测试结果。
实施例1、实施例2、实施例3得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，按照国家标准GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》测试其抗菌性能。测试结果详见下表3。其中对比例为没有添加无极石粉的普通涤纶长丝75D/72F。
表3抑菌率的测试结果
由表3可见，本发明实施例1、实施例2、实施例3中得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有优异的抗菌性能，且抗菌性能随着无极石粉含量的增加而增强。
本发明实施例1、实施例2、实施例3中得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，参照国家标准GB/T 24253-2009《纺织品防螨性能的评价》测试其防螨性能。测试结果详见下表4。其中对比例为没有添加无极石粉的普通涤纶长丝75D/72F。
表4防螨测试结果
| 实施例 | 趋避率 | 防螨效果描述 |
| 实施例1 | 71.2％ | 样品具有防螨效果 |
| 实施例2 | 75.9％ | 样品具有防螨效果 |
| 实施例3 | 79.7％ | 样品具有防螨效果 |
| 对比例 | 10.3％ | 不具有防螨效果 |
由表4可见，本发明实施例1、实施例2、实施例3中得到的具有防螨功能的抗菌涤纶长丝均具有防螨效果，且随着无极石粉含量的增加，所述涤纶长丝对螨虫的趋避率逐渐增加，而按照相同标准测试普通涤纶长丝的防螨效果，测试结果显示其不具备防螨效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，并非用于限制本发明的权利保护范围。任何具有所属功能纺织品领域公知常识的本领域技术人员在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的修饰或改变，仍属于本发明权利要求所请求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，该涤纶长丝由防螨抗菌母粒与聚酯切片的熔融纺丝制备得到，其中，所述防螨抗菌母粒由无极石粉体、分散剂、润湿剂和聚酯切片经熔融、拉条、切粒后制得；
所述防螨抗菌母粒的绝干质量按100份计算，上述组成质量比为：
其中，所述无极石粉为5000目、6250目、8500目、10000目、12000目粉体中的一种。
2.根据权利要求1所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，所述无极石粉为8500目、10000目、12000目粉体中的一种。
3.根据权利要求1或2所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，所述分散剂为硬脂酰胺、N,N’-甲基双硬脂酰胺、N,N’-乙基双硬脂酰胺、羟乙基乙撑双硬脂酰胺、N,N’-亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺中的一种或两种或其混合物。
4.根据权利要求1或2所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，所述润湿剂为液体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、高沸点石蜡、固体石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸钙、乙基双硬脂酰胺极性改性物中的一种或两种或其混合物。
5.根据权利要求1或2所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，所述聚酯切片为纺丝级聚对苯二甲酸乙二酯(PET)切片、或者纺丝级聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片；其中，所述纺丝级PET切片的特性粘度为0.63-0.70dL/g；所述纺丝级PBT切片的特性粘度为0.82-1.20dL/g。
6.根据权利要求5所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝，其特征在于，在混料前对所述聚酯切片进行干燥处理，使干燥后切片的水分含量小于0.1％，干燥器内设定温度为65～110℃，将所述聚酯切片进行保温。
7.一种具有防螨功能的抗菌涤纶长丝的制备方法，包括以下三个步骤：
步骤一：原料的均匀混合，将无极石粉体、分散剂、润湿剂和经干燥处理的纺丝级聚酯切片按顺序加入混合设备中，四种组分的质量比为：
步骤二：得到所述无极石粉体、分散剂、润湿剂和聚酯切片均匀分布的四元混合物，制备防螨抗菌母粒；通过喂料机将所述四元混合物加入挤出造粒机中，经高温混炼、拉条冷却、切粒干燥后制得防螨抗菌母粒；
步骤三：通过所述防螨抗菌母粒与所述聚酯切片熔融纺丝制备得到所述具有防螨功能的抗菌涤纶长丝。
8.根据权利要求7所述抗菌涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述无极石粉为8500目、10000目、12000目粉体中的一种；所述混合设备的转速为60-300转/分钟，混合时间为5-30分钟。
9.根据权利要求7或8所述抗菌涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒机为单螺杆挤出造粒机、双螺杆挤出造粒机、密炼配套单螺杆挤出造粒机、密炼配套双螺杆挤出造粒机、双阶式挤出造粒机中的一种。
10.根据权利要求9所述抗菌涤纶长丝的制备方法，其特征在于，在高温混炼时，所述喂料机的工作频率为3-12Hz，主机转速为120-270转/分钟；所述挤出造粒机的温度设定为200-280℃；在熔融纺丝时，所述防螨抗菌母粒与所述聚酯切片质量比为(1-8):(92-99)，所述长丝规格为纺织品常规织造所需的50D/36F、75D/48F、75D/72F、100D/72F、100D/96F规格中的一种。
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