CN115182064A - 植物抗菌腈纶及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物抗菌腈纶及其生产方法。该生产方法包括以下步骤：将丙烯腈和醋酸乙烯的混合单体进行聚合反应得到纺丝原液；向纺丝原液中添加植物抗菌剂后，将其进行纺丝，其次在凝固浴中双扩散形成初生纤维；其中植物抗菌剂选自茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种；将初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，得到植物抗菌腈纶。利用上述生产方法制得的抗菌纤维耐水洗抗菌效果持久，通过浓度梯度的作用原理，抗菌剂源源不断地溶到纤维表面，使得纤维抗菌性能稳定、持久，具有永久抗菌保健功效，经过检测洗涤50次产品依然具有抗菌功能。

Description

植物抗菌腈纶及其生产方法

技术领域

本发明涉及纤维制造技术领域，具体而言，涉及一种植物抗菌腈纶及其生产方法。

背景技术

“腈纶”人称“人造羊毛”，具有柔软、蓬松、防霉蛀、色彩鲜艳等特点。经过特殊加工的腈纶，比天然羊毛更适合人们衣着和日用需要。

国内腈纶企业，自20世纪60年代工业规模化生产以来，发展迅速，逐步壮大，中国总体产量自1999年起就已超越日本跃居世界第一。产量虽大，但腈纶市场的竞争只在常规腈纶品种，竞争程度可谓异常激烈，而且常规品种利润微薄。与此同时，我国每年都要从国外进口数量较大的高端腈纶，进口的这些高端腈纶大都是国内企业不能生产的，正因为如此，中国成为其他国家腈纶的消费市场。

随着生活水平的提高，具有抗菌功能的一类新型功能纺织品逐渐为人们所接受，因此，如何生产具有抗菌功能的腈纶，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种植物抗菌腈纶及其生产方法，以提供一种具有抗菌功能的、安全环保的抗菌腈纶。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种植物抗菌腈纶的生产方法，其包括以下步骤：将丙烯腈和醋酸乙烯的混合单体进行聚合反应得到纺丝原液；向纺丝原液中添加植物抗菌剂后，将其进行纺丝，其次在凝固浴中双扩散形成初生纤维；其中植物抗菌剂选自茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种；将初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，得到植物抗菌腈纶。

进一步地，将混合单体进行聚合反应的步骤包括：准备混合单体、还原剂和氧化剂，其中混合单体包括88％的丙烯腈和12％的醋酸乙烯，还原剂为亚硫酸氢钠、硝酸钠和氢氧化钠的水溶液，氧化剂为氯酸钠和硫酸铜的水溶液；将混合单体在还原剂和氧化剂的作用下进行聚合反应，得到纺丝原液。

进一步地，向纺丝原液中添加植物抗菌剂的步骤包括：将植物抗菌剂、脱盐水和NaSCN混合形成植物抗菌剂溶液；将植物抗菌剂溶液加入至纺丝原液。

进一步地，植物抗菌剂溶液中，植物抗菌剂的质量浓度为25～30％，NaSCN的质量浓度为28～32％。

进一步地，还原剂中，亚硫酸氢钠的质量浓度为10.65±0.1％，硝酸钠的质量浓度为10.50±0.50％，氢氧化钠的质量浓度为0.83～0.85％；优选地，氧化剂中，氯酸钠的质量浓度为2.00±0.02％，Cu²⁺浓度为39±5ppm。

进一步地，聚合反应过程中，混合单体、还原剂和氧化剂连续通入聚合反应釜中进行聚合反应，其中混合单体的进料速度为2760±10kg/h，还原剂的进料速度为404±20kg/h，氧化剂的进料速度为605±25kg/h；优选地，在聚合反应的过程中，同时向聚合反应釜中通入水和终止剂，水的进料速度为4640±200kg/h，终止剂为β-ME，其进料速度为3～9kg/h。

进一步地，植物抗菌剂溶液的加入量为纺丝原液重量的5～10％。

进一步地，纺丝原液中聚合物的粘均相对分子质量为60000～68000。

进一步地，纺丝过程中，纺丝速度为160±5m/min；优选地，溶剂牵伸过程采用的溶剂为硫氰酸钠水溶液，牵伸温度为28～31℃；热牵伸过程的温度为97～102℃。

根据本发明另一方面，还提供了一种上述生产方法生产得到的植物抗菌腈纶。

本发明提供了一种植物抗菌腈纶的生产方法，其是将丙烯腈和醋酸乙烯的混合单体进行聚合反应得到纺丝原液，然后向纺丝原液中添加植物抗菌剂(茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种)后，将其进行纺丝，其次在凝固浴中双扩散形成初生纤维；最后将初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，得到植物抗菌腈纶。

利用上述生产方法，可以在纺丝过程中将上述植物抗菌剂较为均匀地分布在腈纶纤维内部。由于抗菌剂进入了纤维内部，所以用此法制得的抗菌纤维耐水洗抗菌效果持久，通过浓度梯度的作用原理，抗菌剂源源不断地溶到纤维表面，使得纤维抗菌性能稳定、持久，具有永久抗菌保健功效，经过检测洗涤50次产品依然具有抗菌功能。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种植物抗菌腈纶的生产方法，其包括以下步骤：将丙烯腈和醋酸乙烯的混合单体进行聚合反应得到纺丝原液；向纺丝原液中添加植物抗菌剂后，将其进行纺丝，其次在凝固浴中双扩散形成初生纤维；其中植物抗菌剂选自茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种；将初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，得到植物抗菌腈纶。

利用上述生产方法，可以在纺丝过程中将上述植物抗菌剂较为均匀地分布在腈纶纤维内部。由于抗菌剂进入了纤维内部，所以用此法制得的抗菌纤维耐水洗抗菌效果持久，通过浓度梯度的作用原理，抗菌剂源源不断地溶到纤维表面，使得纤维抗菌性能稳定、持久，具有永久抗菌保健功效，经过检测洗涤50次产品依然具有抗菌功能。经检测，本发明生产的这种植物抗菌腈纶纤维对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病菌具有良好的抗菌效果，抑菌有效率达到95～99％，远高于国家标准。用腈纶制成的织物附有抗菌的功能，能够满足各种绿色纺织品的需要。

以上植物抗菌剂选自茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种，这几类抗菌剂均是植物提取，具体提取过程采用现有技术中已知方法即可，比如可采用萃取技术萃取，其次进行超细粉碎即可，期间无任何化学物质添加。除此以外，本发明选用这几种植物抗菌剂，同时考虑了其与腈纶纺丝原液的相容性、纺丝稳定性问题，基于综合方面的考量，这几种植物抗菌剂更适于用在本发明的腈纶纤维中。

在实际应用时，上述植物抗菌腈纶不仅可以避免纺织品因微生物的侵蚀而受损，而且可以有效地阻止致病菌在纺织品中的繁殖和传播，阻止致病菌在纺织品上的繁殖以及细菌分解织物上的污物而产生臭味，预防了这些因素导致皮炎及其它疾病，从而保证人体的健康和穿着舒适，降低公共环境的交叉感染率。植物抗菌腈纶开发，赋予了普通腈纶的抗菌功能，腈纶抗菌性能稳定、持久，具有永久抗菌保健功效，能够满足各种绿色纺织品的需要，是天然、绿色、安全、环保的抗菌纤维。

为了进一步提高植物抗菌腈纶的舒适性、耐久性，以及纺丝的稳定性，在一种优选的实施方式中，将混合单体进行聚合反应的步骤包括：准备混合单体、还原剂和氧化剂，其中混合单体包括88％的丙烯腈和12％的醋酸乙烯，还原剂为亚硫酸氢钠、硝酸钠和氢氧化钠的水溶液，氧化剂为氯酸钠和硫酸铜的水溶液；将混合单体在还原剂和氧化剂的作用下进行聚合反应，得到纺丝原液。

上述纺丝过程可以在连续纺丝设备中进行，在实际操作时，为了使植物抗菌剂更好地分散在纺丝原液中，从而提高其在最终纤维中的分散均匀性，在一种优选的实施方式中，向纺丝原液中添加植物抗菌剂的步骤包括：将植物抗菌剂、脱盐水和NaSCN混合形成植物抗菌剂溶液；将植物抗菌剂溶液加入至纺丝原液。更优选地，植物抗菌剂溶液中，植物抗菌剂的质量浓度为25～30％，NaSCN的质量浓度为28～32％。为了进一步提高纺丝稳定性，优选地，在将植物抗菌剂溶液加入至纺丝原液之前，还包括依次利用滤袋式过滤器和板框过滤机对植物抗菌剂溶液进行过滤除杂的步骤。优选地，板框过滤机的过滤压差为0.3MPa。优选地，利用扬程为50m的供料泵将植物抗菌剂溶液进行供料。为了提高生产连续性，优选采用最大兑入量为360L/h的泵对泵将植物抗菌剂溶液进行供料。此外，为了有效监控加入流量，优选采用流量范围为0～500L/h的流量计实时监控植物抗菌剂溶液的流量。

纺丝原液先进入高剪切泵进行充胶，此时可在充胶过程中兑入植物抗菌剂溶液，利用高剪切泵将二者充分混合即可进行纺丝。

为了提高聚合过程的稳定性，并改善聚合效率，在一种优选的实施方式中，以上还原剂中，亚硫酸氢钠的质量浓度为10.65±0.1％，硝酸钠的质量浓度为10.50±0.50％，氢氧化钠的质量浓度为0.83～0.85％；优选地，氧化剂中，氯酸钠的质量浓度为2.00±0.02％，Cu²⁺浓度为39±5ppm。在上述还原剂和氧化剂的类型下，混合单体能够更稳定地聚合，且生成的纺丝原液中的聚合物分子量大小和分子量分布更为适宜，有利于进一步改善后续纺丝的稳定性。更优选地，所述聚合反应过程中，混合单体、还原剂和氧化剂连续通入聚合反应釜中进行聚合反应，其中混合单体的进料速度为2760±10kg/h，还原剂的进料速度为404±20kg/h，氧化剂的进料速度为605±25kg/h；优选地，在聚合反应的过程中，同时向聚合反应釜中通入水和终止剂，水的进料速度为4640±200kg/h，终止剂为β-ME，其进料速度为3～9kg/h。在上述进料流速下，聚合反应更为稳定，且形成的聚合分子量更为适宜，有利于提高后续的纺丝稳定性。

植物抗菌剂的加入量越高，其抗菌性能越好。在一种优选的实施方式中，植物抗菌剂溶液的加入量为纺丝原液重量的5～10％。在该加入量下，最终形成的植物抗菌腈纶纤维具有更好的抗菌性能，于此同时，纺丝过程更为稳定，所得纤维在拥有良好的抗菌性能的同时，也兼顾了力学性能、伸缩率、舒适度等其他方面的综合性能。

更优选地，纺丝原液中聚合物的粘均相对分子质量为60000～68000。将聚合物分子量控制在上述范围内，纤维具有更高的收缩率，且各方面性能较佳。

为了进一步提高纺丝稳定性，并改善纤维形貌，在一种优选的实施方式中，在将纺丝原液进行加热的步骤之前，生产方法还包括对纺丝原液依次进行水洗、脱水、浆化、溶解、过滤、脱泡的步骤。更优选地，纺丝过程中，纺丝速度为160±5m/min。

优选地，溶剂牵伸过程和热牵伸过程的总牵伸倍数为12倍，溶剂牵伸过程的牵伸倍数为2.5～2.6倍；优选地，溶剂牵伸过程采用的溶剂为硫氰酸钠水溶液，牵伸温度为28～31℃；热牵伸过程的温度为97～102℃。在上述牵伸工艺下，所得植物抗菌腈纶纤维具有更好的收缩性，且各方面综合性能更好。

为了充分烘干，同时保持腈纶纤维形貌和性能，在一种优选的实施方式中，烘干过程包括顺次设置的第一区烘干、第二区烘干、第三区烘干，其中第一区烘干温度为116℃，第一区烘干温度为124℃，第三区烘干温度为124℃。

更优选地，凝固浴的温度为0.5℃，流量为28～32m³/h，比重为1.078g/ml。在以上凝固浴中进行双扩散，具有更好的稳定性和效果。

根据本发明的另一方面，还提供了一种上述生产方法生产得到的植物抗菌腈纶。该植物抗菌腈纶耐水洗抗菌效果持久，通过浓度梯度的作用原理，抗菌剂源源不断地溶到纤维表面，使得纤维抗菌性能稳定、持久，具有永久抗菌保健功效，经过检测洗涤50次产品依然具有抗菌功能。经检测，本发明生产的这种植物抗菌腈纶纤维对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病菌具有良好的抗菌效果，抑菌有效率达到95～99％，远高于国家标准。用腈纶制成的织物附有抗菌的功能，能够满足各种绿色纺织品的需要。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

该实施例中生产1.22dtex的植物抗菌腈纶，具体生产流程如下：

准备混合单体、还原剂和氧化剂，混合单体包括88％的所述丙烯腈和12％的所述醋酸乙烯；还原剂中亚硫酸氢钠的质量浓度为10.65±0.1％，硝酸钠的质量浓度为10.50±0.50％，氢氧化钠的质量浓度为0.83～0.85％，其余为水；氧化剂为氯酸钠和硫酸铜的水溶液，氯酸钠的质量浓度为2.00±0.02％，Cu²⁺浓度为39±5ppm。将混合单体、还原剂、氧化剂连续通入聚合反应釜中进行聚合反应，期间混合单体的进料速度为2760±10kg/h，还原剂的进料速度为404±20kg/h，氧化剂的进料速度为605±25kg/h。待聚合反应结束后，加入水和终止剂，水的进料速度为4640±200kg/h，终止剂为β-ME，其进料速度为3～9kg/h。最终形成纺丝原液，其中的聚合物粘均相对分子质量为60000～68000。

将纺丝原液依次进行水洗、脱水、浆化、溶解、过滤、脱泡。

配制植物抗菌剂溶液，其包括植物抗菌剂茶多酚、脱盐水和NaSCN，其中抗菌剂的质量浓度为25％，NaSCN的质量浓度为28％。

将纺丝原液进入高剪切泵进行充胶，与此同时兑入植物抗菌剂溶液，利用高剪切泵将二者充分混合即可进行纺丝。其中植物抗菌剂溶液的加入量为纺丝原液重量的5％。采用1.2D喷丝板进行纺丝，期间纺丝速度为160m/min；纺丝温度为85℃，得到初生纤维。对初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，其中溶剂牵伸过程和热牵伸过程的总牵伸倍数为12倍，溶剂牵伸过程的牵伸倍数为2.6倍，热牵伸过程的牵伸倍数为1.04倍，热牵伸的温度为99.8℃，预热温度为102.5℃；凝固浴的温度为0.5℃，流量为28～32m³/h，比重为1.078g/ml；烘干过程包括顺次设置的第一区烘干、第二区烘干、第三区烘干，其中第一区烘干温度为116℃，第一区烘干温度为124℃，第三区烘干温度为124℃；得到2.22dtex植物抗菌腈纶。

实施例2

与实施例1不同之处在于：将茶多酚替换为薄荷酮，将纺丝原液依次进行水洗、脱水、浆化、溶解、过滤、脱泡，然后加热至69℃。纺丝过程中的温度为70℃。采用2D喷丝板进行纺丝。溶剂牵伸过程和热牵伸过程的总牵伸倍数为12倍，溶剂牵伸过程的牵伸倍数为2.5倍。最终得到1.22dtex植物抗菌腈纶。

性能表征：

对实施例1和2中制备得到的植物抗菌腈纶的抗菌性进行表征，采用以下抗菌检测方法：GB/T20944-2008振荡法，检测白色念珠菌，金黄色葡萄球菌。最终得到的植物抗菌腈纶对白色念珠菌，金黄色葡萄球菌的抑菌有效率达到95～99％，且水洗50次后依然具有抗菌功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将丙烯腈和醋酸乙烯的混合单体进行聚合反应得到纺丝原液；

向所述纺丝原液中添加植物抗菌剂后，将其进行纺丝，其次在凝固浴中双扩散形成初生纤维；其中所述植物抗菌剂选自茶多酚、儿茶素、薄荷酮中的一种或多种；

将所述初生纤维依次进行溶剂牵伸、水洗、热牵伸、烘干、定型，得到所述植物抗菌腈纶。

2.根据权利要求1所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，将所述混合单体进行所述聚合反应的步骤包括：

准备所述混合单体、还原剂和氧化剂，其中所述混合单体包括88％的所述丙烯腈和12％的所述醋酸乙烯，所述还原剂为亚硫酸氢钠、硝酸钠和氢氧化钠的水溶液，所述氧化剂为氯酸钠和硫酸铜的水溶液；

将所述混合单体在所述还原剂和所述氧化剂的作用下进行所述聚合反应，得到所述纺丝原液。

3.根据权利要求1或2所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，向所述纺丝原液中添加所述植物抗菌剂的步骤包括：

将所述植物抗菌剂、脱盐水和NaSCN混合形成植物抗菌剂溶液；

将所述植物抗菌剂溶液加入至所述纺丝原液。

4.根据权利要求3所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述植物抗菌剂溶液中，所述植物抗菌剂的质量浓度为25～30％，所述NaSCN的质量浓度为28～32％。

5.根据权利要求3所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述还原剂中，所述亚硫酸氢钠的质量浓度为10.65±0.1％，所述硝酸钠的质量浓度为10.50±0.50％，所述氢氧化钠的质量浓度为0.83～0.85％；优选地，所述氧化剂中，所述氯酸钠的质量浓度为2.00±0.02％，Cu²⁺浓度为39±5ppm。

6.根据权利要求5所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述聚合反应过程中，所述混合单体、所述还原剂和所述氧化剂连续通入聚合反应釜中进行所述聚合反应，其中所述混合单体的进料速度为2760±10kg/h，所述还原剂的进料速度为404±20kg/h，所述氧化剂的进料速度为605±25kg/h；

优选地，在所述聚合反应的过程中，同时向所述聚合反应釜中通入水和终止剂，所述水的进料速度为4640±200kg/h，所述终止剂为β-ME，其进料速度为3～9kg/h。

7.根据权利要求6所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述植物抗菌剂溶液的加入量为所述纺丝原液重量的5～10％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述纺丝原液中聚合物的粘均相对分子质量为60000～68000。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的植物抗菌腈纶的生产方法，其特征在于，所述纺丝过程中，纺丝速度为160±5m/min；

优选地，所述溶剂牵伸过程采用的溶剂为硫氰酸钠水溶液，牵伸温度为28～31℃；所述热牵伸过程的温度为97～102℃。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的生产方法生产得到的植物抗菌腈纶。