CN115262015B - 一种持久高效抗菌纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种持久高效抗菌纤维的制备方法：第一步，制备两亲性抗菌聚合物；第二步，将第一步制备的两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂预混合后高速捏合30～60min，经双螺杆挤出造粒，再经单螺杆挤出机从喷丝板上喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝‑高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维；本发明具有使用方便、抗菌效果好、使用寿命长的显著效果。

Description

一种持久高效抗菌纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纤维制备技术领域，具体地说，涉及一种持久高效抗菌纤维的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于极高的分子量，赋予它许多普通聚乙烯和其它工程塑料无可比拟的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、吸收冲击能、耐低温、卫生无毒、不易粘附、不易吸水、密度较小等综合性能，广泛应用于纺织、造纸、运输、化工及水产养殖等领域。然而，普通的UHMWPE纤维制品在长期的使用过程中容易被诸如细菌、藻类、贝类等微生物附着，从而给人类的日常活动带来巨大的经济损失和安全危害。因此，开发高效的防污持久高效抗菌纤维具有重要意义。
抗菌剂通过抑制细菌等微生物生长繁殖过程或破坏微生物生化结构达到抗菌的目的。目前，抗菌纤维的加工方法包括共混纺丝法、接枝法、后处理法等。共混纺丝法是将抗菌剂直接或间接与原料进行共混，然后通过熔融纺丝或溶液纺丝制得具有抗菌效果的纤维。其中铜、银以及化合物等无机抗菌剂常被应用于制备抗菌纤维。无机抗菌剂的添加工艺简单、灵活性好，缺点是价格较高且抗菌迟效，不能迅速杀死细菌，同时无机防污剂粉体与高分子材料相容性差，在基体树脂中易团聚，不易于纺丝加工成型。后处理法是指将抗菌液对纤维进行浸渍、浸轧或涂覆处理，使抗菌剂固定在纤维表面从而具备抗菌效果，但是抗菌效果持久性较差。接枝改性法是指通过化学键合作用将具有抗菌性的基团接枝到单体、聚合物或者纤维材料表面，赋予其持久抗菌功能，逐渐受到人们的广泛关注。
为制备具有长效抗菌功能的复合纤维，研究人员常将抗菌剂化学接枝到纤维基体材料中，随后通过熔融纺丝或溶液纺丝制得具有抗菌效果的纤维。然而抗菌剂与聚合物接枝共混使大部分的抗菌官能团被包埋在纤维的基体材料中，与细菌等微生物直接接触的纤维表面抗菌剂含量低，从而影响抗菌效果。
目前，国内一般采用凝胶纺丝法制备高强度UHMWPE复丝纤维，但该法生产成本较高、工艺复杂，同时加工用有机溶剂回收困难，易造成环境污染。而熔融纺丝法制备UHMWPE单丝具有低成本、低污染与高效率等特点，符合现代材料高性能、低碳和生态友好型的需求，备受研究人员的关注。同时，开发高效的防污抗菌UHMWPE熔纺单丝还未有相关专利报道。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种持久高效抗菌纤维的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明第一方面提供了一种持久高效抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将树脂、抗菌剂、马来酸酐、引发剂预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180～210℃，挤出造粒，获得两亲性抗菌聚合物；
所述抗菌剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％～30％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为1％～5％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为0.1％～2％；
所述树脂选自聚丙烯树脂或丙烯-乙烯共聚物；
第二步，将第一步制备的两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂预混合后高速捏合30～60min，经双螺杆挤出造粒(温度240～280℃，共混时间2～5min)，再经单螺杆挤出机从喷丝板上喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维；
或，将第一步制备的两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂、相容剂预混合后高速捏合30～60min，经双螺杆挤出造粒(温度240～280℃，共混时间2～5min)，再经单螺杆挤出机从喷丝板上喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维。
所述第一步中的丙烯-乙烯共聚物中乙烯链段含量为5％～30％。
所述第一步中的抗菌剂选自聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍磷酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐、壳聚糖中的至少一种。
所述第一步中的抗菌剂的接枝率控制在2％～30％。
所述第一步中的引发剂选自过氧化二异丙苯(DCP)。
所述第二步中的UHMWPE树脂的分子量为80～300万。
所述第二步中的抗氧剂选自酚类主抗氧化剂、胺类主抗氧化剂，具体选自抗氧剂1010。
所述第二步中的增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯、甘油、白油中的至少一种。
所述第二步中的相容剂选自丙烯-乙烯共聚物。
所述第二步中：第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的5～40％；或，所述第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的5～40％。
所述第二步中增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.5％～5％；或，所述增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.5％～5％。
所述第二步中抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.1％～1.5％；或，所述抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.1％～1.5％。
所述第二步中相容剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的1％～20％；或，所述相容剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的1％～20％。
所述第二步中喷丝孔的孔径为1.00mm～3.00mm。
所述第二步中熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260～320℃，纺丝速度5～20m/min，牵伸倍数为2～50倍，牵伸温度80～120℃。
所述持久高效抗菌纤维的断裂强度为5～15cN/dtex，断裂伸长率为10％～25％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率在水洗50次以上是90％以上。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的持久高效抗菌纤维的制备方法，主要特点是利用聚丙烯或丙烯-乙烯共聚物树脂与UHMWPE树脂不相容组分间的排斥力和聚丙烯本身的低粘性，带动抗菌组分向表面迁移，实现抗菌聚合物在UHMWPE纤维的表面富集达到高效抗菌的效果；同时通过控制与UHMWPE相容组分的含量，将抗菌聚合物锚定在UHMWPE纤维表面来保证抗菌的持久性，实现UHMWPE纤维的持久高效抗菌，解决了普通纤维抗菌效率低、抗菌效果不持久的问题，具有使用方便、抗菌效果好、使用寿命长的显著效果。
本发明通过熔融共混与化学键合的方式，将聚胍盐等有机抗菌剂接枝到聚丙烯或丙烯-乙烯共聚物树脂中，制备两亲性抗菌聚合物；将UHMWPE树脂、两亲性抗菌聚合物、相容剂等预混合后熔融纺丝，并经牵伸和热定型工艺后得到表面富集抗菌剂的持久高效抗菌纤维，本发明的持久高效抗菌纤维具有使用方便、抗菌效果好、使用寿命长的显著效果；具有广谱、安全、持久高效抗菌的特点，水洗50次以上抑菌率仍达到90％以上，可广泛应用在海洋绳缆、网箱、养殖围栏等大型水产养殖领域。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种持久高效抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2.5kg聚丙烯树脂、0.625kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.1kg马来酸酐、0.025kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为25％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在19％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.5kgUHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯、0.25kg丙烯-乙烯共聚物混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为150万，牌号为LL-1040，上海联乐化工科技有限公司；所述UHMWPE树脂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的65％。所述第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的30％；所述增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的2％。所述抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.5％。所述相容剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的2.5％。
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.50mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为18倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为8cN/dtex，断裂伸长率为20％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率在水洗50次以上是90％以上。
实施例2
一种持久高效抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2kg聚丙烯树脂、0.4kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.08kg马来酸酐、0.02kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为200℃，得到2kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为20％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在15％。
第二步，将2kg第一步制备的两亲性聚合物、7.3kg UHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯、0.45kg相容剂(丙烯-乙烯共聚物)混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为140万，美国塞拉尼斯；
所述UHMWPE树脂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的73％；所述第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的20％；所述增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的2％。所述抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.5％。所述相容剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的4.5％。
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.60mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度270℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为16倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为7cN/dtex，断裂伸长率为18％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率在水洗50次以上是90％以上。
实施例3
一种持久高效抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将3kg丙烯-乙烯共聚物、0.6kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.09kg马来酸酐、0.03kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为20％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为3％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在16％。丙烯-乙烯共聚物中乙烯链段含量为20％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.75kg UHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为270℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为250万，山东齐鲁石油化学公司；
所述UHMWPE树脂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的67.5％；所述第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的30％；所述增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的2％。所述抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.5％。
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.00mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度270℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为24倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为10cN/dtex，断裂伸长率为20％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率在水洗50次以上是90％以上。
实施例4
一种持久高效抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将1kg丙烯-乙烯共聚物、0.3kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.04kg马来酸酐、0.1kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到1kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为30％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在21％。丙烯-乙烯共聚物中乙烯链段含量为25％。
第二步，将1kg第一步制备的两亲性聚合物、8.75kg UHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为270℃，时间为5min；
所述UHMWPE树脂的分子量为150万。
所述UHMWPE树脂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的87.5％；所述第一步制备的两亲性聚合物的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的10％；所述增塑剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的2％。所述抗氧剂的添加量占两亲性聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.5％。
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.00mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度270℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为16倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为8cN/dtex，断裂伸长率为21％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率在水洗50次以上是90％以上。
对比例1
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2.5kg聚乙烯树脂、0.625kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.1kg马来酸酐、0.025kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为25％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在19％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.5kgUHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为150万，牌号为LL-1040，上海联乐化工科技有限公司；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.50mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为18倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为8.6cN/dtex，断裂伸长率为24％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
对比例2
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2kg聚丙烯树脂、0.4kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.08kg马来酸酐、0.02kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为200℃，得到2kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为20％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在15％。
第二步，将2kg第一步制备的两亲性聚合物、7.3kg UHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为140万，美国塞拉尼斯；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.60mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度270℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为16倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为6.4cN/dtex，断裂伸长率为22％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
对比例3
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
将0.1kg的纳米铜抗菌剂、6.75kg UHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为270℃，时间为4min；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.00mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度270℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为24倍，牵伸温度90℃。
纤维的断裂强度为11cN/dtex，断裂伸长率为22％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
对比例4
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2.5kg聚丙烯树脂、0.625kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.1kg马来酸酐、0.025kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为25％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在19％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.5kg聚乙烯(PE)树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯、0.25kg丙烯-乙烯共聚物混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述PE树脂为纺丝级别的，中国石化扬子石油化工有限公司；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.50mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为12倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为15％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
对比例5
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2.5kg聚丙烯树脂、0.625kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.1kg马来酸酐、0.025kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为25％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在19％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.5kg UHMWPE树脂、0.2kg邻苯二甲酸二丁酯、0.25kg丙烯-乙烯共聚物混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为150万，牌号为LL-1040，上海联乐化工科技有限公司；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.50mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为18倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为6.4cN/dtex，断裂伸长率为16％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
对比例6
一种纤维的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将2.5kg聚丙烯树脂、0.625kg聚六亚甲基单胍盐酸盐、0.1kg马来酸酐、0.025kg过氧化二异丙苯预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180℃，得到3kg粒状两亲性抗菌聚合物；所述聚六亚甲基单胍盐酸盐的添加量占树脂的质量百分含量为25％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为4％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％；所述抗菌剂的接枝率控制在19％。
第二步，将3kg第一步制备的两亲性聚合物、6.5kgUHMWPE树脂、0.05kg抗氧剂1010、0.25kg丙烯-乙烯共聚物混合后倒入高速捏合锅进行高速捏合60min，经双螺杆挤出造粒，温度为260℃，时间为4min；
所述UHMWPE树脂的分子量为150万，牌号为LL-1040，上海联乐化工科技有限公司；
再经单螺杆挤出机从喷丝板上的喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维，喷丝板上喷丝孔的孔径为2.50mm；所述熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260℃，纺丝速度8m/min，牵伸倍数为18倍，牵伸温度90℃。
持久高效抗菌纤维的断裂强度为6.1cN/dtex，断裂伸长率为14％，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率如表1所示。
本发明中按照抗菌针织品(FZ/T 73023-2006)标准对上述样品进行抗菌效果检测。
实施例1～4和对比例1～6的数据见表1所示：
表1抗菌效果对比
Figure BDA0003769515130000101
Figure BDA0003769515130000111
实施例1～4利用聚丙烯与UHMWPE树脂不相容组分间的排斥力和聚丙烯本身的低粘性，带动聚胍盐组分向表面迁移，实现抗菌聚合物在UHMWPE纤维的表面富集达到高效抗菌的效果；同时通过控制与UHMWPE相容组分的含量，将抗菌聚合物锚定在UHMWPE纤维表面来保证抗菌的持久性，实现UHMWPE纤维的持久高效抗。
对比例1(第一步使用的是聚乙烯树脂，第二步无相容剂)将聚胍盐熔融接枝到聚乙烯中制备两亲性抗菌聚合物，随后与UHMWPE等原料熔融共混时，由于PE与UHMWPE相容，会导致大部分的抗菌剂被包埋在UHMWPE纤维中，抗菌效果较差。同时在水洗50次后抗菌效果更差。在对比例2中，第二步由于缺少相容剂，导致两亲性抗菌聚合物(聚丙烯接枝聚胍盐)在水洗50次后容易从UHMWPE纤维表面剥离，导致抗菌效果较低。对比例3中采用无机纳米粒子作为抗菌剂，抗菌效果迟缓，初始抗菌效果与水洗50次后抗菌效果较差。对比例4中采用普通聚乙烯PE树脂作为基体材料(本发明实施例采用UHMWPE树脂)，与两亲性抗菌聚合物共混后会导致大部分的抗菌剂被包埋在PE纤维中，抗菌效果较差。对比例5中未添加抗氧剂，对材料的抗菌效果影响较小，材料的断裂强度、断裂伸长率降低。对比例6中未添加增塑剂，对材料的抗菌效果影响较小，材料的断裂强度、断裂伸长率降低。因此，本发明解决了普通纤维抗菌效率低、抗菌效果不持久的问题，具有使用方便、抗菌效果好、使用寿命长的显著效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，制备两亲性抗菌聚合物
将树脂、抗菌剂、马来酸酐、引发剂预混后经同向双螺杆共混进行化学接枝反应，共混温度为180～210℃，挤出造粒，获得两亲性抗菌聚合物；
所述抗菌剂的添加量占树脂的质量百分含量为1％～30％；所述马来酸酐的添加量占树脂的质量百分含量为1％～5％；所述引发剂的添加量占树脂的质量百分含量为0.1％～2％；
所述树脂选自聚丙烯树脂或丙烯-乙烯共聚物；
第二步，将第一步制备的两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂预混合后高速捏合30～60min，经双螺杆挤出造粒，再经单螺杆挤出机从喷丝板上喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维；
或，将第一步制备的两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂、相容剂预混合后高速捏合30～60min，经双螺杆挤出造粒，再经单螺杆挤出机从喷丝板上喷丝孔熔融挤出，经熔融纺丝-高倍拉伸工艺，获得持久高效抗菌纤维；
所述第一步中的丙烯-乙烯共聚物中乙烯链段含量为5％～30％；
所述第一步中的抗菌剂选自聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍磷酸盐、聚六亚甲基双胍磷酸盐、壳聚糖中的至少一种；
所述第一步中的抗菌剂的接枝率控制在2％～30％；
所述第一步中的引发剂选自过氧化二异丙苯。
2.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中的UHMWPE树脂的分子量为80～300万；
所述第二步中的抗氧剂选自酚类主抗氧化剂、胺类主抗氧化剂。
3.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中的增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯、甘油、白油中的至少一种；
所述第二步中的相容剂选自丙烯-乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中：第一步制备的两亲性抗菌聚合物的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的5～40％；或，所述第一步制备的两亲性抗菌聚合物的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的5～40％。
5.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中增塑剂的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.5％～5％；或，所述增塑剂的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.5％～5％。
6.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中抗氧剂的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的0.1％～1.5％；或，所述抗氧剂的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂总质量之和的0.1％～1.5％。
7.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中相容剂的添加量占两亲性抗菌聚合物、UHMWPE树脂、抗氧剂、增塑剂与相容剂总质量之和的1％～20％。
8.根据权利要求1所述的持久高效抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述第二步中喷丝孔的孔径为1.00mm～3.00mm；
所述第二步中熔融纺丝和高倍牵伸工艺为：纺丝温度260～320℃，纺丝速度5～20m/min，牵伸倍数为2～50倍，牵伸温度80～120℃。
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