CN115418741A - 一种抗菌涤纶植物染料色母粒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涤纶植物染料色母粒及其制备方法和应用，通过硼酸熔融法对植物染料进行了耐热杂化处理，将有机植物染料和无机硼酸在纳米级别上结合起来，针对植物染料的热稳定做出了改进，添入了与杂化染料具有协同作用的功能组分抗菌剂、分散剂，开发出新型多功能的纺织材料，所得纤维制品兼顾优异细菌抗性及力学性能，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及到一种抗菌涤纶植物染料色母粒及其制备方法和应用。
背景技术
聚酯纤维，通常指PET(polyethylene terephthalate)纤维，也称涤纶。由于其具有优良的物理性能及化学稳定性，所以在纺织等行业的应用非常广泛，位居三大合成纤维(涤纶、尼龙、腈纶)之首。聚酯纤维的常规染色方法是纺后成纤着色，但是纺后成纤着色会产生大量的印染废水以及能源消耗。同时纺后成纤着色的方法还会导致纤维或织物的色牢度降低，从而减弱制品的实用性。
随着社会经济的发展，人们关于安全、环保、绿色生活的意识越来越高，在发现某些合成染料含有对人体造成伤害的寒毒物质后，消费者对塑料制品的要求已经不再简单的满足于色彩的艳丽。天然植物染料是由从植物的果实、根、茎、叶中提取出来的天然染料色素制备所得，可自然降解，大部分无毒、无害、无副作用，再加上有些植物本身就是中草药，兼具保健功效。
因此，需要开发新型多功能的纺织材料及制备技术，以满足现代人的消费要求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种抗菌涤纶植物染料色母粒。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，
10～20份杂化染料，61.7～76.7份涤纶树脂，5～15份抗菌剂，1～5份分散剂， 0.3份抗氧剂；
其中，所述杂化染料由植物染料与硼酸混合得到。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述杂化染料的制备方法包括，植物染料与硼酸混合均匀后置于聚四氟乙烯反应容器中反应，其中，所述植物染料与硼酸的质量比为2：1。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述植物染料包括靛蓝、栀子黄、诃子、茜草中的一种或多种。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述抗菌剂包括二氧化钛载银复合型抗菌剂和磷酸锆载银型抗菌剂中的一种或多种。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述分散剂包括AC-540A、AC-6A 中的一种或多种。
本发明的另一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种抗菌涤纶植物染料色母粒的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，将杂化染料、涤纶树脂、抗菌剂、分散剂、抗氧剂共混经双螺杆挤出机熔融挤出，水冷风干后剪切成粒，即得抗菌涤纶植物染料色母粒。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述双螺杆挤出机各区温度分别设置为：一区175～195℃，二区220～240℃，三区235～255℃，四区255～275℃，五区260～280℃，六区255～275℃，七区260～280℃，八区255～275℃，九区 255～275℃，机头255～275℃。
本发明的再一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种抗菌涤纶植物染料色母粒的应用。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：将所述色母粒用于纤维的制备，包括，将色母粒与涤纶树脂加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到纤维。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述色母粒与涤纶树脂的质量比为3：97，制得纤维规格为150D/48f。
本发明有益效果：
(1)本发明对植物染料进行了耐热杂化处理，通过硼酸熔融法将有机植物染料和无机硼酸在纳米级别上结合起来，针对植物染料的热稳定做出了改进，以使得植物染料可进行纺前原液熔融纺丝。
(2)本发明在制备色母粒过程中添加了抗菌剂，一方面抗菌剂能与具抗菌作用的植物染料共同作用，赋予色母粒优异的抑菌性；另一方面通过优选抗菌剂的种类，使得抗菌剂与植物染料协同作用，提高色母粒抑菌性的同时增强制得纤维的力学性能。
(3)本发明同时对色母粒中各组分种类比例进行了选择，使得耐热杂化处理后的植物染料与其它功能成分能更好的作用，开发得到的新型多功能的纺织材料制得纤维制品具有优异的细菌抗性以及力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。其中：
图1为本发明实施例1制得的色母粒。
图2为本发明实施例1制得的纤维。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中所用原料无特殊说明均为普通市售。
本发明中参照《GB/T 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》定量测试纤维的抗细菌性能；
参照《GB/T 14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法》测试纤维的拉伸强度与断裂伸长率；
参照《GB/T 6688-2008染料相对强度和色差的测定仪器法》测试纤维的表面色深K/S值。
实施例1
植物靛蓝染料与硼酸按质量比2:1投入高速搅拌机，搅拌时间30min，搅拌速率为1500rpm，混合均匀后转移到聚四氟乙烯反应容器中，置于烘箱中反应220℃下反应48h，制得杂化靛蓝染料；
将20份杂化靛蓝染料，66.7份涤纶树脂，10份二氧化钛载银复合型抗菌剂，3份AC-540A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm下搅拌10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶植物靛蓝染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
实施例2
栀子黄植物染料与硼酸按质量比2:1投入高速搅拌机，搅拌时间30min，搅拌速率为1500rpm，混合均匀后转移到聚四氟乙烯反应容器中，置于烘箱中反应200℃下反应60h，制得杂化栀子黄植物染料；
将15份杂化栀子黄植物染料，71.7份涤纶树脂，10份二氧化钛载银复合型抗菌剂，3份AC-540A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm 下搅拌10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区 185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区 270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶栀子黄植物染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
实施例3
诃子植物染料与硼酸按质量比2:1投入高速搅拌机，搅拌时间30min，搅拌速率为1500rpm，混合均匀后转移到聚四氟乙烯反应容器中，置于烘箱中反应180℃下反应72h，制得杂化诃子植物染料；
将10份杂化诃子植物染料，76.7份涤纶树脂，10份二氧化钛载银复合型抗菌剂，3份AC-540A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm 下搅拌10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区 270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶诃子植物染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
对比例1
植物靛蓝染料与硼酸按质量比2:1投入高速搅拌机，搅拌时间30min，搅拌速率为1500rpm，混合均匀后转移到聚四氟乙烯反应容器中，置于烘箱中反应220℃下反应48h，制得杂化靛蓝染料；
将20份杂化靛蓝染料，66.7份涤纶树脂，10份磷酸锆载银型抗菌剂，3 份AC-540A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm下搅拌 10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶植物靛蓝染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
对比例2
植物靛蓝染料与硼酸按质量比2:1投入高速搅拌机，搅拌时间30min，搅拌速率为1500rpm，混合均匀后转移到聚四氟乙烯反应容器中，置于烘箱中反应220℃下反应48h，制得杂化靛蓝染料；
将20份杂化靛蓝染料，66.7份涤纶树脂，10份二氧化钛载银复合型抗菌剂，3份AC-6A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm下搅拌10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶植物靛蓝染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
对比例3
将20份靛蓝染料，66.7份涤纶树脂，10份二氧化钛载银复合型抗菌剂，3 份AC-540A分散剂，0.3份抗氧剂置于高速搅拌机中，转速1500rpm下搅拌 10min，混合均匀后投入双螺杆挤出机，各区温度分别设置为：一区185℃，二区230℃，三区245℃，四区265℃，五区270℃，六区265℃，七区270℃，八区265℃，九区265℃，机头265℃；
熔融挤出后水冷风干并剪切成粒，即得抗菌涤纶植物靛蓝染料色母粒；
将色母粒与涤纶树脂按质量比3:97混合，加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到规格为150D/48f的纤维。
将实施例1～3以及对比例1～3制得的纤维进行性能测试，结果如表1所示。
表1纤维性能测试结果
由表1可知，本发明制备的抗菌涤纶植物染料色母粒纺丝所得纤维在具备优异细菌抗性的同时，力学性能较好，且表面色深程度优异。
在同等条件下，由对比例可知，对植物染料进行杂化处理能够显著提高制得纤维的各项性能，同时可以看出，本发明中优选了抗菌剂与分散剂的种类，由于硼酸杂化处理后的植物染料能够与二氧化钛载银复合型抗菌剂、AC-540A 分散剂更好的作用，提高制得纤维抗菌性的同时兼顾增强力学性能。
实施例4
本实施例探究分散剂用量对纤维性能的影响。
在制备色母粒过程中，调整分散剂AC-540A用量分别为1份、3份、5份，相应调整涤纶树脂用量分别为68.7份、66.7份、64.7份，其余制备步骤均与实施例1相同，测定本实施例制得纤维的性能，结果如表2所示；
表2不同用量分散剂制得纤维性能测试结果
实施例5
本实施例探究抗菌剂用量对纤维性能的影响。
在制备色母粒过程中，调整抗菌剂二氧化钛载银复合型抗菌剂用量分别为 5份、10份、15份，相应调整涤纶树脂用量分别为71.7份、66.7份、61.7份，其余制备步骤均与实施例1相同，测定本实施例制得纤维的性能，结果如表2 所示；
表3不同用量抗菌剂制得纤维性能测试结果
由表2、表3可知，抗菌剂及分散剂比重不断增加并不能使得纤维各项性能呈线性增强，只有在本发明的优选条件下才能实现兼顾纤维最佳的力学性能及抗菌性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：以色母粒质量份数计，包括，
10～20份杂化染料，61.7～76.7份涤纶树脂，5～15份抗菌剂，1～5份分散剂，0.3份抗氧剂；
其中，所述杂化染料由植物染料与硼酸共混熔融得到。
2.如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：所述杂化染料的制备方法包括，植物染料与硼酸混合均匀后置于聚四氟乙烯反应容器中反应，其中，所述植物染料与硼酸的质量比为2：1。
3.如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：所述植物染料包括靛蓝、栀子黄、诃子、茜草中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：所述抗菌剂包括二氧化钛载银复合型抗菌剂和磷酸锆载银型抗菌剂中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：所述抗氧剂包括抗氧剂1010。
6.如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒，其特征在于：所述分散剂包括AC-540A、AC-6A中的一种或多种。
7.一种如权利要求1～6任一所述的抗菌涤纶植物染料色母粒的制备方法，其特征在于：包括，
将杂化染料、涤纶树脂、抗菌剂、分散剂、抗氧剂共混经双螺杆挤出机熔融挤出，水冷风干后剪切成粒，即得抗菌涤纶植物染料色母粒。
8.如权利要求7所述的抗菌涤纶植物染料色母粒的制备方法，其特征在于：包括，所述双螺杆挤出机各区温度分别设置为：一区175～195℃，二区220～240℃，三区235～255℃，四区255～275℃，五区260～280℃，六区255～275℃，七区260～280℃，八区255～275℃，九区255～275℃，机头255～275℃。
9.一种如权利要求1所述的抗菌涤纶植物染料色母粒的应用，其特征在于：将所述色母粒用于纤维的制备，包括，将色母粒与涤纶树脂加入熔融纺丝机中，风冷固化喷出的纤维丝，对其进行集束、牵伸，从而得到纤维。
10.如权利要求9所述的抗菌涤纶植物染料色母粒的应用，其特征在于：所述色母粒与涤纶树脂的质量比为3：97，制得纤维规格为150D/48f。
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