CN115433440A - 一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒、制备方式及含有天然草木抗菌成分的织物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒、制备方法及含有天然草木抗菌成分的织物，所述母粒包括以下质量份的组分：聚合物36～68.8份，抗氧剂0.2～1份，分散剂0.5～2份，偶联剂0.5～1份，天然草本抗菌提取物30～60份；母粒采用融共混挤出造粒而制得，织物采用母粒与聚合物进行熔融纺丝制备。本发明制备的母粒中的天然草本抗菌成分在经过聚合物熔融高温处理后依然能保持抗菌活性稳定，且分散均匀、与基体相容性好，无需添加其他的功能性粒子，可直接加入到聚合物基体中进行熔融纺丝，使得天然草本抗菌纤维生产变得简单方便，并且纤维的抗菌效果具有持久性。
Description
技术领域
本发明涉及纺织纤维领域，具体涉及一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒、制备方式及含有天然草木抗菌成分的织物。
背景技术
随着生活水平的提高，消费者对于纺织品的要求从最开始的保暖舒适转化为健康、安全、功能多样性。人们变得更加注重衣着环境的卫生，以此来保证人体外部微环境的健康。人体皮肤表面聚集着大量的微生物，其中常见的有害菌包括金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌、痤疮丙酸杆菌以及大肠杆菌等。对织物进行抗菌处理则可有效地抑制这些有害菌的生长和增殖，给人体皮肤创造一个健康舒适的外部环境。
聚合物纤维具有一系列优良性能，如较佳的抗皱性和保形性、较强的力学性能、回弹性适中、热定型效果优异等。近年来，对聚合物纤维进行抗菌功能改性一直是纺织技术领域的研究热点之一。
目前对纺织品抗菌处理研发和在市场上应用最为广泛的分为无机系和有机系抗菌改性。无机类抗菌添加物的优势在于化学性能稳定、抗菌范围广、耐洗、抗菌效果持久等，但是此类抗菌剂的抗菌效果较差，成本高昂，抗真菌和霉菌的效果有限。有机抗菌剂的优势在于杀菌效果好、品类丰富、成本低等，但是有机添加剂一般毒性较大、易产生耐药性，且对使用环境有限制。除了上述的有机合成抗菌添加剂外，有机天然草本植物也可作为抗菌添加剂的优选。草本天然抗菌剂具有生物相容性好、可降解、广谱抗菌、不会产生抗药性等特点。随着人们对生活品质的不断追求以及对合成抗菌剂所带来的环境问题的担忧，天然抗菌剂的研究逐渐受到了广泛关注。
目前，采用天然草本抗菌剂改性化学合成纤维的多采用微胶囊形式的材料来承载天然抗菌成分，但这些材料在加工中易造成活性成分丧失，改善效果不明显。同时，添加较多的功能性颗粒又会对聚合物的物化性质造成影响，不利于后续熔融纺纱，且制备过程复杂，用料浪费，不利于环保。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种可供熔融纺丝使用的聚合纤维用天然草本抗菌母粒、制备方式及含有天然草木抗菌成分的织物。该天然草本抗菌母粒中天然草本抗菌成分在经过聚合物熔融高温处理后依然能保持抗菌活性，并可通过在熔融纺丝的方式，进入织物，使得织物具有持久的抗菌性，且不影响织物的耐洗涤、耐汗渍和耐摩擦牢度。经检测，含有天然草木抗菌成分的织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率大于90.0％。
本发明第一方面提供了一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒，所述母粒包括以下质量份的组分：聚合物36～68.8份，抗氧剂0.2～1份，分散剂 0.5～2份，偶联剂0.5～1份，天然草本抗菌提取物30～60份；所述聚合物包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺中的一种或多种；所述天然草本抗菌提取物包括地肤子提取物、紫草提取物、芦荟提取物、薰衣草提取物、草本靛蓝中的一种或多种。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒，此母粒中的天然草本抗菌成分在经过聚合物熔融高温处理后依然能保持抗菌活性稳定，且分散均匀、与基体相容性好，无需添加其他的功能性粒子，可直接加入到聚合物基体中进行熔融纺丝，使得天然草本抗菌纤维生产变得简单方便，并且纤维的抗菌效果具有持久性。
作为本发明进一步的实施方式，所述天然草本抗菌提取物为地肤子提取物。
作为本发明进一步的实施方式，所述聚合物为的粒度为45～60目；所述天然草本抗菌提取物的粒径为300～500nm。
作为本发明进一步的实施方式，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂 168、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
作为本发明进一步的实施方式，所述分散剂为聚酯改性聚磷酸酯类分散剂、乙撑基双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。
作为本发明进一步的实施方式，所述偶联剂为硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述聚合纤维用天然草本抗菌母粒的制备方法，包括以下步骤：
称重：按照权利要求1所述聚合纤维用天然草本抗菌母粒的重量份称取组分；
干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和天然草本抗菌提取物真空干燥4～12h；聚合物切片原料在80℃～180℃下真空干燥4～12h；
混料：先将偶联剂与天然草本抗菌提取物混合均匀后再加入分散剂、聚合物和抗氧剂，均匀搅拌后得到混合原料；
熔融挤出：将所述混合原料加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，制成聚合纤维用天然草本抗菌母粒。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒的制备方法，用以上方法制备的母粒中天然草本抗菌成分在经过聚合物熔融高温处理后依然能保持抗菌活性稳定，且分散均匀、与基体相容性好，无需添加其他的功能性粒子，可直接加入到聚合物基体中进行熔融纺丝，使得天然草本抗菌纤维生产变得简单方便，并且纤维的抗菌效果具有持久性。
作为本发明进一步的实施方式，所述双螺杆挤出机采用11区温度设置，冷却温度为15～30℃，双螺杆挤出机转速300～500r/min。
作为本发明进一步的实施方式，所述混料步骤中先将偶联剂与天然草本抗菌提取物在100～150r/min搅拌15～30min进行混合，得到改性的天然草本抗菌提取物；再加入分散剂、聚合物和抗氧剂在100～150r/min搅拌15～ 30min混合均匀得到混合原料。
本发明第三方面提供了一种含有天然草木抗菌成分的织物，所述织物采用本发明第一方面所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒与聚合物进行熔融纺丝制备。
区别于现有技术，上述技术方案提供了使用了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒的含有天然草木抗菌成分的织物，使得织物具有持久的抗菌性，且不影响织物的耐洗涤、耐汗渍和耐摩擦牢度。经检测，含有天然草木抗菌成分的织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率大于 90.0％。
上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式进行说明。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。
为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。
在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
本发明第一方面提供了一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒，所述母粒包括以下质量份的组分：聚合物36～68.8份，抗氧剂0.2～1份，分散剂 0.5～2份，偶联剂0.5～1份，天然草本抗菌提取物30～60份；所述聚合物包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺中的一种或多种；所述天然草本抗菌提取物包括地肤子提取物、紫草提取物、芦荟提取物、薰衣草提取物、草本靛蓝中的一种或多种。
聚合物种类繁多，其熔融处理温度也相差甚大。而草本抗菌成分在聚合物较高的熔融处理温度下容易发生挥发或者分解，亦或是与聚合物之间的界面相容性较差，在后续的使用和多次洗涤过程中抗菌成分尽数流失，抗菌效果大幅度降低。
本发明中所要适用的是纺织纤维领域，申请人在研发中首先考虑到分散剂、草本抗菌以及聚合物粉料之间的分散情况，以及母粒成品的抗菌、力学性能等的要求。因此，为了获得抗菌性能佳的草本改性母粒，本发明采用的聚合物选用聚酯、聚丙烯和聚酰胺的一种或多种。
申请人在研究过程中发现，若采用熔融纺纱的方式，由于聚合物熔融加工温度过高，有些草本抗菌成分在过高的温度下有效成分流失极大，抗菌改性不理想。为此，申请人将靛蓝、薰衣草、芦荟、紫草和地肤子作为抗菌成分，分别应用到聚合物纤维中，配合一定的助剂，意图赋予聚合物纤维抗菌消炎等功能，并进行抗菌性能对比。
现代药理研究草本植物—草本靛蓝、薰衣草、芦荟、紫草和地肤子具有良好的抗菌活性、抗瘙痒、抗病原微生物和抗炎等作用。靛蓝是由板蓝根等草本植物中提取出来的一种抗菌成分，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等均有较好的抑制效果。薰衣草的主要有效抗菌活性部位的化学成分为萜烯类化合物芳樟醇和乙酸芳樟酯，可抑制十几种革兰氏阴性菌、阳性菌和10种真菌的生长。芦荟的主要有效抗菌活性部位的化学成分为蒽醌类和多糖类物质，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和变形杆菌都具有很好的抗性，对革兰氏阳性菌的抗性略高于革兰氏阴性菌。紫草的主要有效抗菌活性部位的化学成分为萘醌类化合物紫草素，在体外对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和大肠杆菌等具有抑制作用。地肤子的有效抗菌活性部位的化学成分有黄酮类、三萜皂苷类、生物碱类和挥发油等。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒，此母粒中的天然草本抗菌成分在经过聚合物熔融高温处理后依然能保持抗菌活性稳定，且分散均匀、与基体相容性好，无需添加其他的功能性粒子，可直接加入到聚合物基体中进行熔融纺丝，使得天然草本抗菌纤维生产变得简单方便，并且纤维的抗菌效果具有持久性。
作为本发明进一步的实施方式，薰衣草、芦荟、紫草、地肤子提取物采用醇提取，提取物为非水溶性物质，可以有效降低天然草本抗菌剂在洗涤过程中的溶解流失，以及合成抗菌剂在产品应用过程中对人体健康的威胁和对环境的危害。
作为本发明进一步的实施方式，所述天然草本抗菌提取物为地肤子提取物。
申请人在研发中发现地肤子中多种有效抗菌活性物质均有优越的热学性质，在涤纶熔融高温270℃处理后依然能保持形态稳定，分子结构没有改变。
其抑菌活性的物质包括但不局限于以下：三萜类化合物齐墩果酸的熔点温度可达到300℃以上且不会发生分解；黄酮类化合物—异鼠李素的熔点可高达307℃，可明显降低金黄色葡萄球菌的致病力，是一种潜在的抗金黄色葡萄球菌感染或其他革兰氏阳性菌感染的先导化合物；黄酮类化合物—槲皮素的熔点高于314℃，完全热分解温度达350℃以上，对革兰氏阴性菌的具有良好的抗菌性；油脂类物质—β-谷甾醇的热分解温度在300℃以上，对革兰氏阴性菌和阳性菌均有一定抑制作用，在碱性环境下，其抑菌作用得到增强。
作为本发明进一步的实施方式，所述聚合物的粒度为45～60目；所述天然草本抗菌提取物的粒径为300～500nm。
为方便双螺杆挤出机喂料容易、不堵塞，以及提高混料的均匀性，因此所选聚合物粒度为45～60目的粉末。
为避免草本抗菌添加物过大的粉末尺寸造成的喷丝孔滤压过大，从而引起的纺丝困难，或者过细的粉末尺寸引起的团聚，从而造成较差的分散性，因此草本抗菌提取物粒径定为300～500nm粉末。
作为本发明进一步的实施方式，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂 168、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
作为本发明进一步的实施方式，所述分散剂为聚酯改性聚磷酸酯类分散剂、乙撑基双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。
作为本发明进一步的实施方式，所述偶联剂为硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述聚合纤维用天然草本抗菌母粒的制备方法，包括以下步骤：
称重：按照权利要求1所述聚合纤维用天然草本抗菌母粒的重量份称取组分；
干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和天然草本抗菌提取物真空干燥4～12h；聚合物切片原料在80℃～180℃下真空干燥4～12h；
混料：先将偶联剂与天然草本抗菌提取物混合均匀后再加入分散剂、聚合物和抗氧剂，均匀搅拌后得到混合原料；
熔融挤出：将所述混合原料加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，制成聚合纤维用天然草本抗菌母粒。
为避免有机、无机抗菌剂改性聚合物纤维在使用过程中抗菌剂成分的不断外溢、迁移引起的环境污染问题、人体健康问题，和解决天然草本抗菌剂的不耐高温造成的抗菌活性成分丧失的问题以及功能粒子的辅助添加带来的试剂浪费和环境污染问题，需要提供一种绿色环保、对人体健康无害的新型抗菌功能母粒及其制备方法，具有活性成分不受高温或水洗破坏、抗菌效果持久等优点。用熔融共混的方法添加耐高温的天然草本抗菌成分进行纺丝操作简单，易于推广，且抗菌剂成分与聚合物纤维的结合牢度会更高，有效避免传统无机、有机抗菌剂带来的危害，以及辅助功能粒子添加带来的终端产品性能的负面影响。故我们选用耐高温的天然草本类抗菌剂、分散剂、抗氧剂、偶联剂与聚合物等通过螺杆挤出机熔融共混制备成可用于聚合物纤维的天然草本抗菌母粒。
区别于现有技术，上述技术方案提供了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒的制备方法，采用耐高温天然草本抗菌剂与聚合物熔融共混制备成抗菌母粒，在后续纺丝时抗菌母粒的直接添加使得纤维及其纺织品具有抗菌性能，既可以避免合成抗菌剂的使用，造成对人体健康、生态环境造成的负面影响，又可以避免后整理过程中带来的问题，例如抗菌效果不持久、穿着舒适性较差、耐洗牢度低等问题。采用可耐高温的天然草本抗菌成分与聚合物为主要原料得到抗菌母粒，既可以一定程度缓解草本抗菌成分在聚合物高温熔融过程中的失效，避免合成抗菌剂对生态环境和人体健康带来的威胁，又可以解决普通不耐温天然抗菌剂在后期的使用过程以及多次洗涤后带来的耐晒、耐水洗牢度低的问题。
作为本发明进一步的实施方式，在干燥步骤，为避免天然草本成分真空干燥中过高的温度设定破坏其结构，亦或是过低的干燥温度无法完全干燥、耗费时间过长，所以将天然草本成分真空干燥步骤中的干燥温度设定为50～ 80℃。
为使聚合物发生预结晶，适当提高其玻璃化转变温度和熔点，避免提前软化熔融堵塞喂料口，根据聚合物种类不同，干燥温度设定范围为80℃～ 180℃。其中聚酯、聚丙烯和聚酰胺的干燥温度分别为180、120和80℃。
作为本发明进一步的实施方式，所述双螺杆挤出机采用11区温度设置，冷却温度为15～30℃，双螺杆挤出机转速300～500r/min。
作为本发明进一步的实施方式，所述混料步骤中先将偶联剂与天然草本抗菌提取物在100～150r/min搅拌15～30min进行混合，得到改性的天然草本抗菌提取物；再加入分散剂、聚合物和抗氧剂在100～150r/min搅拌15～ 30min混合均匀得到混合原料。为避免过快的搅拌速度导致物料飞溅，过低的搅拌速度导致混料不充分等，将搅拌速率以及时间进行限定。
本发明第三方面提供了一种含有天然草木抗菌成分的织物，所述织物采用本发明第一方面所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒与聚合物进行熔融纺丝制备。
区别于现有技术，上述技术方案提供了使用了一种聚合物纤维用天然草本抗菌母粒的含有天然草木抗菌成分的织物，使得织物具有持久的抗菌性，且不影响织物的耐洗涤、耐汗渍和耐摩擦牢度。经检测，含有天然草木抗菌成分的织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率大于 90.0％。
本实施方式中，靛蓝、薰衣草、芦荟、紫草和地肤子提取物采购自常州美胜生物材料有限公司。
实施例1
一种聚合物纤维用草本抗菌母粒，由以下重量份数的原料组成：粒度为45～60目聚酯PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)36.0份，抗氧剂1.0份，分散剂 2.0份，硅烷偶联剂(KH-570)1.0份，粒径为300～500nm天然草本抗菌提取物60份。
本实施例中所用的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168按照1:1质量比的混合物。
本实施例中所用的分散剂为聚酯改性磷酸酯类分散剂。
本实施例中所用的天然草本抗菌剂为地肤子提取物。
聚合物纤维用草本抗菌母粒的制备方法：
1.物料干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和地肤子提取物在50℃下进行真空干燥6h，PET粉末在180℃下干燥4h待用；
2.称重：按照母粒中各组分重量份数称取干燥后的原料；
3.混料：先将偶联剂与地肤子提取物加入混合机中，在100～150r/min的搅拌速率下搅拌15～30min进行混合，得到改性的地肤子提取物；然后加入分散剂、聚酯和抗氧剂，进一步混合均匀，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为15min。
4.熔融挤出：将混合物加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，然后干燥。双螺旋挤出机采用11区温度设置，设置温度依次为160℃-240℃- 250℃-260℃-260℃-230℃-230℃-230℃-230℃-230℃-250℃。冷却温度为 15-30℃。双螺旋挤出机的螺旋转速设置为300-500r/min。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含地肤子提取物的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中地肤子草本抗菌浓度为1.00％，标位样品A。
实施例2
一种聚合物纤维用草本抗菌母粒，由以下重量份数的原料组成：
粒度为45～60目聚丙烯PP粉末47.8份、抗氧剂0.5份、分散剂1.0份、偶联剂0.7份，粒径为300～500nm地肤子提取物50份。
本实施例中所用的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168按照1:1质量比的混合物。
本实施例中所用的分散剂为聚酯改性磷酸酯类分散剂。
本实施例中所用的天然草本抗菌剂为地肤子提取物。
聚合物纤维用草本抗菌母粒的制备方法：
1.物料干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和地肤子提取物在50℃下进行真空干燥6h，PP粉末在120℃下干燥4h待用；
2.称重：按照母粒中各组分重量份数称取干燥后的原料；
3.混料：先将偶联剂与地肤子提取物加入混合机中，在100～150r/min的搅拌速率下搅拌15～30min进行混合，得到改性的地肤子提取物；然后加入分散剂、聚酯和抗氧剂，进一步混合均匀，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为15min。
4.熔融挤出：将混合物加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，然后干燥。双螺旋挤出机采用11区温度设置，设置温度依次为50℃-120℃-160℃- 200℃-220℃-240℃-220℃-220℃-220℃-220℃-240℃。冷却温度为15- 30℃。双螺旋挤出机的螺旋转速设置为300-500r/min。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中地肤子草本抗菌浓度为1.00％，标位样品B。
实施例3
一种聚合物纤维用草本抗菌母粒，由以下重量份数的原料组成：
粒度为45～60目聚酰胺(尼龙-66)68.8份、抗氧剂0.2份、分散剂0.5 份、偶联剂0.5份，粒径为300～500nm地肤子提取物30份。
本实施例中所用的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168按照1:1质量比的混合物。
本实施例中所用的分散剂为聚酯改性磷酸酯类分散剂。
本实施例中所用的天然草本抗菌剂为地肤子提取物。
聚合物纤维用草本抗菌母粒的制备方法：
1.物料干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和地肤子提取物在50℃下进行真空干燥6h，尼龙-66粉末在80℃下干燥4h待用；
2.称重：按照母粒中各组分重量份数称取干燥后的原料；
3.混料：先将偶联剂与地肤子提取物加入混合机中，在100～150r/min的搅拌速率下搅拌15～30min进行混合，得到改性的地肤子提取物；然后加入分散剂、聚酯和抗氧剂，进一步混合均匀，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为15min。
4.熔融挤出：将混合物加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，然后干燥。双螺旋挤出机采用11区温度设置，设置温度依次为160℃-240℃- 260℃-270℃-270℃-240℃-240℃-230℃-230℃-230℃-260℃。冷却温度为 15-30℃。双螺旋挤出机的螺旋转速设置为300-500r/min。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中地肤子草本抗菌浓度为1.00％，标位样品C。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：抗菌功能母粒中，按质量份数计，各原料组成包括：粒度为45～60目聚酯PET68.8份、抗氧剂0.2份、分散剂 0.5份、偶联剂0.5份，粒径为300～500nm草本靛蓝30份。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中草本靛蓝抗菌浓度为1.00％，标位样品 D。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：抗菌功能母粒中，按质量份数计，各原料组成包括：聚酯PET68.8份、抗氧剂0.2份、分散剂0.5份、偶联剂 0.5份，粒径为300～500nm紫草提取物30份。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中紫草抗菌浓度为1.00％，标位样品E。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：抗菌功能母粒中，按质量份数计，各原料组成包括：粒度为45～60目聚酯PET68.8份、抗氧剂0.2份、分散剂 0.5份、偶联剂0.5份，粒径为300～500nm芦荟提取物30份。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中芦荟抗菌浓度为1.00％，标位样品F。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于：抗菌功能母粒中，按质量份数计，各原料组成包括：粒度为45～60目聚酯PET68.8份、抗氧剂0.2份、分散剂 0.5份、偶联剂0.5份，粒径为300～500nm薰衣草提取物30份。
用常规的化纤聚合物加本实施例制备的含天然草本抗菌的聚合物母粒进行熔融纺丝，制成纺织品，使该纺织品中薰衣草抗菌浓度为1.00％，标位样品 G。
对比例1
选用地肤子提取物的溶液对PET纺织品进行后整理，充分浸渍、烘干后得到抗菌处理，记为A’。
对比例2
选用草本靛蓝的溶液对PET纺织品进行后整理，充分浸渍、烘干后得到抗菌处理，记为B’。
对比例3
选用紫草提取物的溶液对PET纺织品进行后整理，充分浸渍、烘干后得到抗菌处理，记为C’。
对比例4
选用芦荟提取物的溶液对PET纺织品进行后整理，充分浸渍、烘干后得到抗菌处理，记为D’。
对比例5
选用薰衣草提取物的溶液对PET纺织品进行后整理，充分浸渍、烘干后得到抗菌处理，记为E’。
后整理工艺：
借鉴中国专利CN201210359270.2申请的一种浸渍法抗菌涤纶织物及其制备方法。具体抗菌整理液配方为：草本抗菌剂1.0-3.0％owf，浴比为1:15- 1:30。
所述浸渍方法步骤为：将经过前处理的PET面料常温下在抗菌整理液中浸渍 15-20min，随后经过脱水烘干即可。
性能检测：
对本实施例1-7和对比例1-5进行水洗前后的抗菌性能和功能改性剂在聚合物中的分散性能进行测定，测定结果中的数据均为三次重复测定结果的平均值。
1.草本提取物在聚合物中分散性测定
草本提取物在聚合物中分散性测定有三种方法，分别为二辊机法，过滤压力升法，薄膜法三种。本处草本抗菌母粒主要用于熔融纺丝法生产纤维，故选用过滤压力升法进行测试。
测试原理：由于草本提取物通过挤出机的过滤网时堵塞滤网引起的挤出机的内部熔体压力升高是对地肤子提取物分散性的一个量度。
过滤压力升值(FPV)定义：每克草本抗菌母粒在挤出时增加的压力值。实施例1-7和对比例1-5制备的抗菌功能母粒过滤性能测试结果如表1所示。
表1实施例1-7和对比例1-5草本抗菌功能母粒过滤性测试结果
| 名称 | 过滤网精度(目) | 过滤网压差(MPa) |
| 实施例1 | 1500 | 0.0396 |
| 实施例2 | 1500 | 0.0407 |
| 实施例3 | 1500 | 0.0405 |
| 实施例4 | 1500 | 0.0432 |
| 实施例5 | 1500 | 0.0398 |
| 实施例6 | 1500 | 0.0412 |
| 实施例7 | 1500 | 0.0403 |
由表1可知，实施例1-7制备的天然草本抗菌母粒过滤性能测试结果可以发现，过滤压差均在0.06MPa以内，这表明天然草本提取物粒径大小合适，且在聚合物基体中分散均匀，用于聚合物纤维纺丝是合适的。
2.水洗前后抗菌性能测定
抑菌率按照国家标准：GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》进行测定。
表2实施例1-7和对比例1-5水洗前后100次的抑菌效果
从表2中可以看出，比较实施例1-7和对比例1-5，将天然抗菌成分与聚合物进行熔融共混制备的纤维织物的抑菌率比单纯的后整理浸渍高。并且洗涤 100前后，实施例1-7得到的抗菌纤维纺织品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率均大于90.0％，而对比例1-5的抑菌率基本低于 80％。
对比实施例1-7中，可发现地肤子提取物的聚合物纤维织物的抑菌率基本高于草本靛蓝、紫草提取物、芦荟提取物和薰衣草提取物，这时因为地肤子提取物中的许多有效抗菌成分的热学性能较佳，在聚合物高温熔融处理中也可以保持其物理、化学性能稳定。
地肤子中多种有效抗菌活性物质均有优越的热学性质，在涤纶熔融高温 270℃处理后依然能保持形态稳定，例如地肤子具有抑菌活性的几种活性物质—三萜类化合物齐墩果酸的熔点温度可达到300℃以上且不会发生分解；黄酮类化合物——异鼠李素的熔点可高达307℃，可明显降低金黄色葡萄球菌的致病力，是一种潜在的抗金黄色葡萄球菌感染或其他革兰氏阳性菌感染的先导化合物；黄酮类化合物——槲皮素的熔点高于314℃，完全热分解温度达350℃以上，对革兰氏阴性菌的具有良好的抗菌性；油脂类物质—β-谷甾醇的热分解温度在300℃以上，对革兰氏阴性菌和阳性菌均有一定抑制作用，在碱性环境下，其抑菌作用得到增强。
而草本靛蓝、紫草提取物、芦荟提取物和薰衣草提取物中的有效抗菌成分在聚合物高温熔融处理中会发生一定程度的挥发或者分解，对其抑菌率有负面影响。
3.牢度测试
对本发明实施例1-7和对比例1-5提供的纺织品(聚酯纤维面料)进行耐水洗牢度、耐汗渍牢度(碱性)和耐摩擦牢度测试，测试标准、评级标准及所用仪器设备见表3，测试结果见表4。
表3牢度测试标准、评级标准及所用仪器设备
表4实施例1-7和对比例1-5中提供的纺织品样品色牢度评定等级
从表3中可以看出，本发明实施例1-7和对比例1-5制备的纺织品的耐洗牢度、耐汗渍牢度和耐摩擦牢度具有较大差别。将天然草本抗菌剂与聚合物进行熔融共混得到的纤维织物具有较高的耐洗涤、耐汗渍和耐摩擦牢度，而后整理抗菌处理得到的纤维织物的耐洗涤、耐汗渍和耐摩擦牢度普遍偏低，这说明将天然草本抗菌剂作为聚合物熔融纺丝原料并不会影响聚合物纤维的各项牢度和正常使用。
最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述母粒包括以下质量份的组分：聚合物36～68.8份，抗氧剂0.2～1份，分散剂0.5～2份，偶联剂0.5～1份，天然草本抗菌提取物30～60份；所述聚合物包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺中的一种或多种；所述天然草本抗菌提取物包括地肤子提取物、紫草提取物、芦荟提取物、薰衣草提取物、草本靛蓝中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述天然草本抗菌提取物为地肤子提取物。
3.根据权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述聚合物为的粒度为45～60目；所述天然草本抗菌提取物的粒径为300～500nm。
4.根据权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述分散剂为聚酯改性聚磷酸酯类分散剂、乙撑基双硬脂酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
7.权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
称重：按照权利要求1所述聚合纤维用天然草本抗菌母粒的重量份称取组分；
干燥：将抗氧剂、分散剂、偶联剂和天然草本抗菌提取物真空干燥4～12h；聚合物切片原料在80℃～180℃下真空干燥4～12h；
混料：先将偶联剂与天然草本抗菌提取物混合均匀后再加入分散剂、聚合物和抗氧剂，均匀搅拌后得到混合原料；
熔融挤出：将所述混合原料加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出造粒，制成聚合纤维用天然草本抗菌母粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机采用11区温度设置，冷却温度为15～30℃，双螺杆挤出机转速300～500r/min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混料步骤中先将偶联剂与天然草本抗菌提取物在100～150r/min搅拌15～30min进行混合，得到改性的天然草本抗菌提取物；再加入分散剂、聚合物和抗氧剂在100～150r/min搅拌15～30min混合均匀得到混合原料。
10.一种含有天然草木抗菌成分的织物，其特征在于，所述织物采用权利要求1所述的聚合纤维用天然草本抗菌母粒与聚合物进行熔融纺丝制备。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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