CN115584568B - 一种保温抗菌布料及其制备方法 - Google Patents

一种保温抗菌布料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保温抗菌布料及其制备方法，本发明先利用氨气等离子体对聚氨酯树脂进行处理，在聚氨酯树脂的表面引入氨基，增多了聚氨酯树脂表面的反应活性位点，便于后续接枝反应的进行；另一方面，等离子体处理后的聚氨酯树脂表面呈粗糙结构，在后续改性过程中，纳米氧化锌能够更好的附着在聚氨酯树脂的表面；然后利用聚乙烯亚胺对聚氨酯树脂进行接枝改性，再通过与二硫化碳反应引入对重金属具有更强螯合作用的二硫代氨基基团，便于螯合锌离子，进而增强了布料的抗菌性能，同时聚乙烯亚胺分子链上的长链烷基结构，具有良好的烷烃的相变储能性能，使得制备的面料具有良好的保温性能。

Description

一种保温抗菌布料及其制备方法
技术领域
本发明涉及面料技术领域，具体涉及一种保温抗菌布料及其制备方法。
背景技术
常规面料的原料主要为棉、麻、丝、涤纶、锦纶等，具有多孔结构的纺织纤维面料在使用过程中易吸附细菌，且人体排出的汗液、脱落的皮脂等都为菌类繁殖提供了丰富的营养，造成细菌滋生，细菌的滋生不仅产生异味，易造成交叉感染而传播疾病，也容易损伤纤维，随着生活水平的提高，人们越来越重视纺织品的舒适性与功能性，传统的面料已不能满足人们的使用要求。
中国专利文献CN110281618A公开了一种抗菌舒适的内衣针织面料，包括：内衣针织面料本体、内衣外层面料和内衣里层面料，所述内衣针织面料本体是由内衣外层面料和内衣里层面料通过纺织连接而成；内衣里层面料由甲壳素纤维纱和竹纤维纱混合而成的复合纤维纱通过平针与集圈混合纺织而成的面料织物，通过利用甲壳素纤维纱抑菌除臭功能，赋予内衣针织面料一定的抗菌性能，但其保暖性能和抗菌效果不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种保温抗菌布料及其制备方法，解决现有的面料保暖性能和抗菌效果不佳的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种保温抗菌布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨酯树脂用去离子水进行超声清洗，烘干，然后置于等离子体处理腔中，抽真空，进行氨气等离子体处理，得到预处理聚氨酯；
(2)将预处理聚氨酯溶于甲苯中，加入聚乙烯亚胺水溶液，搅拌混合均匀，然后加入环氧氯丙烷，加热搅拌反应，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的pH为10-12，再加入二硫化碳，在室温下搅拌反应3-5h，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚氨酯；
(3)将改性聚氨酯加入到硝酸锌溶液中，分散均匀，在室温下振荡吸附，然后经过滤、干燥，得到负载锌的改性聚氨酯；
(4)将负载锌的改性聚氨酯加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
(5)以涤纶纤维和改性聚氨酯纤维的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，得到保温抗菌布料。
优选的，步骤(2)中，预处理聚氨酯、聚乙烯亚胺水溶液、环氧氯丙烷和二硫化碳的质量比为10-20:20-30:4-8:3-5。
优选的，步骤(2)中，聚乙烯亚胺水溶液的质量分数为10-20％。
优选的，步骤(2)中，加热搅拌反应的温度为60-80℃，加热搅拌反应时间为2-4h。
优选的，步骤(3)中，改性聚氨酯与硝酸锌溶液的质量比为10-15:100。
优选的，步骤(3)中，硝酸锌溶液的质量分数为1-2％。
优选的，步骤(3)中，振荡吸附时间为2-3h。
优选的，步骤(5)中，涤纶纤维和改性聚氨酯纤维的质量比为40-50:5-10。
本发明还提供由上述制备方法所制备得到的保温抗菌布料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明利用氨气等离子体对聚氨酯树脂进行处理，在聚氨酯树脂的表面引入氨基，增多了聚氨酯树脂表面的反应活性位点，便于后续接枝反应的进行；另一方面，等离子体处理后的聚氨酯树脂表面呈粗糙结构，在后续改性过程中，纳米氧化锌能够更好的附着在聚氨酯树脂的表面。
(2)本发明利用聚乙烯亚胺对聚氨酯树脂进行接枝改性，再通过与二硫化碳反应引入对重金属具有更强螯合作用的二硫代氨基基团，便于螯合锌离子，进而增强了布料的抗菌性能，同时聚乙烯亚胺分子链上的长链烷基结构，具有良好的烷烃的相变储能性能，使得制备的面料具有良好的保温性能。
(3)本发明中负载锌的改性聚氨酯在注塑机中加热熔融时，得到纳米氧化锌，均匀分布在聚氨酯树脂的表面，相比于直接将聚氨酯与纳米氧化锌共混放入注塑机中，分布更加均匀，纳米氧化锌通过吸收人体发射出的热量，并且再向人体辐射一定波长范围的远红外线，除了可使人体皮下组织中血液流量增加，促进血液循环外，还可以减少热量损失，达到良好的保温效果；并且经过多次水洗后，仍具有良好的抗菌性能和保暖效果。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
本发明中所采用的聚氨酯树脂购自东莞市胜浩塑胶原料有限公司；
聚乙烯亚胺购自湖北东曹化学科技有限公司，CAS：9002-98-6；
涤纶纤维购自杭州永兴化纤有限公司；
棉纱购自潍坊美华纺织有限公司。
实施例1
一种保温抗菌布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g聚氨酯树脂用去离子水进行超声清洗，烘干，然后置于等离子体处理腔中，抽真空，进行氨气等离子体处理，放电功率为100W，处理时间为10min，得到预处理聚氨酯；
(2)将10g预处理聚氨酯溶于200mL甲苯中，加入20g，10wt％的聚乙烯亚胺水溶液，搅拌混合均匀，然后加入4g环氧氯丙烷，在60℃下加热搅拌反应2h，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的pH为10，再加入3g二硫化碳，在室温下搅拌反应3h，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚氨酯；
(3)将10g改性聚氨酯加入到100g，1wt％的硝酸锌溶液中，分散均匀，在室温下振荡吸附2h，然后经过滤、干燥，得到负载锌的改性聚氨酯；
(4)将负载锌的改性聚氨酯加入螺杆注塑机中，加热至180℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
(5)将40g涤纶纤维和5g改性聚氨酯纤维进行混纺，以得到的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，即得到保温抗菌布料，其中布料由40％的经纱和60％的纬纱所组成，经纱为60支，棉纱为60支。
实施例2
一种保温抗菌布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g聚氨酯树脂用去离子水进行超声清洗，烘干，然后置于等离子体处理腔中，抽真空，进行氨气等离子体处理，放电功率为100W，处理时间为10min，得到预处理聚氨酯；
(2)将20g预处理聚氨酯溶于200mL甲苯中，加入30g，20wt％的聚乙烯亚胺水溶液，搅拌混合均匀，然后加入8g环氧氯丙烷，在80℃下加热搅拌反应4h，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的pH为12，再加入5g二硫化碳，在室温下搅拌反应5h，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚氨酯；
(3)将15g改性聚氨酯加入到100g，2wt％的硝酸锌溶液中，分散均匀，在室温下振荡吸附3h，然后经过滤、干燥，得到负载锌的改性聚氨酯；
(4)将负载锌的改性聚氨酯加入螺杆注塑机中，加热至180℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
(5)将40g涤纶纤维和10g改性聚氨酯纤维进行混纺，以得到的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，即得到保温抗菌布料，其中布料由40％的经纱和60％的纬纱所组成，经纱为60支，棉纱为60支。
实施例3
一种保温抗菌布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g聚氨酯树脂用去离子水进行超声清洗，烘干，然后置于等离子体处理腔中，抽真空，进行氨气等离子体处理，放电功率为100W，处理时间为10min，得到预处理聚氨酯；
(2)将15g预处理聚氨酯溶于200mL甲苯中，加入25g，20wt％的聚乙烯亚胺水溶液，搅拌混合均匀，然后加入6g环氧氯丙烷，在80℃下加热搅拌反应4h，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的pH为12，再加入4g二硫化碳，在室温下搅拌反应4h，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚氨酯；
(3)将12g改性聚氨酯加入到100g，1.5wt％的硝酸锌溶液中，分散均匀，在室温下振荡吸附2h，然后经过滤、干燥，得到负载锌的改性聚氨酯；
(4)将负载锌的改性聚氨酯加入螺杆注塑机中，加热至180℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
(5)将50g涤纶纤维和10g改性聚氨酯纤维进行混纺，以得到的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，即得到保温抗菌布料，其中布料由40％的经纱和60％的纬纱所组成，经纱为60支，棉纱为60支。
对比例1
一种布料的制备方法，包括如下步骤：
将聚氨酯树脂加入螺杆注塑机中，加热至180℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到聚氨酯纤维；
将50g涤纶纤维和10g聚氨酯纤维进行混纺，以得到的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，即得到布料，其中布料由40％的经纱和60％的纬纱所组成，经纱为60支，棉纱为60支。
对比例2
一种布料的制备方法，包括如下步骤：
将12g聚氨酯加入螺杆注塑机中，加入0.8g纳米氧化锌，混合均匀，加热至180℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
将50g涤纶纤维和10g改性聚氨酯纤维进行混纺，以得到的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，即得到布料，其中布料由40％的经纱和60％的纬纱所组成，经纱为60支，棉纱为60支。
将实施例1-3和对比例1-2所制备的面料进行性能测试，面料样品尺寸为300mm×300mm×0.75mm，具体步骤如下：
抗菌性能：根据GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》的检测方法，对实施例1-3、对比例2制备的面料样品进行抗菌性检测，检测菌种为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，由于对比例1中没有添加抗菌剂，故没有进行抗菌性能测试；
然后以耐洗色牢度试验机的洗涤方法为参照，对面料样品进行50次水洗，重新检测面料样品的抗菌性能，结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003908997970000061
导热系数的测试：：将实施例1-3和对比例1-2制备的面料根据GB/T35762-2017的检测方法进行导热系数的测试；
结果如下表2所示：
表2
导热系数(w/(m2·k))
实施例1 0.043
实施例2 0.042
实施例3 0.043
对比例1 0.065
对比例2 0.069
远红外性能检测：将实施例1-3和对比例2制备的面料按照GB/T30127-2013《纺织品远红外性能的检测与评价》，检测远红外发射率，
然后以耐洗色牢度试验机的洗涤方法为参照，对面料样品进行50次水洗，重新检测面料样品的远红外发射率；结果如表3所示：
表3
未水洗时的远红外发射率 水洗50次后的远红外发射率
实施例1 0.88 0.84
实施例2 0.89 0.83
实施例3 0.87 0.83
对比例2 0.85 0.69
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种保温抗菌布料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚氨酯树脂用去离子水进行超声清洗，烘干，然后置于等离子体处理腔中，抽真空，进行氨气等离子体处理，得到预处理聚氨酯；
（2）将预处理聚氨酯溶于甲苯中，加入聚乙烯亚胺水溶液，搅拌混合均匀，然后加入环氧氯丙烷，加热搅拌反应，待反应完成后，冷却至室温，调节溶液的pH为10-12，再加入二硫化碳，在室温下搅拌反应3-5h，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，得到改性聚氨酯；
（3）将改性聚氨酯加入到硝酸锌溶液中，分散均匀，在室温下振荡吸附，然后经过滤、干燥，得到负载锌的改性聚氨酯；
（4）将负载锌的改性聚氨酯加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，在热空气作用下拉伸，得到改性聚氨酯纤维；
（5）以涤纶纤维和改性聚氨酯纤维的混纺纱为经纱，棉纱为纬纱进行经纬编织，得到保温抗菌布料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，预处理聚氨酯、聚乙烯亚胺水溶液、环氧氯丙烷和二硫化碳的质量比为10-20:20-30:4-8:3-5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，聚乙烯亚胺水溶液的质量分数为10-20%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加热搅拌反应的温度为60-80℃，加热搅拌反应时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，改性聚氨酯与硝酸锌溶液的质量比为10-15:100。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，硝酸锌溶液的质量分数为1-2%。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，振荡吸附时间为2-3h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，涤纶纤维和改性聚氨酯纤维的质量比为40-50:5-10。
9.如权利要求1-8任一项所述制备方法所制备得到的保温抗菌布料。
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