CN115710757B - 一种抗菌复合短纤及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌复合短纤及其制备方法，涉及纺织技术的领域。抗菌复合短纤包括皮层和芯层，皮层包裹芯层；皮层包括第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒，抗菌聚乙烯母粒包括：第二份聚乙烯80‑100份、胍盐低聚物2‑10份、甲苯1000‑1500份、引发剂1‑2份、抗氧剂0.1‑0.5份；芯层采用特性粘度为0.67‑0.69dL/g的聚酯材料制成，聚酯材料包括聚酯料和扩链剂，扩链剂包括双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物中的至少一种。本申请采用皮芯双层结构，先制成抗菌聚乙烯母粒，再制成皮层和芯层，将芯层包裹在皮层内部，皮层与芯层之间形成交联结构，提高了胍盐低聚物在皮层中的分散性和皮层与芯层的复合效果，有助于同时提高复合短纤的抗菌性能和力学性能。

Description

一种抗菌复合短纤及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织技术的领域，尤其是涉及一种抗菌复合短纤及其制备方法。

背景技术

复合短纤是柔软、耐磨等优良性能的纤维，可以用于制作服装、家纺等纺织品。PE/PET复合短纤和PE/PP复合纤维等聚酯复合纤维，是纺织行业常用的复合短纤，能够采用将聚酯合成熔体后直接纺丝的方式制成纤维，这种纺丝工艺的能耗比较低、效率比较高，纺制的纤维质量也比较好。

相关技术中，利用涤纶布料、聚酯瓶片、纺丝废丝、泡泡料、浆块为原料，原料经粉碎、清洗、干燥后，再进行熔融纺丝工艺，再经卷绕、集束、牵伸、卷曲、松弛热定型、切断后形成不同长度的复合短纤。由于消费者对于健康越来越加关注，因此对具有抗菌性能的织物更加青睐。为了提高复合短纤的抗菌性能，相关技术中，还会向原料中加入抗菌母粒，得到的复合短纤具有抗菌性能。

但是，由于采用的原料具有来源复杂、杂质含量高、粘度低和熔点低等特点，所以抗菌母粒在原料形成的熔体中分散效果差，得到的复合短纤的抗菌性能较差。

发明内容

为了提高复合短纤的抗菌性能，本申请提供一种抗菌复合短纤及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种抗菌复合短纤，采用如下的技术方案：

一种抗菌复合短纤，包括皮层和芯层，所述皮层包裹芯层；所述皮层包括重量比为(3-15):1的第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒，按抗菌聚乙烯母粒的总重量计，所述抗菌聚乙烯母粒包括如下重量份的组分：第二份聚乙烯80-100份、胍盐低聚物2-10份、甲苯1000-1500份、引发剂1-2份、抗氧剂0.1-0.5份；所述芯层采用特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料制成，所述聚酯材料包括重量比为(60-100):1的聚酯料和扩链剂，所述扩链剂包括双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物中的至少一种。

胍盐低聚物是一种无毒的杀菌物，热失重起始温度在250℃以上，将胍盐低聚物加入聚酯短纤中，可以提高聚酯短纤的杀菌能力。本申请采用皮芯结构，以聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒制成的皮层包裹聚酯料和扩链剂制成的芯层，而且，采用聚乙烯、胍盐低聚物、甲苯、引发剂、抗氧剂来制备抗菌聚乙烯母粒，聚乙烯、胍盐低聚物、引发剂和抗氧剂均能够分散在甲苯中，引发剂在受热的情况下分解产生自由基，自由基与胍盐低聚物上的端氨基反应，再与聚乙烯大分子自由基发生链终止反应，使得胍盐低聚物键合到聚乙烯分子链上，降温析出固体后，即可得到抗菌聚乙烯料，再将抗菌聚乙烯料与聚乙烯进行共熔融，挤出切粒，即得到抗菌聚乙烯母粒。抗氧剂有助于减少聚乙烯大分子自由基发生氧化反应，从而减少聚乙烯降解，提高抗菌聚乙烯母粒的产率。

本申请将抗菌聚乙烯母粒与聚乙烯按照上述配比进行纺丝，由于胍盐低聚物键合到聚乙烯分子链上，因此，胍盐低聚物能够与聚乙烯分子同步分散，而抗菌聚乙烯母粒的大部分通用结构依然是聚乙烯，因此，抗菌聚乙烯母粒与聚乙烯具有优异的相容性，使得胍盐低聚物在皮层中可以分散的更加均匀，有助于提高皮层的抗菌效果。再使用皮层包覆聚酯料制成的芯层，即可提高复合短纤的抗菌效果。

另外，本申请还在芯层加入了双环氧乙烷化合物和/或酸酐类化合物制成的扩链剂，双环氧乙烷化合物能够与PET的端羧基发生加成反应，从而提高PET的分子量和粘度。酸酐类化合物的酸酐基团能够与PET的端羟基发生开环反应，使得酸酐键合到PET分子链上，从而提高PET的分子量和粘度。然后选择特性粘度在0.67-0.69dL/g的聚酯材料，使得聚酯材料的熔体粘度稳定在一个较窄的合适的范围内，有助于提高芯层熔体在纺丝过程中的流动性和停留时间的稳定性，使得纺丝生产可以连续稳定的进行，还有助于皮层和芯层紧密的粘接在一起。

而且，胍盐低聚物中含有氨基和仲氨基，双环氧乙烷化合物上的环氧基团和酸酐类化合物的酸酐基团，均可以与胍盐低聚物的氨基和仲氨基发生开环反应，生成交联结构，使得皮层和芯层形成一种紧密复合的一体结构，取得了提高复合短纤的力学性能的效果，有助于延长复合短纤的使用寿命。

在一个具体的可实施方案中，所述胍盐低聚物为聚六亚甲基胍盐酸盐。

聚六亚甲基胍盐酸盐具有广谱高效的杀菌性能，能够杀灭多种病菌和细菌，而且，对人体无毒害作用，能够生物降解，因此，更加环保、安全。聚六亚甲基胍盐酸盐含有丰富的氨基和仲氨基，既有助于与聚乙烯键合，使得聚六亚甲基胍盐酸盐在皮层中更加稳定，不易析出，又有助于与双环氧乙烷化合物和/或酸酐类化合物进行开环反应，从而改善了本申请的复合短纤的持久抗菌性能。

在一个具体的可实施方案中，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。

过氧化二苯甲酰可以产生丰富的自由基，有助于胍盐低聚物键合到聚乙烯分子链上，提高了抗菌聚丙烯母粒的抗菌性能，从而改善皮层和整个复合纤维的抗菌性能。

在一个具体的可实施方案中，所述扩链剂包括重量比为1:(0.8-1.2)的双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物。

发明人发现，将双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物按上述配比联用，使得扩链剂既能够与聚酯料的端羧基反应，又能够与聚酯料的端羟基反应，使得聚酯料与扩链剂的反应更加充分，提高了聚酯材料的熔体粘度的稳定性，有助于连续稳定地进行纺丝，减少毛丝和断头，改善复合短纤的质量。

第二方面，本申请提供一种抗菌复合短纤的制备方法，采用如下的技术方案：

一种抗菌复合短纤的制备方法，包括如下步骤，

制聚酯材料：将聚酯料和扩链剂熔融共混，挤出、切粒后得到聚酯材料，然后对聚酯材料进行检测，筛选出特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料；

制芯层熔体：将特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料进行恒温熔融，得到芯层熔体；

制抗菌聚乙烯料：将第二份聚乙烯分为第一部分聚乙烯和第二部分聚乙烯，将第一部分聚乙烯、胍盐低聚物、抗氧剂和甲苯混合，在100-115℃下将甲苯中的固体溶解完全，得到反应液，在100-110℃下，再将引发剂滴入反应液中，反应结束后，得到反应产物，将反应产物自然冷却至室温，收集析出的固体，得到抗菌聚乙烯料；

制抗菌聚乙烯母粒：再将抗菌聚乙烯料与第二部分聚乙烯熔融共混，挤出、切粒后得到抗菌聚乙烯母粒；

制皮层熔体：将第一份聚乙烯、抗菌聚乙烯母粒进行熔融共混，得到皮层熔体；

纺丝：将皮层熔体和芯层熔体输送至复合纺丝机中，经熔体分配后喷出，形成皮芯结构的丝条，皮层熔体形成的皮层包裹芯层熔体形成的芯层，然后将丝条进行吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，得到抗菌复合短纤。

本申请的制备方法将第二份聚乙烯分为两部分聚乙烯，一部分聚乙烯与胍盐低聚物、抗氧剂、引发剂和甲苯混合，使得胍盐低聚物可以键合到聚乙烯上，便于制备成抗菌聚乙烯料，另一部分聚乙烯与抗菌聚乙烯料制成抗菌聚乙烯母粒。再将抗菌聚乙烯母粒与第一份聚乙烯制备出皮层熔体，有助于将胍盐低聚物分散到皮层中，提高了皮层的抗菌性能。本申请的制备方法筛选特性粘度控制在0.67-0.69dL/g的聚酯料，可以将芯层熔体的粘度限制在一个较窄的合适的范围内，使得芯层熔体具有较好的流动性，纺丝质量也较高。在纺丝过程中，刚喷出的丝条温度较高，有助于芯层与皮层之间形成交联结构，提高复合纤维的力学性能。因此，本申请的方法，可以提高复合纤维的抗菌性能和力学性能。

在一个具体的可实施方案中，所述聚酯料的制备步骤如下：将聚酯进行水洗，然后烘干至含水率为5-30ppm，得到聚酯料。

将聚酯进行水洗，有助于除去聚酯表面的灰尘和杂质，使得聚酯更加洁净，从而减少杂质对芯层的粘性和力学性能的影响，提高复合短纤的力学性能。将聚酯料的含水率保持在5-30ppm，可以减少水分对扩链剂的影响，有助于扩链剂与聚酯料反应，从而进一步提高芯层和复合短纤的力学性能。

在一个具体的可实施方案中，在所述制芯层熔体步骤中，在284-290℃的熔融温度下，将特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料进行恒温熔融，得到芯层熔体。

采用上述范围内的任一熔融温度，进行恒温熔融，可以进一步提高芯层熔体的粘度的稳定性，有助于进行纺丝和提高纺丝质量。

在一个具体的可实施方案中，所述制抗菌聚乙烯料步骤在抗菌聚乙烯料的生产设备中进行，所述抗菌聚乙烯料的生产设备包括反应釜、釜盖、搅拌器、输气件、抽气件、泄压件、加液组件和卸料组件，所述釜盖安装在反应釜的顶端，所述搅拌器、输气件、抽气件、泄压件和加液组件均安装在釜盖上，所述搅拌器插设于反应釜内，所述抽气件与加液组件相连通；所述卸料组件包括冷却箱、箱盖、排料管、排料阀、刮料盘、承接管、闭气阀、弹簧、自动刮料件、出料管、出料阀和过滤箱，所述排料管连接在反应釜和箱盖之间，所述排料管贯穿箱盖，所述排料阀安装在排料管上，所述弹簧连接在刮料盘和箱盖之间，所述刮料盘和弹簧均位于箱盖背离排料阀的一侧，所述承接管固定连接在刮料盘上，所述承接管贯穿刮料盘，所述闭气阀安装在承接管上，所述排料管插设于承接管内，所述箱盖可拆卸连接在冷却箱上，所述刮料盘设于冷却箱内，所述刮料盘与冷却箱的内侧壁抵接，所述自动刮料件包括驱动电机、刮片和驱动轴，所述驱动电机安装在箱盖上，所述箱盖上设有轴孔，所述刮料盘上设有贯穿孔，所述驱动轴穿设于轴孔和贯穿孔内，所述驱动轴与轴孔和贯穿孔的孔壁抵接，所述驱动轴与驱动电机的电机轴同轴连接，所述刮片固定连接在驱动轴远离驱动电机的一端，所述刮片与冷却箱的内底壁和内侧壁抵接。所述冷却箱的内底壁上设有下料通槽，所述出料管连接在冷却箱的外底壁上，所述出料阀安装在出料管上，所述下料通槽朝向出料管，所述出料管远离冷却箱的一端插设于处理箱内。

输气件可以向反应釜内输入惰性气体，既有助于提高反应的安全性，有助于减少聚乙烯在反应过程中氧化，减少聚乙烯的损耗。抽气件用于将反应釜内的气体抽出，便于维持反应釜内气压平衡。泄压件可以在反应釜内气阀突然增大时进行泄压，提高了本装置的安全性。将一部分聚乙烯与胍盐低聚物、抗氧剂和甲苯加入反应釜内进行溶解时，搅拌器可以将上述原料搅拌分散，有助于固体均匀受热、加快固体的溶解速度。加液组件可以将引发剂滴加到反应釜中，使得胍盐低聚物键合到聚乙烯上。而且，出气件可以向加液组件内输气，起到了调节加液组件内部压强的效果，在滴加引发剂时，减小加液组件内部压强与反应釜内部压强的差值，便于进行滴加作业。在搅拌器的搅拌下，引发剂可以快速分散，有助于提高胍盐低聚物与聚乙烯的键合效果。

得到的反应产物排入冷却箱中进行冷却，当冷却至室温后，打开出料阀可以将反应釜内的固液混合物输送至过滤箱中进行固液分离，便于收集固体。当排料阀和出料阀开启，闭气阀关闭时，在气压的推动下，刮料盘向下移动并将冷却箱内侧壁上粘附的固体刮下，停止输气后，刮料盘可以在弹簧的弹性回复力的拉动下自动回复至原位置。驱动电机通过驱动轴驱动刮片转动，可以将冷却箱内底壁上粘附的固体刮下并将固体推送至下料通槽。因此，本申请还有助于收集冷却箱内壁上粘附的固体。当排料阀、闭气阀和出料阀均打开时，输气件可以向冷却箱内输气，便于清洗冷却箱后快速风干冷却箱内壁上的水分。

在一个具体的可实施方案中，所述加液组件包括储液箱、加液泵、加液管、加液阀、中间平衡箱、下液管、下液阀、减压件和压力感应器，所述中间平衡箱安装在釜盖上，所述储液箱安装在中间平衡箱上，所述加液泵安装在储液箱上，所述加液管包括加液前管和加液后管，所述加液前管插设于储液箱内，所述加液前管与加液泵的进液端相连接，所述加液后管的一端与加液泵的出液端相连接，所述加液后管的另一端插设于中间平衡箱内，所述加液阀安装在加液后管上，所述下液管连接在中间平衡箱的底端和釜盖之间，所述下液管贯穿釜盖，所述下液阀安装在下液管上，所述减压件安装在中间平衡箱上，所述压力感应器安装在中间平衡箱的内壁上，所述抽气件与中间平衡箱相连接。

加液泵用于将储液箱内的引发剂泵送至中间平衡箱，当减压件关闭时，操作出气件向中间平衡箱内输气，可以增大中间平衡箱的内部压强，当开启减压件时，可以排出中间平衡箱内的气体并降低压强。压力感应器用于监测中间平衡箱内的压强，将中间平衡箱内部的压强调节至与反应釜内的压强相差不大时，再打开下液阀，即可顺利将中间平衡箱内的引发剂滴加入反应釜内，从而完成滴加工作。

在一个具体的可实施方案中，所述输气件包括输气泵、输气管和输气阀，所述抽气件包括抽气泵、抽气前管、抽气后管、抽气支管和止气阀，所述泄压件包括泄压管和泄压阀，所述输气泵和抽气泵均安装在釜盖上，所述输气管连接在釜盖和输气泵之间，所述抽气前管连接在釜盖和抽气泵之间，所述抽气后管连接在中间平衡箱和抽气泵之间，所述泄压管固定连接在釜盖上，所述输气管、抽气前管和泄压管均插设于反应釜内，所述抽气后管插设于中间平衡箱内，所述输气阀安装在输气管上，所述抽气支管固定连接在抽气后管上，所述抽气前管、抽气后管和抽气支管上均安装止气阀，所述泄压阀安装在泄压管上。

当输气阀、抽气前管上的止气阀和抽气支管上的止气阀均打开，抽气后管上的止气阀关闭时，输气泵向反应釜内输入惰性气体，抽气泵将反应釜内的气体抽出，有助于反应釜内的压强保持稳定。当输气阀、抽气前管上的止气阀和抽气后管上的止气阀打开，抽气支管上的止气阀关闭时，可以向加液组件内输气，有助于调节加液组件的内部压强。当输气阀打开，抽气前管上的止气阀关闭时，可以向冷却箱内输送气体，有助于推动刮料盘移动或风干冷却箱内壁上的水分。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请采用皮芯双层结构，将聚酯料制成的芯层包裹在具有抗菌效果的皮层内部，并提高胍盐低聚物在皮层中的均匀分散性，使得皮层与芯层形成交联结构，从而提高复合短纤的抗菌性能和力学性能；

2.本申请的方法预先制备出相容性和分散性好的抗菌聚乙烯母粒，并且采用聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒制备皮层，有助于提高胍盐低聚物在皮层中的均匀分散性。在芯层中加入扩链剂，不仅有助于提高芯层的分子量和粘性，还有助于芯层和皮层之间形成交联结构，便于芯层与皮层紧密复合，因此，同时提高了复合短纤的抗菌性能和力学性能；

3.本申请的方法采用抗菌聚乙烯料的生产设备制备抗菌聚乙烯料，提高了抗菌聚乙烯料的收率。再依次制备出抗菌聚乙烯母粒、皮层熔体、芯层熔体，然后将皮层熔体和芯层熔体复合，有助于提高复合纤维的抗菌性能和力学性能，改善了聚酯料纤维的抗菌性差和力学性能差的问题。

附图说明

图1是本申请实施例1中抗菌聚乙烯料的生产设备的结构示意图。

图2是本申请实施例1中反应釜的剖视图。

图3是图2中A处的放大图。

图4是本申请实施例1中卸料组件的结构示意图。

图5是本申请实施例1中卸料组件的剖视图。

附图标记说明：

1、反应釜；2、釜盖；21、中间孔；22、框架；3、搅拌器；31、搅拌电机；32、搅拌轴；33、桨叶；4、输气件；41、输气泵；42、输气管；43、输气阀；5、抽气件；51、抽气泵；52、抽气前管；53、抽气后管；54、抽气支管；55、止气阀；6、泄压件；61、泄压管；62、泄压阀；7、加液组件；701、储液箱；7011、加液孔；702、加液泵；703、加液管；7031、加液前管；7032、加液后管；704、加液阀；705、中间平衡箱；7051、箱体；7052、支架；706、下液管；707、下液阀；708、减压件；7081、减压泵；7082、减压气管；7083、减压阀；709、压力感应器；8、卸料组件；801、冷却箱；8011、下料通槽；802、箱盖；8021、轴孔；803、排料管；804、排料阀；805、刮料盘；8051、贯穿孔；806、承接管；807、闭气阀；808、弹簧；809、自动刮料件；8091、驱动电机；8092、刮片；8093、驱动轴；810、出料管；8101、阔口罩；8102、直管；811、出料阀；812、过滤箱；8121、容纳箱；8122、过滤网。

具体实施方式

以下结合图1-5、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

本实施例提供一种抗菌聚乙烯料的生产设备，参照图1，抗菌聚乙烯料的生产设备包括反应釜1、釜盖2、搅拌器3、输气件4、抽气件5、泄压件6、加液组件7和卸料组件8。反应釜1的顶端设有开口，釜盖2安装在反应釜1的顶端。搅拌器3、输气件4、抽气件5、泄压件6和加液组件7均安装在釜盖2上，卸料组件8安装在反应釜1的底端。

参照图2，搅拌器3包括搅拌电机31、搅拌轴32和桨叶33，搅拌电机31铆接在釜盖2的顶壁上。釜盖2上设有中间孔21，搅拌轴32穿设在中间孔21内，搅拌轴32的顶端与搅拌电机31的电机轴同轴连接，搅拌轴32与中间孔21的孔壁抵接。搅拌轴32的底端延伸至反应釜1的底端，桨叶33焊接在搅拌轴32上，桨叶33位于反应釜1内。

输气件4包括输气泵41、输气管42和输气阀43，输气泵41铆接在釜盖2的顶壁上。输气管42的一端与输气泵41的出气端插接，输气管42的另一端贯穿釜盖2，输气管42与釜盖2焊接。输气阀43安装在输气管42上，输气阀43位于釜盖2和输气泵41之间。

泄压件6包括泄压管61和泄压阀62，泄压管61贯穿釜盖2并与釜盖2焊接，泄压阀62安装在泄压管61上。

参照图2和图3，抽气件5包括抽气泵51、抽气前管52、抽气后管53、抽气支管54和止气阀55，釜盖2的顶壁上铆接有框架22，抽气泵51铆接在框架22上。抽气前管52的一端与抽气泵51的进气端插接，抽气前管52的另一端贯穿釜盖2并与釜盖2焊接。抽气后管53的一端与抽气泵51的出气端插接，抽气后管53的另一端与加液组件7相连接。抽气支管54焊接在抽气后管53上，抽气支管54与抽气后管53相连通。抽气前管52、抽气后管53和抽气支管54上均安装一个止气阀55，抽气后管53上的止气阀55位于加液组件7和抽气支管54之间。

参照图2和图3，加液组件7包括储液箱701、加液泵702、加液管703、加液阀704、中间平衡箱705、下液管706、下液阀707、减压件708和压力感应器709。

中间平衡箱705包括箱体7051和支架7052，支架7052铆接在釜盖2的顶壁上，箱体7051焊接在支架7052上，储液箱701放置在箱体7051的顶壁上，加液泵702铆接在储液箱701的顶壁上。加液管703包括加液前管7031和加液后管7032，加液前管7031的一端与加液泵702的进液端插接，储液箱701的顶壁上设有加液孔7011，加液前管7031插入加液孔7011内。加液后管7032的一端与加液泵702的出液端插接，加液后管7032贯穿箱体7051的顶壁并与箱体7051的顶壁焊接。

下液管706的顶端贯穿箱体7051的底壁并与箱体7051的底壁焊接，下液管706的底端贯穿釜盖2并与釜盖2焊接，下液阀707安装在下液管706上。

减压件708包括减压泵7081、减压气管7082和减压阀7083，减压泵7081安装在箱体7051的侧壁上，减压气管7082的一端插接在减压泵7081的进气端，减压气管7082贯穿箱体7051的侧壁并与箱体7051的侧壁焊接，减压阀7083安装在减压气管7082上。抽气后管53远离抽气泵51的一端贯穿箱体7051的侧壁，抽气后管53与箱体7051的侧壁焊接。压力感应器709位于箱体7051内，压力感应器709铆接在箱体7051的内壁上。

参照图4和图5，卸料组件8包括冷却箱801、箱盖802、排料管803、排料阀804、刮料盘805、承接管806、闭气阀807、弹簧808、自动刮料件809、出料管810、出料阀811和过滤箱812。

参照图2和图4，冷却箱801位于反应釜1下方，冷却箱801的顶端设有敞口，本实施例的冷却箱801为圆柱形。排料管803的顶端焊接在反应釜1的底端，排料管803贯穿反应釜1的底壁并插入反应釜1内，排料管803的底端贯穿箱盖802并与箱盖802焊接。排料阀804安装在排料管803上。

参照图4和图5，弹簧808有若干个，若干个弹簧808均焊接在箱盖802背离排料阀804的表面上，若干个弹簧808远离箱盖802的一端均与刮料盘805焊接。箱盖802安装在冷却箱801的顶端，排料管803、刮料盘805和弹簧808均插入冷却箱801内部，本实施例的刮料盘805为圆形，刮料盘805的周壁与冷却箱801的内侧壁抵接。承接管806焊接在刮料盘805上，承接管806贯穿刮料盘805，闭气阀807安装在承接管806上。

自动刮料件809包括驱动电机8091、驱动轴8093和刮片8092，驱动电机8091铆接在箱盖802的顶壁上，箱盖802上设有轴孔8021，驱动轴8093插入轴孔8021内并与孔壁抵接，驱动轴8093的顶端与驱动电机8091的电机轴同轴连接。刮料盘805的中心处设有贯穿孔8051，驱动轴8093穿设于贯穿孔8051内，驱动轴8093的底端与冷却箱801的内底壁抵接。

刮片8092焊接在驱动轴8093的底端，刮片8092的底端与冷却箱801的内底壁抵接，刮片8092远离驱动轴8093的一端与冷却箱801的内侧壁抵接。

冷却箱801的底壁上设有下料通槽8011，下料通槽8011为矩形槽，下料通槽8011的长度方向沿冷却箱801的底面任意一条半径延伸。出料管810包括阔口罩8101和直管8102，阔口罩8101的大径端与冷却箱801的外底壁焊接，直管8102的顶端与阔口罩8101的小径端焊接，下料通槽8011朝向阔口罩8101。出料阀811安装在直管8102上。

过滤箱812位于冷却箱801下方，过滤箱812包括容纳箱8121和过滤网8122，容纳箱8121的顶端设有进料口，直管8102插设于进料口内，过滤网8122位于容纳箱8121内部，过滤箱812与容纳箱8121的内侧壁焊接。

本实施例的抗菌聚乙烯料的生产设备的实施原理为：

然后将第一部分聚乙烯、胍盐低聚物、抗氧剂和甲苯加入反应釜1中，再将釜盖2盖紧在反应釜1上。开启输气阀43、抽气前管52上的止气阀55和抽气支管54上的止气阀55，关闭抽气后管53上的止气阀55、下液阀707和排料阀804，启动输气泵41和抽气泵51，将氮气输入反应釜1内，反应釜1内的气体从抽气支管54排出。

将反应釜1的温度调节至所需的温度，然后启动搅拌电机31，搅拌电机31驱动搅拌轴32和桨叶33转动，桨叶33搅拌反应釜1内的混合物，待甲苯中的固体溶解完全后，即得到反应液。

然后开启加液阀704和加液泵702，将所需量的储液箱701内的引发剂输入中间平衡箱705内。再关闭加液阀704和加液泵702，开启抽气后管53上的止气阀55、减压阀7083和减压泵7081，然后关闭抽气支管54上的止气阀55，调节减压泵7081的功率，当中间平衡箱705内的压强与反应釜1内的压强相等时，打开下液阀707，中间平衡箱705内引发剂即滴入反应釜1内，滴加结束后，关闭下液阀707。

当反应釜1内的反应结束后，得到反应产物。再关闭输气泵41、抽气泵51和减压泵7081，关闭输气阀43、抽气后管53上的止气阀55、减压阀7083和出料阀811。然后，打开抽气支管54上的止气阀55、排料阀804和闭气阀807，将反应釜1内的反应产物输入冷却箱801中。

自然冷却至室温后，再打开出料阀811，将冷却箱801内的固液混合物输入容纳箱8121中，液体穿过过滤网8122，固体留在过滤网8122上方。继续向冷却箱801内输入氮气，冷却箱801内壁上的水分快速挥发。

再关闭抽气支管54上的止气阀55和闭气阀807，刮料盘805在气压的推动下向下移动，刮料盘805将冷却箱801内侧壁上的固体刮下，当刮料盘805移动至冷却箱801的底部时，再启动驱动电机8091，驱动电机8091带动驱动轴8093和刮片8092同步转动，刮片8092将冷却箱801内底壁上的固体刮下并推送至下料通槽8011，固体从下料通槽8011输送至容纳箱8121内。收集容纳箱8121内的固体，干燥后，得到抗菌聚乙烯料。

然后关闭输气泵41，弹簧808拉动刮料盘805自动向上移动，当刮料盘805移动至原位置后，即完成下料。

本实施例提供一种抗菌复合短纤，包括皮层和芯层，皮层包裹芯层的外周壁上。皮层采用如下原料：第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒，抗菌聚乙烯母粒采用如下原料：第二份聚乙烯90kg、聚六亚甲基胍盐酸盐6kg、甲苯1250kg、过氧化二苯甲酰1.5kg、1010型抗氧剂0.3kg。芯层采用如下原料：聚酯料80kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.5kg、均苯四甲酸二酐0.5kg。

本实施例的抗菌复合短纤按如下制备方法进行制备：

先将545BK型注塑级聚酯输送至摩擦清洗机中进行水洗，再将水洗后的聚酯送入离心脱水机中进行脱水。然后将脱水后的聚酯进行干燥，干燥至含水率为15ppm，得到聚酯料。

然后按照上述配比，将聚酯料、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷和均苯四甲酸二酐加入转矩流变仪中，将转矩流变仪内的熔融温度调节为285℃进行混炼，混炼5min后结束，然后挤出、切粒，得到聚酯材料，再分批次检测聚酯材料的特性粘度，筛选出特性粘度为0.68dL/g的聚酯材料。

然后将特性粘度为0.68dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在287℃恒温熔融，得到芯层熔体。

按照上述原料配比，将第二份聚乙烯分成重量比为5:4的第一部分聚乙烯和第二部分聚乙烯，将第一部分聚乙烯、聚六亚甲基胍盐酸盐、抗氧剂和甲苯加入反应釜1中，将反应釜1内的温度升温至108℃，然后，启动搅拌电机31，搅拌反应釜1内的混合物，待甲苯中的固体溶解完全后，得到反应液。

将反应釜1内的温度调节至105℃，继续搅拌反应液，操作抽气件5和加液组件7，将储液箱701内的引发剂滴加入反应釜1中，反应结束后，得到反应产物。然后将反应产物输送至冷却箱801中，自然冷却至室温，反应产物中析出固体，然后将冷却箱801中的固液混合物输入过滤箱812中进行固液分离，收集固体，干燥后得到抗菌聚乙烯料。

然后将第二部分聚乙烯和抗菌聚乙烯料加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为125℃，进行熔融共混，结束后，进行挤出和切粒，得到抗菌聚乙烯母粒。

再将第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒按照9:1的重量比加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为125℃，进行熔融共混，结束后，得到皮层熔体。

将皮层熔体和芯层熔体通过分配管道输入复合纺丝机中，皮层熔体和芯层熔体再经过各自计量泵精确计量后，被均匀分配到皮芯型复合喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔喷出后形成皮芯结构的丝条，皮层熔体形成的皮层包裹芯层熔体形成的芯层，然后将丝条进行吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断后，得到抗菌复合短纤。

实施例2

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的抗菌聚乙烯母粒采用如下原料：第二份聚乙烯80kg、聚六亚甲基胍盐酸盐2kg、甲苯1000kg、过氧化二苯甲酰1kg、1010型抗氧剂0.1kg。

实施例3

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的抗菌聚乙烯母粒采用如下原料：第二份聚乙烯100kg、聚六亚甲基胍盐酸盐10kg、甲苯1500kg、过氧化二苯甲酰2kg、1010型抗氧剂0.5kg。

实施例4

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒按照3:1的重量比加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为125℃，进行熔融共混，结束后，得到皮层熔体。

实施例5

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒按照15:1的重量比加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为125℃，进行熔融共混，结束后，得到皮层熔体。

实施例6

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料100kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.5kg、均苯四甲酸二酐0.5kg。

实施例7

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料60kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.5kg、均苯四甲酸二酐0.5kg。

实施例8

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料80kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷1kg。

实施例9

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料80kg、均苯四甲酸二酐1kg。

实施例10

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料80kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.56kg、均苯四甲酸二酐0.44kg。

实施例11

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，芯层采用如下原料：聚酯料80kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.45kg、均苯四甲酸二酐0.55kg。

实施例12

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将水洗后的聚酯材料干燥至含水率为5ppm，得到聚酯料。

实施例13

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将水洗后的聚酯材料干燥至含水率为30ppm，得到聚酯料。

实施例14

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，筛选出特性粘度为0.67dL/g的聚酯材料，然后将特性粘度为0.67dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在290℃恒温熔融，得到芯层熔体。

实施例15

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，筛选出特性粘度为0.69dL/g的聚酯材料，然后将特性粘度为0.69dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在284℃恒温熔融，得到芯层熔体。

实施例16

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将第一部分聚乙烯、聚六亚甲基胍盐酸盐、抗氧剂和甲苯加入反应釜中，将反应釜内的温度升温至100℃，然后，启动搅拌电机，搅拌反应釜内的混合物，待甲苯中的固体溶解完全后，得到反应液。将反应釜内的温度调节至100℃，继续搅拌反应液，启动加液泵，将储液箱内的引发剂滴加入反应釜中，反应结束后，得到反应产物。

实施例17

本实施例提供一种抗菌复合短纤，本实施例与实施例1的区别在于，将第一部分聚乙烯、聚六亚甲基胍盐酸盐、抗氧剂和甲苯加入反应釜中，将反应釜内的温度升温至115℃，然后，启动搅拌电机，搅拌反应釜内的混合物，待甲苯中的固体溶解完全后，得到反应液。将反应釜内的温度调节至110℃，继续搅拌反应液，启动加液泵，将储液箱内的引发剂滴加入反应釜中，反应结束后，得到反应产物。

对比例

对比例1

本对比例提供一种复合短纤，采用如下原料：第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒，抗菌聚乙烯母粒采用如下原料：第二份聚乙烯90kg、聚六亚甲基胍盐酸盐6kg。芯层采用如下原料：聚酯料80kg、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷0.5kg、均苯四甲酸二酐0.5kg

本对比例的复合短纤按如下制备方法进行制备：

将第二份聚乙烯和聚六亚甲基胍盐酸盐加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为120℃，进行熔融共混，结束后，进行挤出和切粒，得到抗菌聚乙烯母粒。

再将第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒按照9:1的重量比加入挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为125℃，进行熔融共混，结束后，得到皮层熔体。

然后将聚酯料、2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷和均苯四甲酸二酐加入转矩流变仪中，将转矩流变仪内的熔融温度调节为285℃进行混炼，混炼5min后结束，然后挤出、切粒，得到聚酯材料，再分批次检测聚酯材料的特性粘度，筛选出特性粘度为0.68dL/g的聚酯材料。

然后将特性粘度为0.68dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在287℃恒温熔融，得到芯层熔体。

将皮层熔体和芯层熔体通过分配管道输入复合纺丝机中，皮层熔体和芯层熔体再经过各自计量泵精确计量后，被均匀分配到皮芯型复合喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔喷出后形成皮芯结构的丝条，皮层熔体形成的皮层包裹芯层熔体形成的芯层，然后进行吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断后，得到抗菌复合短纤。

对比例2

本对比例提供一种复合短纤，本对比例与实施例1的区别在于，将皮层熔体和芯层熔体输入同一个挤出机中，将挤出机内的熔融温度调节为285℃进行熔融共混，得到混合熔体。将混合熔体通过分配管道输入纺丝机中，经同一个喷丝孔喷射成丝条，然后进行吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断后，得到复合短纤。

对比例3

本对比例提供一种复合短纤，本对比例与实施例1的区别在于，不含2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷和均苯四甲酸二酐。

对比例4

本对比例提供一种复合短纤，本对比例与实施例1的区别在于，筛选出特性粘度为0.66dL/g的聚酯材料，然后将特性粘度为0.66dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在287℃恒温熔融，得到芯层熔体。

对比例5

本对比例提供一种复合短纤，本对比例与实施例1的区别在于，筛选出特性粘度为0.70dL/g的聚酯材料，然后将特性粘度为0.70dL/g的聚酯材料加入挤出机中，在287℃恒温熔融，得到芯层熔体。

性能检测试验

针对实施例1-17和对比例1-5提供的复合短纤，进行如下性能检测。其中，参照AATCCTestMethod100(菌数测定法)TZ/TO2021-9，来检测样品的平均抑菌率，参照GB/T3923.1-2013检测样品的纵向断裂强力和横向断裂强力，通过直接观察，实施例1-17和对比例1、对比例3的纺丝成型效果好，毛丝和线头极少；而对比例2毛丝和断头极多，纺丝失败，对比例4和对比例5毛丝和断头较多，纺丝成型效果差，因此，未对对比例2的纵向断裂强力和横向断裂强力进行检测。检测结果如表1所示。

表1

结合实施例1和对比例1-5并结合表1，可以看出，相比于实施例1，对比例1-2的平均抑菌率均较低，对比例3-5的平均抑菌率无明显变化，对比例1-5的力学性能均较差。这说明，采用本申请实施例1的原料配比和制备工艺，有助于提高符合纤维的抗菌性能和力学性能。

结合实施例1-17并结合表1，可以看出，实施例1-17均具有较高的平均抑菌率和力学性能。而且，实施例1的力学性能明显优于实施例8和实施例9的力学性能。这说明，采用本申请实施例1-17的原料配比和工艺条件均有助于制备出抗菌性能和力学性能好的复合短纤，而且采用2,2-1,6-亚萘基二(氧亚甲基)二环氧乙烷和均苯四甲酸二酐复配而成的扩链剂，有助于进一步提高短纤的的力学性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种抗菌复合短纤，其特征在于：包括皮层和芯层，所述皮层包裹芯层；所述皮层包括重量比为(3-15):1的第一份聚乙烯和抗菌聚乙烯母粒，按抗菌聚乙烯母粒的总重量计，所述抗菌聚乙烯母粒包括如下重量份的组分：第二份聚乙烯80-100份、胍盐低聚物2-10份、甲苯1000-1500份、引发剂1-2份、抗氧剂0.1-0.5份；所述芯层采用特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料制成，所述聚酯材料包括重量比为(60-100):1的聚酯料和扩链剂，所述扩链剂包括双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的抗菌复合短纤，其特征在于：所述胍盐低聚物为聚六亚甲基胍盐酸盐。

3.根据权利要求1所述的抗菌复合短纤，其特征在于：所述引发剂为过氧化二苯甲酰。

4.根据权利要求1所述的抗菌复合短纤，其特征在于：所述扩链剂包括重量比为1:(0.8-1.2)双环氧乙烷化合物和酸酐类化合物。

5.一种抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

制聚酯材料：将聚酯料和扩链剂熔融共混，挤出、切粒后得到聚酯材料，然后对聚酯材料进行检测，筛选出特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料；

制芯层熔体：将特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料进行恒温熔融，得到芯层熔体；

制抗菌聚乙烯料：将第二份聚乙烯分为第一部分聚乙烯和第二部分聚乙烯，将第一部分聚乙烯、胍盐低聚物、抗氧剂和甲苯混合，在100-115℃下将甲苯中的固体溶解完全，得到反应液，在100-110℃下，再将引发剂滴入反应液中，反应结束后，得到反应产物，将反应产物自然冷却至室温，收集析出的固体，得到抗菌聚乙烯料；

制抗菌聚乙烯母粒：再将抗菌聚乙烯料与第二部分聚乙烯熔融共混，挤出、切粒后得到抗菌聚乙烯母粒；

制皮层熔体：将第一份聚乙烯、抗菌聚乙烯母粒进行熔融共混，得到皮层熔体；

纺丝：将皮层熔体和芯层熔体输送至复合纺丝机中，经熔体分配后喷出，形成皮芯结构的丝条，皮层熔体形成的皮层包裹芯层熔体形成的芯层，然后将丝条进行吹风冷却、上油、卷绕、集束、拉伸、热定型、卷曲、切断，得到抗菌复合短纤。

6.根据权利要求5所述的抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，所述聚酯料的制备步骤如下：将聚酯进行水洗，然后烘干至含水率为5-30ppm，得到聚酯料。

7.根据权利要求5所述的抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，在所述制芯层熔体步骤中，在284-290℃的熔融温度下，将特性粘度为0.67-0.69dL/g的聚酯材料进行恒温熔融，得到芯层熔体。

8.根据权利要求5所述的抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，所述制抗菌聚乙烯料步骤在抗菌聚乙烯料的生产设备中进行，所述抗菌聚乙烯料的生产设备包括反应釜(1)、釜盖(2)、搅拌器(3)、输气件(4)、抽气件(5)、泄压件(6)、加液组件(7)和卸料组件(8)，所述釜盖(2)安装在反应釜(1)的顶端，所述搅拌器(3)、输气件(4)、抽气件(5)、泄压件(6)和加液组件(7)均安装在釜盖(2)上，所述搅拌器(3)插设于反应釜(1)内，所述抽气件(5)与加液组件(7)相连通；所述卸料组件(8)包括冷却箱(801)、箱盖(802)、排料管(803)、排料阀(804)、刮料盘(805)、承接管(806)、闭气阀(807)、弹簧(808)、自动刮料件(809)、出料管(810)、出料阀(811)和过滤箱(812)，所述排料管(803)连接在反应釜(1)和箱盖(802)之间，所述排料管(803)贯穿箱盖(802)，所述排料阀(804)安装在排料管(803)上，所述弹簧(808)连接在刮料盘(805)和箱盖(802)之间，所述刮料盘(805)和弹簧(808)均位于箱盖(802)背离排料阀(804)的一侧，所述承接管(806)固定连接在刮料盘(805)上，所述承接管(806)贯穿刮料盘(805)，所述闭气阀(807)安装在承接管(806)上，所述排料管(803)插设于承接管(806)内，所述箱盖(802)可拆卸连接在冷却箱(801)上，所述刮料盘(805)设于冷却箱(801)内，所述刮料盘(805)与冷却箱(801)的内侧壁抵接，所述自动刮料件(809)包括驱动电机(8091)、刮片(8092)和驱动轴(8093)，所述驱动电机(8091)安装在箱盖(802)上，所述箱盖(802)上设有轴孔(8021)，所述刮料盘(805)上设有贯穿孔(8051)，所述驱动轴(8093)穿设于轴孔(8021)和贯穿孔(8051)内，所述驱动轴(8093)与轴孔(8021)和贯穿孔(8051)的孔壁抵接，所述驱动轴(8093)与驱动电机(8091)的电机轴同轴连接，所述刮片(8092)固定连接在驱动轴(8093)远离驱动电机(8091)的一端，所述刮片(8092)与冷却箱(801)的内底壁和内侧壁抵接，所述冷却箱(801)的内底壁上设有下料通槽(8011)，所述出料管(810)连接在冷却箱(801)的外底壁上，所述出料阀(811)安装在出料管(810)上，所述下料通槽(8011)朝向出料管(810)，所述出料管(810)远离冷却箱(801)的一端插设于处理箱内。

9.根据权利要求8所述的抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，所述加液组件(7)包括储液箱(701)、加液泵(702)、加液管(703)、加液阀(704)、中间平衡箱(705)、下液管(706)、下液阀(707)、减压件(708)和压力感应器(709)，所述中间平衡箱(705)安装在釜盖(2)上，所述储液箱(701)安装在中间平衡箱(705)上，所述加液泵(702)安装在储液箱(701)上，所述加液管(703)包括加液前管(7031)和加液后管(7032)，所述加液前管(7031)插设于储液箱(701)内，所述加液前管(7031)与加液泵(702)的进液端相连接，所述加液后管(7032)的一端与加液泵(702)的出液端相连接，所述加液后管(7032)的另一端插设于中间平衡箱(705)内，所述加液阀(704)安装在加液后管(7032)上，所述下液管(706)连接在中间平衡箱(705)的底端和釜盖(2)之间，所述下液管(706)贯穿釜盖(2)，所述下液阀(707)安装在下液管(706)上，所述减压件(708)安装在中间平衡箱(705)上，所述压力感应器(709)安装在中间平衡箱(705)的内壁上，所述抽气件(5)与中间平衡箱(705)相连接。

10.根据权利要求9所述的抗菌复合短纤的制备方法，其特征在于，所述输气件(4)包括输气泵(41)、输气管(42)和输气阀(43)，所述抽气件(5)包括抽气泵(51)、抽气前管(52)、抽气后管(53)、抽气支管(54)和止气阀(55)，所述泄压件(6)包括泄压管(61)和泄压阀(62)，所述输气泵(41)和抽气泵(51)均安装在釜盖(2)上，所述输气管(42)连接在釜盖(2)和输气泵(41)之间，所述抽气前管(52)连接在釜盖(2)和抽气泵(51)之间，所述抽气后管(53)连接在中间平衡箱(705)和抽气泵(51)之间，所述泄压管(61)固定连接在釜盖(2)上，所述输气管(42)、抽气前管(52)和泄压管(61)均插设于反应釜(1)内，所述抽气后管(53)插设于中间平衡箱(705)内，所述输气阀(43)安装在输气管(42)上，所述抽气支管(54)固定连接在抽气后管(53)上，所述抽气前管(52)、抽气后管(53)和抽气支管(54)上均安装止气阀(55)，所述泄压阀(62)安装在泄压管(61)上。

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