CN1775859A - 抗菌锦纶母粒、纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开抗菌锦纶母粒、纤维及其制备方法，该抗菌母粒包括锦纶切片载体、功能粉体，功能粉体为纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂，锦纶切片载体、功能粉体重量配比为：65～95∶5～30。抗菌纤维，包括锦纶切片和抗菌母粒，其重量配比为：80～95∶5～20。抗菌锦纶母粒及纤维的制备方法，包括纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂的制备，并将锦纶切片载体、功能粉体按下列比例混合，其重量配比为：65～95∶5～30；将混合物进行搅拌后造粒制得抗菌母粒成品；将锦纶切片与抗菌母粒按照以下重量比混合：80～95∶5～20；将混合物加入锦纶高速纺设备中，进行纺丝，绕丝得到纤维成品。本发明抗菌锦纶纤维及其织物既保持原有特性，又具广谱抗菌性，能在多种环境条件下发挥抗菌效能。

Description

抗菌锦纶母粒、纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及锦纶母粒、纤维及其制备方法，特别是锦纶(PA-6)抗菌母粒、纤维及其制备方法。

背景技术

抗菌功能材料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型功能材料。它常常通过在普通材料中添加一种或几种特定的抗菌成分制得。普通材料被赋予了抗菌性后，用它们制成的各种制品具有卫生洁净功能，对保护人类健康，减少疾病，可起到重要作用。抗菌塑料和抗菌纤维作为抗菌材料中最为引人注目的分支，使用领域十分广泛，具有重要的研究和应用价值。抗菌母粒的开发和应用已成为该发展领域的重要技术内容。

锦纶纤维是世界上最早实现工业化的合成纤维，它以其特有的高强度、高弹性、染色性和悬垂性佳等服饰性成为二十世纪最流行的纤维之一。但是，随着产业化的发展和人们生活水平的提高，常规产品已不能满足人类对舒适、卫生、健康的服饰制品的追求以及国防、军警、建筑、医疗和其他特殊行业对纺织装备的需求。因此，使锦纶母粒原料及其制成纤维具有较好的抗菌性能，是一项人们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的任务在于提供一种抗菌效果优良的锦纶母粒、纤维及其制备方法。

其技术解决方案是：

一种抗菌锦纶母粒，该抗菌母粒包括锦纶切片载体、功能粉体、抗氧剂、偶联剂、分散剂，其中，功能粉体为纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂，其以纳米二氧化钛作为载体，载体上附着抗菌金属离子，粒径小于100nm。

上述锦纶切片载体、功能粉体重量配比为：锦纶切片载体∶功能粉体＝65～95∶5～30。

上述抗菌金属离子可为银、锌、铜、铈金属离子中的一种或多种组合。

上述抗菌金属离子可为银、锌二种金属离子的组合，或银、铜二种金属离子的组合，或为银、锌和铜三种金属离子的组合。

一种抗菌锦纶纤维，其包括锦纶切片和上述抗菌母粒，其重量配比为：

锦纶切片∶抗菌母粒＝80～95∶5～20。

一种抗菌锦纶母粒的制备方法，包括功能粉体纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂的制备，并将锦纶切片载体、功能粉体按下列比例混合，并辅加抗氧剂、偶联剂、分散剂；其重量配比为：锦纶切片载体、功能粉体＝65～95∶5～30；将上述混合物进行充分搅拌，然后进行造粒制得抗菌母粒成品；

上述功能粉体纳米二氧化钛载金属离子制取方式按以下步骤进行：

a浸泡纳米二氧化钛形成二氧化钛浸泡液；

b将上述二氧化钛浸泡液利用超声波进行分散；

c在经过上述分散后的二氧化钛浸泡液中，加入含抗菌金属离子的金属盐进行混合溶解，充分搅拌该混合液；

d进行固液分离，将得到的固体物干燥、焙烧、研磨得到成品抗菌剂。

上述步骤a中纳米二氧化钛的浸泡时间为5～40min，浸泡温度15℃～40℃；上述步骤b中的分散之间为20～50min；上述步骤c中，搅拌中的悬浊液选用硫酸或硝酸调节PH值为3～7，搅拌温度为30℃～70℃，搅拌时间为5～10h；上述步骤d中，固体物干燥的温度为80℃～125℃，干燥时间1.5～3h，干燥后的固体物焙烧温度为400～500℃，时间为3～5h，焙烧后的固体物采用球磨机研磨；上述二氧化钛与金属盐摩尔比为10～25∶0.5～2或15～20∶1；上述金属盐选自含银离子盐、含锌离子盐、含铜离子盐、含铈离子盐中的一种或几种；

上述含银离子盐选用硝酸银，含锌离子盐选用硫酸锌或硝酸锌，含铜离子盐选用硫酸铜或硝酸铜；上述金属盐可为含银离子盐、含锌离子盐及含铜离子盐两两组合，其各组合中组成盐之间的摩尔比为1∶1、1∶2或1∶3；或上述金属盐可为含银离子盐、含锌离子盐及含铜离子盐三者组合，其中含银离子盐、含锌离子盐与含铜离子盐之间的摩尔比为2∶2∶3或3∶1∶3。

一种抗菌锦纶纤维的制备方法，将锦纶切片与上述抗菌母粒按照以下重量比混合：

锦纶切片∶抗菌母粒＝80～95∶5～20；

将混合物加入锦纶高速纺设备中，进行纺丝，绕丝得到纤维成品。

本发明，由于锦纶母粒功能粉体采取的是现有技术中未曾有的纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂，该抗菌剂一是能有效地发挥纳米二氧化钛自身的杀菌、杀病毒，及光催化降解细菌、病毒、有机物的作用；二是在没有光源或光缺乏环境中，有效发挥载体上附着抗菌金属离子的抗菌、杀灭病毒的作用。且本抗菌剂无毒无害，对人体更为安全。它既能杀灭细菌、病毒，又能利用光催化彻底分解消除细菌、病毒的残留物。用本发明锦纶母粒为原料，制成纤维，再用制得纤维纺成织物，使该织物不仅具有较为优良的抗菌性能，还能在多种环境条件下正常发挥抗菌效能。

附图说明

图1是本发明中锦纶母粒功能粉体所采用的纳米二氧化钛原料的TEM照片。

图2是本发明中锦纶母粒功能粉体即纳米二氧化钛抗菌剂(载体上附着锌离子)的TEM照片。

图3是本发明中锦纶母粒功能粉体即纳米二氧化钛抗菌剂(载体上附着银离子)的TEM照片。

图4是本发明中锦纶母粒功能粉体即纳米二氧化钛抗菌剂(载体上附着银、锌、铜离子)的TEM照片。

具体实施方式

实施例：

将下述方式制取的纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂作为功能粉体，取0.5kg或1kg或2kg粒度为(20～100)nm的纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂与50kg或80kg或100kg PA-6切片混和，并可辅加常规量的抗氧剂、偶联剂、分散剂经高速搅拌机搅拌，冷却至室温后，注入挤出机中，在260℃温度下，螺杆镕压为4Mpa的条件下挤出造粒，即得到抗菌母粒成品。

将上述抗菌母粒与PA-6切片以1∶8或1∶9或1∶10的比例混和，将混和物加入到锦纶高速纺设备中，

采用螺杆温度为250℃，螺杆熔压为5Mpa的条件下，以3900m/min的速度纺丝，绕丝，即为锦纶-6抗菌纤维成品。

该抗菌纤维的质量指标为：

纤度               3.5dtex

断裂强力           0.91cN

断裂强度           0.26cN/dtex

断裂伸长           8.83mm

断裂伸长率         88.29％

采用本发明的方法制得的锦纶-6抗菌纤维具有锦纶纤维原有的优良特性和广谱抗菌性能，其织物能在多种环境条件下正常发挥抗菌效能。

下面举例说明上述功能粉体二氧化钛载金属离子抗菌剂的制取方式：

实施例1：首先将3g纳米二氧化钛原料(性状特征参看图1)浸泡于50ml去离子水中，浸泡5min，浸泡温度40℃，采取超声波进行分散，分散时间20min，然后加入0.425g硝酸银进行混合溶解，对其进行搅拌，此过程中，该混合液的pH值用0.1mol/L的硫酸(硝酸)调节至3，混合搅拌的温度为30℃，混合搅拌的时间为5h，离心过滤得到固体物，在80℃温度条件下干燥3小时，将干燥后的固体物在400℃焙烧5小时，再用球磨机研磨制得成品抗菌剂即二氧化钛载银离子(载体上附着银离子)抗菌剂，其性状特征可参见图3。将该二氧化钛载银离子抗菌剂用于整理棉织物，按FZ/T01021-92标准测试，抑菌率可达90％以上。

上述实施方式中的金属盐，如将硝酸银用硫酸锌替代，则可制得二氧化钛载锌离子(载体上附着锌离子)抗菌剂，其性状特征可结合参见图2。

实施例2：首先将3g纳米二氧化钛浸泡于50ml去离子水中，浸泡20min，浸泡温度30℃，采取超声波进行分散，分散时间30min，然后加入0.24g硝酸银与0.06g硫酸锌(二者之间摩尔比为3∶1)混合物进行混合溶解，对其进行搅拌，此过程中，混合液的pH值用0.1mol/L的硫酸(硝酸)调节至5，混合搅拌的温度为50℃，混合搅拌的时间为7h，离心过滤得到固体物，在100℃温度条件下干燥2小时，将干燥后的固体物在450℃焙烧4小时，再用球磨机研磨制得成品抗菌剂即二氧化钛载银、锌离子抗菌剂。

金属盐除上述硝酸银与硫酸锌组合外，还存在硝酸银与硝酸铜、硝酸铜与硫酸锌等组合方式。经过试验得知，二氧化钛载银、锌(铜)离子抗菌剂中某些两种抗菌金属离子组合在抗菌方面具有协同效应，整体上说，较附着单一抗菌金属离子如二氧化钛载银离子抗菌剂抗菌效果有所提高。其中，二氧化钛载银、铜离子抗菌剂中两种抗菌金属离子间协同效应最大，二氧化钛载银、锌离子抗菌剂次之，二氧化钛载铜、锌离子抗菌剂最小。另外，也进一步验证，某些组合中硝酸银与硫酸锌(硝酸铜)摩尔配比为3∶1时，协同效应大。

实施例3：首先将3g纳米二氧化钛浸泡于50ml去离子水中，浸泡40min，浸泡温度15℃，采取超声波进行分散，分散时间50min，然后加入0.182g硝酸银、0.045g、硫酸锌与0.045g硝酸铜(三者之间的摩尔比3∶1∶3)混合物进行混合溶解，对其进行搅拌，此过程中，悬浊液的pH值用0.1mol/L的硫酸(硝酸)调节至7，混合搅拌的温度为70℃，混合搅拌的时间为10h，离心过滤得到固体物，在125℃温度条件下干燥1.5小时，将干燥后的固体物在500℃焙烧3小时，再用球磨机研磨制得成品抗菌剂即二氧化钛载银、锌及铜离子抗菌剂。

经过试验得知，二氧化钛载银、锌及铜离子抗菌剂中三种金属离子组合在抗菌方面具有较强协同效应，总体上说，可较附着两种金属离子如二氧化钛载银、锌(铜)离子抗菌剂抗菌效果进一步提高。另外，也进一步验证，该种组合中硝酸银、硫酸锌及硝酸铜摩尔配比为2∶2∶3或3∶1∶3时，协同效应大。

上述方式中，硝酸银、硫酸锌及硝酸铜等还可由其他显而易见的含银离子盐、含铜离子盐及含锌离子盐替代。

上述制取方式中，选用金属盐还可包括硫酸铈或氯化铈等含铈离子盐及其他含适宜抗菌金属离子的盐类。

Claims (9)

1、一种抗菌锦纶母粒，该抗菌母粒包括锦纶切片载体、功能粉体、抗氧剂、偶联剂、分散剂，其特征在于：所述功能粉体为纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂，其以纳米二氧化钛作为载体，载体上附着抗菌金属离子，粒径小于100nm。

2、根据权利要求1所述的抗菌锦纶母粒，其特征在于：所述锦纶切片载体、功能粉体重量配比为：锦纶切片载体∶功能粉体＝65～95∶5～30。

3、根据权利要求1所述的抗菌锦纶母粒，其特征在于：所述抗菌金属离子可为银、锌、铜、铈金属离子中的一种或多种组合。

4、根据权利要求3所述的抗菌锦纶母粒，其特征在于：所述抗菌金属离子可为银、锌二种金属离子的组合，或银、铜二种金属离子的组合，或为银、锌和铜三种金属离子的组合。

5、一种根据权利要求1所述抗菌锦纶母粒制取的抗菌锦纶纤维，其特征在于：包括锦纶切片和抗菌母粒，其重量配比为：锦纶切片∶抗菌母粒＝80～95∶5～20。

6、一种抗菌锦纶母粒的制备方法，包括功能粉体纳米二氧化钛载金属离子抗菌剂的制备，并将锦纶切片载体、功能粉体按下列比例混合，并辅加抗氧剂、偶联剂、分散剂；其重量配比为：锦纶切片载体、功能粉体＝65～95∶5～30；将上述混合物进行充分搅拌，然后进行造粒制得抗菌母粒成品；

所述功能粉体纳米二氧化钛载金属离子制取方式按以下步骤进行：

a浸泡纳米二氧化钛形成二氧化钛浸泡液；

b将上述二氧化钛浸泡液利用超声波进行分散；

c在经过上述分散后的二氧化钛浸泡液中，加入含抗菌金属离子的金属盐进行混合溶解，充分搅拌该混合液；

d进行固液分离，将得到的固体物干燥、焙烧、研磨得到成品抗菌剂。

7、根据权利要求6所述的抗菌锦纶母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤a中纳米二氧化钛的浸泡时间为5～40min，浸泡温度15℃～40℃；上述步骤b中的分散之间为20～50min；上述步骤c中，搅拌中的悬浊液选用硫酸或硝酸调节PH值为3～7，搅拌温度为30℃～70℃，搅拌时间为5～10h；上述步骤d中，固体物干燥的温度为80℃～125℃，干燥时间1.5～3h，干燥后的固体物焙烧温度为400～500℃，时间为3～5h，焙烧后的固体物采用球磨机研磨；上述二氧化钛与金属盐摩尔比为10～25∶0.5～2或15～20∶1；上述金属盐选自含银离子盐、含锌离子盐、含铜离子盐、含铈离子盐中的一种或几种。

8、根据权利要求7所述的抗菌锦纶母粒的制备方法，其特征在于：所述含银离子盐选用硝酸银，含锌离子盐选用硫酸锌或硝酸锌，含铜离子盐选用硫酸铜或硝酸铜；上述金属盐可为含银离子盐、含锌离子盐及含铜离子盐两两组合，其各组合中组成盐之间的摩尔比为1∶1、1∶2或1∶3；或上述金属盐可为含银离子盐、含锌离子盐及含铜离子盐三者组合，其中含银离子盐、含锌离子盐与含铜离子盐之间的摩尔比为2∶2∶3或3∶1∶3。

9、一种包括权利要求6所述抗菌锦纶母粒制备方法的抗菌锦纶纤维的制备方法，特征在于：将锦纶切片与上述抗菌母粒按照以下重量比混合：

锦纶切片∶抗菌母粒＝80～95∶5～20；

将混合物加入锦纶高速纺设备中，进行纺丝，绕丝得到纤维成品。

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