專利名稱：一種抗菌滌綸纖維及其生產方法與它的用途的制作方法
一種抗菌滌綸纖維及其生產方法與它的用途
技術領域：
本發明屬于紡織技術領域。更具體地，本發明涉及一種具有抗菌功能的滌綸纖維產品，還涉及所述抗菌滌綸纖維的生產方法，還涉及所述抗菌滌綸纖維的用途。
背景技術：
自然界存在著各種各樣的細菌、真菌等微生物，這些微生物在合適的環境條件下迅速生長繁殖，并通過接觸而傳播疾病，影響人們的身體健康。各類紡織品是這些微生物的良好生存介質，而其被人類穿著并到處活動，也成為疾病的重要傳播污染源。纖維能附著很多微生物，如果溫濕度適宜，這些微生物就會迅速繁殖，對人體產生 種種危害。因此，近年來，隨著人類健康意識的逐步提高，紡織品的抗菌性也越來越受到人們的關注。具有抗菌作用的纖維及紡織品也成為越來越被人們關注的焦點。抗菌纖維屬于功能纖維，功能纖維可以有三種生產方法，第一種方法是化學改性方法，即采用化學技術，將抗菌功能團接枝到纖維基材反應基上，對于不具備反應基的物質，要引入反應基，使纖維具備化學改性的條件。這種方法因為涉及到一定的化學反應，因此加工方式復雜，難度很大。此方法很少被人采用。第二種方法是物理改性方法，即在纖維成型的不同階段共混加入抗菌功能物質，例如可以在紡絲原料聚合時加入；也可以在紡絲擠出時共混加入；對于濕法紡絲還可以將功能材料加入到紡絲原液中。物理改性因其操作方便，技術難度低，適用性廣，目前已經成為功能纖維制造的最主要方法。第三種方法是后整理法，是在纖維成型后或者制成織物后進行的物理改性，通常采用表面涂層法、樹脂整理法或者微膠囊法進行。后整理法功能助劑一般都分布在纖維和織物表面，因此其耐久性一直是人們長期致力于解決的難點之一。纖維或者織物制作成服裝類產品，需要不斷洗滌，重復使用，而通過后整理粘結到其表面的功能材料很容易在洗滌時脫落，而降低其功能性，嚴重時幾乎失去所有功能，如抗菌纖維不再具有抗菌性能。其功能性是隨著洗滌次數和使用時間的增加而下降的。該方法的優點是操作十分簡單，影響因素較少，缺點就是耐久性沒有保證。很難滿足織物整個穿著周期內都具有功能性。因此只被一些低端或者一次性使用產品青睞。例如，CN 01113772、發明名稱“納米滌綸短纖維及其制造方法”公開了由納米級的特定抗菌、殺菌功能的粉末與樹脂混合、擠出紡絲制造抗菌滌綸短纖的方法，該發明是在滌綸樹脂中添加30%納米奇冰石礦石，而如此高的無機粉體添加到紡絲料中，可紡性受到到嚴重威脅，很難通過正常紡絲工藝。CN 200510012956、發明名稱“納米復合抗菌滌綸POY共混高速紡絲法”公開了采用20-60納米載銀、鋅、硅基氧化物復合抗菌粉體制作滌綸母粒，再將母粒以3-7%的添加量添加到紡絲滌綸樹脂中進行熔融紡絲，制得抗菌滌綸纖維。該方法將復合抗菌粉體直接添加到滌綸樹脂中制得滌綸母粒，而抗菌粉體在滌綸樹脂中很難達到良好的分散，分散不勻的粉體材料在紡絲的時候會增加紡絲壓力，堵塞噴絲板，影響纖維的可紡性；而抗菌劑的不均勻分散還會進一步影響到纖維的抗菌性能。CN200510027688、發明名稱“一種抗菌導濕滌綸纖維及其生產方法和應用”以及CN 200910184329、發明名稱“一種抗紫外、抗菌、導濕型滌綸纖維及其生產方法和應用“公開的均是磷酸鋯載銀粉體制作滌綸抗菌母粒，該方法缺點同樣是抗菌粉體難以在滌綸纖維中均勻分散，易造成可紡性變差和纖維抗菌性能沒有保障。本發明人在總結現有技術的基礎上，通過大量實驗研究，優選了適合紡絲的抗菌劑體系，完成了本發明。
發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種具有抗菌功能的滌綸纖維。本發明的另一個目的是提供所述抗菌滌綸纖維的生產方法。本發明的另一個目的是提供所述抗菌滌綸纖維的用途。[技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。本發明涉及一種抗菌滌綸纖維的生產方法。該生產方法的步驟如下A、抗菌母粒的制備在混合機中，使用0. 015-2重量份防變色處理劑對1-20重量份沸石載銀鋅抗菌劑與1-20重量份磷酸鋯載銀抗菌劑進行表面防變色處理，接著添加0. 3-1重量份偶聯分散劑繼續進行處理，得到一種含有抗菌劑的混合物；然后，將所述的混合物與75-90重量份滌綸樹脂混合，再使用雙螺桿擠出機組在加熱溫度240-265°C、主機轉速200-230轉/分與喂料18-24HZ的條件下進行熔融擠出，得到一種抗菌母粒；B、抗菌滌綸纖維的制備稱取2-10重量份在步驟A)制備的抗菌母粒與90-98重量份滌綸樹脂，采用熔融紡絲法進行紡絲，得到所述的抗菌滌綸纖維；所述的偶聯分散劑是一種或多種選自硅烷系列、鋁酸酯系列、鈦酸酯系列或者雙金屬復合偶聯分散劑的偶聯分散劑；所述的防變色處理劑是一種或多種選自苯并三唑、甲基苯并三唑、甲基苯并三唑鉀、天然水滑石、合成水滑石、氧化鋁鎂煅燒物或硅酸鋁的防變色處理劑。根據本發明的一種優選實施方式，所述硅烷系列偶聯分散劑是下式化合物RnSiX(4_n)式中n=l 3 ；R是甲基、乙烯基、氨基、環氧基、巰基或丙烯酰氧丙基官能團；X是燒氧基、芳氧基、酸基或氣基基團。根據本發明的另一種優選實施方式，所述鋁酸酯系列選自二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯、鋁酸三甲酯、鋁酸三異丙酯或鋁酸三芐酯。根據本發明的另一種優選實施方式，所述鈦酸酯系列是下式化合物R00(4_n)Ti(0X-R’Y)n
式中n=2 或 3 ;RO是可水解的短鏈烷氧基官能團；OX是竣基、燒氧基、橫酸基或憐基基團。根據本發明的另一種優選實施方式，所述雙金屬復合偶聯劑是鋁鈦復合偶聯劑或鋁鋯復合偶聯劑。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的表面防變色處理是在混合機轉速2800-3000rpm的條件下進行表面防變色處理10-30分鐘。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的偶聯分散劑的處理是在混合機轉速500-600rpm的條件下處理3-5分鐘。根據本發明的另一種優選實施方式，所述滌綸樹脂的混合處理是在混合機轉速500-600rpm的條件下處理3-5分鐘。本發明還涉及采用上述方法生產的抗菌滌綸纖維。本發明還涉及所述抗菌滌綸纖維在抗大腸桿菌、金黃色葡萄球菌與白色念珠菌中的用途。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及一種抗菌滌綸纖維的生產方法。該生產方法的步驟如下A、抗菌母粒的制備在混合機中，使用0. 015-2重量份防變色處理劑對1-20重量份沸石載銀鋅抗菌劑與1-20重量份磷酸鋯載銀抗菌劑進行表面防變色處理，接著添加0. 3-1重量份偶聯分散劑繼續進行處理，得到一種含有抗菌劑的混合物；然后，將所述的混合物與75-90重量份滌綸樹脂混合，再使用雙螺桿擠出機組在加熱溫度240-265°C、主機轉速200-230轉/分與喂料18-24HZ的條件下進行熔融擠出，得到一種抗菌母粒。首先，在混合機中使用0. 015-2重量份防變色處理劑對1-20重量份沸石載銀鋅抗菌劑與1-20重量份磷酸鋯載銀抗菌劑進行表面防變色處理。混合的目的是讓防變色處理劑包覆其抗菌劑，從而有效地防止抗菌劑發生氧化變色，影響其纖維抗菌效果，改變其織物外觀。所述的沸石載銀鋅抗菌劑是一種以其抗菌劑總重量計銀含量0. 2^0. 45%與鋅含量廣4%的載銀鋅4A沸石。在該抗菌劑中，不同銀鋅含量不僅影響其產品的抗菌性能，而且還影響其產品的變色性能。優選地，所述的沸石載銀鋅抗菌劑的銀含量為0. 28、. 35%，鋅含量為I. 8^3. 2%。本發明使用的沸石載銀鋅抗菌劑可以是北京崇高納米科技有限公司以商品 名安迪美抗菌劑AM銷售的產品，或者可以是海爾科化公司銷售的商品名為抗菌劑FS-ZN的
女口
廣叩o所述的磷酸鋯載銀抗菌劑是一種以其抗菌劑總重量計銀含量1-3%的層狀磷酸鋯載銀產品。在該抗菌劑中，不同的銀含量明顯地影響產品的抗菌性能和變色性能。優選地，所述磷酸鋯載銀抗菌劑的銀含量為I. 6^2. 4%。本發明使用的磷酸鋯載銀抗菌劑沸石載銀鋅抗菌劑可以是北京崇高納米科技有限公司以商品名安迪美AMR抗菌劑的銷售產品，或者可以上海潤河納米公司以商品名為抗菌劑RHA-I銷售的產品也可以是日本SR商社銷售的牌號為zeomic的產品。所述沸石載銀鋅抗菌劑與所述磷酸鋯載銀抗菌劑的重量比例優選地是4 15 6 14 ;更優選地是8 10 :10 12。本發明人研究發現，與單個抗菌劑相比，所述沸石載銀鋅抗菌劑與所述磷酸鋯載銀抗菌劑按照上述重量比結合使用時，其產品具有非常明顯的抗菌效果與防變色增效效果，具體地參見本說明書技術方案中效果評價I的內容。根據本發明，所述的防變色處理應該理解是一種能夠防止銀與空氣中的硫化物作用生成硫化銀，而在其表面產生黑色或黃色 膜層的化學物質，凡是具有這種性質，又不會影響抗菌性能與纖維性能的物質都可以用于本發明。所述的防變色處理劑優選地是一種或多種選自苯并三唑、甲基苯并三唑、甲基苯并三唑鉀、天然水滑石、合成水滑石、氧化鋁鎂煅燒物或硅酸鋁的防變色處理劑。更優選地是一種或多種選自苯并三唑、甲基苯并三唑、天然水滑石或硅酸鋁的防變色處理劑。這些防變色處理劑都是目前市場上銷售的產品，例如苯并三唑是CAS95-14-7 ；甲基苯并三唑是CAS 21412-99 ;氧化鋁鎂煅燒物分子式是[Mga7Ala6Ou5];合成水滑石是[Mg45Al0.5 (OH) 13C03. 3. 5H20]。所述沸石載銀鋅抗菌劑與所述磷酸鋯載銀抗菌劑的量為1-20重量份時，如果防變色處理劑的量小于0. 015重量份，則防止變色效果不理想，會有微小黃變產生；如果防變色處理劑的量大于2重量份，則會影響產品的加工和抗菌性能，尤其是紡絲加工性能；因此，防變色處理劑的量為0. 015^2重量份是合適的。所述的混合機是目前市場上銷售的產品，例如由張家港市創佳機械有限公司生產的、型號為SHR-5A/10A的高速混合機。所述的防變色處理是在下述條件下進行的所使用混合機的轉速通常為2800-3000rpm，防變色處理時間是10_30min，這種混合有利于抗菌劑的包覆，提高抗變色性能。優選地，所述混合機的轉速為285(T2950rpm，防變色處理時間16 25min，這時表面包覆
效果最佳，抗變色性能有顯著提高。在防變色處理之后，接著添加0. 3-1重量份偶聯分散劑繼續進行處理，得到一種含有抗菌劑的混合物。根據本發明，所述的偶聯分散劑應該理解是一種能夠提高其抗菌劑分散性，降低熔體表面黏度，降低擠出機扭矩、擠出壓力的物質。所述偶聯分散劑一種或多種選自硅烷系列、鋁酸酯系列、鈦酸酯系列或者雙金屬復合偶聯分散劑的偶聯分散劑。所述硅烷系列偶聯分散劑是下式化合物RnSiX(4_n)式中n=l 3 ；R是甲基、乙烯基、氨基、環氧基、巰基或丙烯酰氧丙基官能團；X是烷氧基、芳氧基、酰基或氯基基團。R基團是非水解的、可與高分子聚合物結合的有機官能團，X為可水解基團，優選地是甲氧基和乙氧基。
所述硅烷系列偶聯分散劑具體地例如是Y-氨丙基三乙氧基硅烷(CAS919-30-2，EINECS 213-048-4)、乙烯基三乙氧基硅烷(CAS 78-08-0)、N-0-(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷(CAS73069-29-2 )，它們均為市場上銷售的產品。所述的鋁酸酯系列可以是(C3H7O) x Al (OCOR)m (OCOR)n (OAB) y式化合物，例如
福州元科新型精細材料有限公司銷售的二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯、鋁酸三甲酯、鋁酸三異丙酯、鋁酸三芐酯。所述鈦酸酯系列是下式化合物R00(4_n)Ti(0X-R’Y)n式中n=2 或 3 ;RO是可水解的短鏈烷氧基官能團；OX是竣基、燒氧基、橫酸基或憐基基團。RO可水解的短鏈烷氧基官能團能與無機物表面羥基起反應，從而達到化學偶聯的目的。所述鈦酸酯系列具體地是異丙基三硬脂酸鈦酸酯(CAS61417-49-0)、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯(CAS 65460-52-8)或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯(CAS67691-13-8)。所述的雙金屬復合偶聯劑是鋁鈦復合偶聯劑和/或鋁鋯復合偶聯劑，具體地例如山西省化工研究所銷售的鋁鈦復合偶聯劑OL - AT1618 ;杭州杰西卡化工有限公司銷售的鋁鋯復合偶聯劑HY-031。使用偶聯分散劑進行處理的條件如下所述的偶聯分散劑的處理是在混合機轉速500_600rpm的條件下處理3_5分鐘。這個處理時間可以保證物料表面處理比較充分；如果處理時間少于5分鐘，則物料表面處理不充分；如果處理時間多于5分鐘，則可能因物料摩擦生熱，發生粘塊團聚，反而造成處理效果不佳。然后，將表面防變色處理的抗菌劑與偶聯分散劑混合物與75-90重量份滌綸樹脂混合，再使用雙螺桿擠出機組在加熱溫度240-265°C、主機轉速200-230轉/分與喂料18-24HZ的條件下進行熔融擠出，得到一種抗菌母粒。所述的滌綸樹脂是可用于紡絲的PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)樹脂，它的特性粘度為0. 64-0. 66g/dL，例如中石化儀征化纖公司銷售的紡絲級聚酯切片、中石油遼陽石化公司銷售的紡絲級聚酯切片。所述表面防變色處理的抗菌劑與滌綸樹脂是在下述條件下進行混合的在混合機轉速500-600rpm的條件下進行混合3_5分鐘，這個混合時間可以保證物料混合比較充分；少于這個時間，則這些物料混合不均勻；長于這個時間則也可能因物料摩擦生熱，發生粘塊團聚，反而造成混料不均勻，影響生產工藝和產品質量。本發明所使用的雙螺桿擠出機是目前市場上銷售的產品，例如南京科亞化工成套設備有限公司生產的TE-65型同向雙螺桿擠出機。
B、抗菌滌綸纖維的制備稱取2-10重量份在步驟A)制備的抗菌母粒與90-98重量份滌綸樹脂，采用熔融紡絲法進行紡絲，得到所述的抗菌滌綸纖維。熔融紡絲法是將一種聚合物加熱熔融，然后通過噴絲孔擠出，在空氣中冷卻固化而形成一種纖維絲，可以用于熔融紡絲的聚合物必須是能熔融成粘流態而不發生顯著分解的聚合物。本發明采用的抗菌滌綸纖維紡絲工藝與現有技術的滌綸纖維紡絲工藝是一致的，因此在本申請說明書中不再贅述。本發明還涉及采用上述方法生產的抗菌滌綸纖維。采用本發明方法生產的抗菌滌綸纖維是一種以滌綸樹脂為核芯，其滌綸樹脂外面被抗菌劑包覆的纖維。本發明抗菌滌綸纖維的抗菌性能優異，而且抗菌效果持久，不會隨著洗滌等原因性能減弱。另外，該抗菌纖維外觀較好，沒有黃變現象。最重要的是，本發明的 抗菌劑超細粉體在使用過程中經過了包覆和表面處理，和基體樹脂相容性好，且在樹脂中分散性能也很好，這樣使的抗菌材料在紡絲時表現出很好的可紡性能，換網周期以及更換紡絲組件周期與其他類似的紡絲級抗菌母粒(例如市場上通用磷酸鋯載銀的抗菌母粒)相t匕，周期均比較長，從而有效降低設備損耗。采用本發明方法生產抗菌滌綸纖維，紡絲周期長。本發明抗菌母粒的壓濾值(DF值)小于2.0 X 105Pa .CmVg ;換網周期彡I片/12小時，換組件周期彡15天。而采取市場上通用磷酸鋯載銀的抗菌母粒制制備抗菌滌綸纖維的紡絲周期> I片/8小時，換組件周期> 6天。由此可見，本發明抗菌母粒的可紡性能非常好。本發明還涉及所述抗菌滌綸纖維在抗大腸桿菌、金黃色葡萄球菌與白色念珠菌中的用途。I、抗菌性能優異按照AATCC100-2004《紡織材料抗菌整理的性能評價》標準測試，采用本發明方法生產的抗菌滌綸纖維織成織物后，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率彡99%,其結果列于表I。表I :本發明抗菌滌綸纖維的抗菌試驗結果
權利要求
1.ー種抗菌滌綸纖維的生產方法，其特征在于該生產方法的步驟如下 A、抗菌母粒的制備 在混合機中，使用O. 015-2重量份防變色處理劑對1-20重量份沸石載銀鋅抗菌劑與1-20重量份磷酸鋯載銀抗菌劑進行表面防變色處理，接著添加O. 3-1重量份偶聯分散劑繼續進行處理，得到ー種含有抗菌劑的混合物；然后，將所述的混合物與75-90重量份滌綸樹脂混合，再使用雙螺桿擠出機組在加熱溫度240-265で、主機轉速200-230轉/分與喂料18-24HZ的條件下進行熔融擠出，得到ー種抗菌母粒； B、抗菌滌綸纖維的制備 稱取2-10重量份在步驟A制備的抗菌母粒與90-98重量份滌綸樹脂，采用熔融紡絲法進行紡絲，得到所述的抗菌滌綸纖維； 所述的偶聯分散劑是ー種或多種選自硅烷系列、鋁酸酯系列、鈦酸酯系列或者雙金屬復合偶聯分散劑的偶聯分散劑； 所述的防變色處理劑是ー種或多種選自苯并三唑、甲基苯并三唑、甲基苯并三唑鉀、天然水滑石、合成水滑石、氧化鋁鎂煅燒物或硅酸鋁的防變色處理劑。
2.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述硅烷系列偶聯分散劑是下式化合物 RnSi X (4_n) 式中 n=l 3 ； R是甲基、こ稀基、氣基、環氧基、疏基或丙稀酸氧丙基官能團； X是烷氧基、芳氧基、酰基或氯基基團。
3.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述鋁酸酯系列選自ニ硬脂酰氧異丙基鋁酸酯、鋁酸三甲酷、鋁酸三異丙酯或鋁酸三芐酷。
4.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述鈦酸酯系列是下式化合物 ROO(4_n)Ti(OX-R’ Y)n 式中 η=2 或 3 ； RO是可水解的短鏈烷氧基官能團； OX是竣基、燒氧基、橫酸基或憐基基團。
5.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述雙金屬復合偶聯劑是鋁鈦復合偶聯劑或鋁鋯復合偶聯劑。
6.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述的表面防變色處理是在混合機轉速2800-3000rpm的條件下進行表面防變色處理10-30分鐘。
7.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述的偶聯分散劑的處理是在混合機轉速500-600rpm的條件下處理3-5分鐘。
8.根據權利要求I所述的生產方法，其特征在于所述滌綸樹脂的混合處理是在混合機轉速500-600rpm的條件下處理3-5分鐘。
9.根據權利要求1-8中任一項權利要求所述方法生產的抗菌滌綸纖維。
10.根據權利要求9所述抗菌滌綸纖維在抗大腸桿菌、金黃色葡萄球菌與白色念珠菌中的用途
全文摘要
本發明涉及一種抗菌滌綸纖維產品、生產方法與用途。該方法包括將抗菌組分等與滌綸樹脂混合，熔融擠出制備抗菌母粒，將抗菌母粒與滌綸樹脂熔融紡絲，生產出抗菌滌綸纖維。本發明的抗菌滌綸纖維，紡絲周期長，可紡性能非常好，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率≥99％；耐水洗性能優異，洗滌30次后其抗菌率仍然大于98%；對皮膚無刺激性。因此，本發明利用現有設備生產的抗菌滌綸纖維具有非常好的應用前景。
文檔編號D01D5/08GK102691129SQ20121019250
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者崔輝仙, 李畢忠, 李澤國, 路明潔, 陽文 申請人:北京崇高納米科技有限公司, 寧波高新區崇高新材料有限公司, 常州崇高納米材料有限公司