一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維及其制備方法和應用與流程

本申請涉及復合材料，具體涉及一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維及其制備方法和應用。

背景技術：

1、聚乳酸具有良好的生物降解性和環境友好型特征，是一種新型的綠色環保材料。聚乳酸纖維具有良好的穩定性和生物相容性，在醫療、紡織領域具有廣泛的應用。然而聚乳酸纖維的抗菌性較柔、傳熱性差、且不抗靜電，當其用于服裝、無紡布等紡織織物時，其抗菌效果弱、膚感較熱且易悶汗、易產生靜電，導致紡織織物的穿著舒適度降低，限制了其在紡織行業應用。

2、通過在聚乳酸纖維中加入石墨烯材料，可改善其抗靜電性能并提高抗菌性，提高紡織織物的穿著舒適度。然而石墨烯缺乏含氧官能團，其在聚乳酸基體內分散均勻性差，易發生團聚，引起石墨烯與聚乳酸基體的兩相分離，降低了纖維的力學性能及抗菌性能。此外，在聚乳酸纖維中加入涼感功能材料如玉石粉來提高涼感，使紡織織物穿著涼爽，提高舒適度。涼感效果隨玉石粉的添加量的增加而提高，然而涼感材料在石墨烯聚乳酸復合材料中難以均勻分布，降低了涼感效果，另一方面隨著玉石粉添加量高，石墨烯聚乳酸復合材料難以紡絲，且出現掉粉現象。

3、亟需開發一種新的抗菌涼感聚乳酸短纖維，以滿足紡織行業的要求。

技術實現思路

1、本申請提供一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維及其制備方法和應用，旨在解決現有技術中存在的聚乳酸短纖維抗菌效果弱、膚感較熱且易悶汗、易產生靜電而導致紡織織物的穿著舒適度低的問題。

2、為了達到上述目的，本申請采用以下技術方案予以實現。

3、本申請的第一方面，提供一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，包括：

4、將第一聚乳酸切片、改性氧化石墨烯粉、涼感功能粉體、鈦酸酯偶聯劑在190～230℃熔融擠出造粒，得到母粒a；

5、將第二聚乳酸切片和涼感微膠囊粉在120～150℃熔融擠出造粒，得到母粒b；

6、將母粒a和第一聚乳酸切片作為芯層，將母粒b和第二聚乳酸切片作為皮層，所述皮層和芯層通過復合纖維紡絲法得到初生纖維；

7、初生纖維經后紡得到抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維；

8、所述第一聚乳酸切片的熔點t1高于第二聚乳酸切片的熔點t2，且30℃≤t1-t2≤80℃。

9、在一些實施方案中，第一聚乳酸切片、改性氧化石墨烯粉、涼感功能粉體和鈦酸酯偶聯劑的質量比為100:(2.5～20):(2.5～20):(1～6)，且改性氧化石墨烯粉與涼感功能粉體的質量比為1:1；

10、所述的涼感功能粉體為納米級玉石粉、納米云母粉體、納米級貝殼粉中的至少一種。

11、所述第二聚乳酸切片與涼感微膠囊的質量比為100:(5～25)。

12、在一些實施方案中，所述芯層中母粒a和第一聚乳酸切片的質量比為(5～20):100；所述皮層中母粒b和第二聚乳酸切片的質量比為(5～10):100；皮層和芯層的質量比為(4:6)～(5:5)。

13、在一些實施方案中，所述復合纖維紡絲法具體為：

14、將皮層和芯層送入皮芯型復合紡絲組件，經紡絲得到初生纖維；其中皮層熔體擠出溫度為130～160℃，芯層熔體擠出溫度為200～240℃。

15、在一些實施方案中，所述后紡包括：

16、將初生纖維集束后依次經過導絲、浸油、第一道牽伸、水浴牽伸、第二道牽伸、蒸汽水浴、第三道牽伸、緊張熱定型、疊絲、卷曲、松弛熱定型，經曳引切斷，得到抗菌涼感聚乳酸短纖維；

17、其中，所述第一、二、三道牽伸的牽伸速度為20m/min～150m/min，總牽伸倍數為2.5～5.0；水浴牽伸溫度為50～60℃，蒸汽牽伸溫度60～80℃，松弛溫度60～65℃。

18、在一些實施方案中，所述改性氧化石墨烯，通過以下方法制備：

19、將氧化石墨烯分散于有機溶劑中，超聲分散；加入過硫酸銨和改性劑在50～80℃溫度下反應，得到親水氧化石墨烯；

20、親水氧化石墨烯在80～100℃溫度下用還原劑進行還原，反應產物在90～120℃進行噴霧干燥，即得改性氧化石墨烯粉體；

21、其中，所述有機溶劑為n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亞砜(dmso)、二甲基甲酰胺(dmac)、乙醇其中的一種或多種；所述氧化石墨烯與所述有機溶劑的質量體積比為0.1～1g/200ml。

22、在一些實施方案中，所述改性劑為親水性有機單體和氯已定鹽類抗菌劑的質量比為1:1的混合物；

23、所述親水性有機單體為丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸羥乙酯中的任意一種；

24、所述氯已定鹽類抗菌劑為醋酸氯己定或葡萄糖酸氯己定。

25、在一些實施方案中，所述涼感微膠囊包括以下重量份數的組分：

26、30份薄荷精油、7.5份對苯二甲酰氯、7.5份二乙烯三胺、4份乳化劑、1份引發劑、50份去離子水；

27、所述引發劑為過硫酸銨和2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮的質量比為1:1的混合物。

28、本申請的第二方面，提供上述制備方法制備的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維。

29、本申請的第三方面，提供上述制備方法制備的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維在服裝、家紡、醫療衛生用品、個人護理用品中的應用。

30、與現有技術相比，本申請的有益效果為：

31、本申請通過在聚乳酸中引入改性氧化石墨烯和涼感材料，制備具有皮芯結構的聚乳酸短纖維。其中改性氧化石墨烯一方面具有良好的抗菌性能，另一方面其與聚乳酸基體間的界面作用力高，在聚乳酸基體中具有良好的分散性與穩定性，提高了纖維的抗靜電性；同時改性氧化石墨烯提高了熱傳導以及涼感功能粉體的分散性，進一步提高了涼感的傳輸效果。此外涼感微膠囊具有緩釋作用，其與涼感功能粉體配合使用，賦予纖維及其制品持續的涼感。

32、本申請的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維，在相同涼感效果下可降低涼感功能粉體的添加量，避免了因涼感粉體添加過多而導致的紡絲困難和掉粉現象。

33、本申請的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維具有良好的抗菌性和涼感效果，其制備的紡織織物具有良好的抗菌性、體感涼爽且不易產生靜電，穿著舒適度高。

技術特征：

1.一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，第一聚乳酸切片、改性氧化石墨烯粉、涼感功能粉體和鈦酸酯偶聯劑的質量比為100:(2.5～20):(2.5～20):(1～6)，且改性氧化石墨烯粉與涼感功能粉體的質量比為1:1；

3.根據權利要求1所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述芯層中母粒a和第一聚乳酸切片的質量比為(5～20):100；所述皮層中母粒b和第二聚乳酸切片的質量比為(5～10):100；皮層和芯層的質量比為(4:6)～(5:5)。

4.根據權利要求4所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述復合纖維紡絲法具體為：

5.根據權利要求1所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述后紡包括：

6.根據權利要求1所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述改性氧化石墨烯，通過以下方法制備：

7.根據權利要求6所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述改性劑為親水性有機單體和氯已定鹽類抗菌劑的質量比為1:1的混合物；

8.根據權利要求1所述的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維的制備方法，其特征在于，所述涼感微膠囊包括以下重量份數的組分：

9.權利要求1-8任一項所述的制備方法制備的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維。

10.權利要求1-8任一項所述的制備方法制備的抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維在服裝、家紡、醫療衛生、個人護理用品中的應用。

技術總結
本申請涉及復合材料技術領域，公開了一種抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維及其制備方法和應用。所述制備方法包括：將第一聚乳酸切片、改性氧化石墨烯粉、涼感功能粉體、鈦酸酯偶聯劑在190～230℃熔融擠出造粒，得到母粒A；將第二聚乳酸切片和涼感微膠囊粉在120～150℃熔融擠出造粒，得到母粒B；將母粒A和第一聚乳酸切片作為芯層，將母粒B和第二聚乳酸切片作為皮層，所述皮層和芯層通過復合纖維紡絲法得到初生纖維；初生纖維經后紡得到抗菌涼感雙組分聚乳酸短纖維。本申請通過在聚乳酸中引入改性氧化石墨烯和涼感材料，制備具有皮芯結構的聚乳酸短纖維，其具有良好的抗菌性、體感涼爽且不易產生靜電，穿著舒適度高。

技術研發人員：楊家龍,魏艷紅,李兼玲,曹建華,夏益峰,殷明,紀俊玲
受保護的技術使用者：東部灣（揚州）生物新材料有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/26