一种运动面料用吸湿速干聚酯纤维及其制备方法与流程

本发明属于聚酯纤维，具体涉及一种运动面料用吸湿速干聚酯纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚酯纤维是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称pet纤维。聚酯纤维因其优异的模量、强度、弹性、保形性和耐热性等优点，已经成为用途最广、消耗量最大的化纤品种之一，占纺织用纤维总量的50%以上，常用于家居、服饰、工业纺织品等领域，也是夏季服装常用的面料之一，常用来制作皮肤衣、速干服、t恤、工作装、运动服饰等。

2、与天然纤维和部分化学纤维相比，聚酯纤维亲水性较差，导致吸湿、透气能力不足，在穿着过程中易产生闷热感，降低了服装的舒适性，另外由于聚酯纤维及其织物的多孔结构使微生物易于附着，导致致病菌的传播，还会使纤维及其织物脆化变质影响使用性能，且细菌会在人体汗液等营养条件下迅速生长繁殖，对人体健康安全产生了危害。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种运动面料用吸湿速干聚酯纤维及其制备方法，通过改性纳米复合填料的添加，赋予纤维制品良好的力学性能、透气透湿性、抗菌性能以及耐水洗效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种运动面料用吸湿速干聚酯纤维，由预处理聚酯切片和改性纳米复合填料混合制备成聚酯母粒，再通过熔融纺丝制成；

4、所述改性纳米复合填料为利用3-巯丙基三甲氧基硅烷与纳米复合填料发生脱水缩合反应制备巯基化纳米复合填料，然后通过巯基-烯点击反应将双键基抗菌添加剂接枝在巯基化纳米复合填料表面制成；

5、所述纳米复合填料为利用溶胶-凝胶法制备了铜掺杂纳米氧化锌，然后以正硅酸四乙酯为硅源，氨水为催化剂，十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂控制二氧化硅的成核过程并在煅烧过程中脱除，从而将铜掺杂纳米氧化锌与二氧化硅进行复合制成；

6、所述双键基抗菌添加剂为利用7-甲酯酰氯香豆素与3-氨基-1,2,4-三氮唑发生酰胺化反应，然后将得到的含氮杂环香豆素中间体与3-溴-1-丙烯发生亲核取代反应，再将得到的双键基含氮杂环香豆素衍生物与三氟乙酸银配位制成。

7、优选地，所述预处理聚酯切片和改性纳米复合填料的质量比为1：0.005~0.02。

8、优选地，所述改性纳米复合填料的制备方法包括以下步骤：

9、a、取无水乙醇、去离子水和3-巯丙基三甲氧基硅烷搅拌混合，滴加冰乙酸调节ph值至4~5，静置水解2h，得到硅烷水解液，取纳米复合填料超声分散于无水乙醇中，随后缓慢滴加硅烷水解液置于45~60℃下搅拌反应6~8h，反应结束后经抽滤、洗涤、干燥，制备得到巯基化纳米复合填料；

10、b、取巯基化纳米复合填料超声分散于二氯甲烷中得到分散液，取光引发剂安息香双甲醚溶解于二氯甲烷中，然后加入双键基抗菌添加剂搅拌混合并缓慢加入至分散液中，混合均匀后移至石英烧瓶中，在紫外灯光源下照射反应，反应结束后经抽滤、洗涤、干燥，制备得到改性纳米复合填料。

11、优选地，所述纳米复合填料的制备方法包括以下步骤：

12、a1、取六水合硝酸锌和五水合硝酸铜置于反应器中，加入去离子水磁力搅拌至溶液澄清透明，然后加入柠檬酸和去离子水的混合溶液搅拌混合，随后缓慢滴加质量分数为25~28%的氨水，调节体系ph值为8~9后在80℃恒温蒸干，形成湿凝胶；

13、a2、将湿凝胶置于真空烘箱中100℃干燥24h，然后将得到的干凝胶移至坩埚中，置于马弗炉中在空气氛围下600℃煅烧3h，自然冷却后制备得到铜掺杂纳米氧化锌；

14、a3、取十六烷基三甲基溴化铵置于反应器中，加入去离子水磁力搅拌至完全溶解，然后缓慢滴加质量分数为25~28%的氨水，调节体系ph值为11.5~12，随后加入铜掺杂纳米氧化锌充分搅拌2h，再通过恒压滴定管滴加正硅酸四乙酯，继续搅拌4h，搅拌结束经抽滤、洗涤、干燥，固体产物置于马弗炉中在空气氛围下550℃煅烧6h，制备得到纳米复合填料。

15、优选地，所述六水合硝酸锌、五水合硝酸铜和柠檬酸的摩尔比为1：0.05：1.3。

16、优选地，所述纳米复合填料中zn/si的摩尔比为1：2.5~5。

17、优选地，所述双键基抗菌添加剂的制备方法包括以下步骤：

18、b1、取7-羟基香豆素加入至丙酮中，充分搅拌溶解，在0℃冰水浴、氮气保护下加入草酰氯进行均相反应，反应3h后将产物分3次加入干燥的三乙胺中，搅拌5h，去除过量的草酰氯及产生的氯化氢，过滤去除三乙胺与副产物，减压蒸馏去除溶剂，加入氢氧化钠溶液过滤，用去离子水及乙醇洗涤至中性后用丙酮重结晶，制备得到7-甲酯酰氯香豆素；

19、b2、在冰水浴条件下，将3-氨基-1,2,4-三氮唑和三乙胺加入至二氯甲烷中，然后滴加7-甲酯酰氯香豆素和二氯甲烷的混合溶液，3h后移除冰水浴，随后置于25℃下反应5h，反应完成后旋蒸得到的固体产物依次使用饱和碳酸氢钠溶液、石油醚与乙酸乙酯的混合溶液、去离子水洗涤，60℃真空干燥，制备得到含氮杂环香豆素中间体；

20、b3、取含氮杂环香豆素中间体和无水碳酸钾置于反应器中，加入n,n-二甲基甲酰胺，通入氮气保护，室温下充分搅拌混合，然后缓慢滴加3-溴-1-丙烯，滴加完毕后升温至70℃，搅拌反应3h，反应完成后加入去离子水淬灭，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，过滤后旋蒸除去溶剂，色谱层析柱进行纯化，制备得到双键基含氮杂环香豆素衍生物；

21、b4、取双键基含氮杂环香豆素衍生物加入至无水乙醇中，升温至50℃，加入三氟乙酸银和无水乙醇的混合溶液，置于70℃下冷凝回流18h，反应完成后冷却至室温，旋蒸后得到的固体产物依次使用石油醚与乙酸乙酯的混合溶液、去离子水洗涤，60℃真空干燥，制备得到双键基抗菌添加剂。

22、优选地，所述3-氨基-1,2,4-三氮唑和7-甲酯酰氯香豆素的摩尔比为1：1；所述含氮杂环香豆素中间体和3-溴-1-丙烯的摩尔比为1：1.5。

23、优选地，所述双键基含氮杂环香豆素衍生物和三氟乙酸银的摩尔比为1：2。

24、如上所述的运动面料用吸湿速干聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

25、s1、将聚酯切片干燥处理去除聚酯切片表面的自由水并进行预结晶，然后继续干燥去除聚酯切片内部的结合水，得到预处理聚酯切片；

26、s2、将预处理聚酯切片和改性纳米复合填料混合，利用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，然后利用熔融纺丝机进行纺丝，并经卷绕机收卷制备得到运动面料用吸湿速干聚酯纤维。

27、本发明的有益效果：

28、本发明利用溶胶-凝胶法制备了铜掺杂纳米氧化锌，然后以正硅酸四乙酯为硅源，氨水为催化剂，十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂控制二氧化硅的成核过程并在煅烧过程中脱除，从而将铜掺杂纳米氧化锌与二氧化硅进行复合制备得到纳米复合填料，其中铜离子的掺杂产生光催化活性位，扩展纳米氧化锌在可见光范围内的吸收强度，同时铜离子本身具有良好的抗菌性能，可以有效弥补光照条件不充分对纳米氧化锌抗菌活性的影响，并使二氧化硅具有多孔结构，其较高的比表面积和丰富的孔道结构具备良好的透气透湿性，有助于人体的排汗。

29、本发明通过酰胺化反应将7-甲酯酰氯香豆素接枝到3-氨基-1,2,4-三氮唑分子上，制备得到含氮杂环香豆素中间体，然后利用3-溴-1-丙烯与含氮杂环香豆素中间体结构中含氮杂环上-nh基团发生亲核取代反应，制备得到双键基含氮杂环香豆素衍生物，随后将双键基含氮杂环香豆素衍生物结构中含氮杂环上氮原子与三氟乙酸银进行配位反应，有助于控制银离子的释放速率，实现长效抗菌，从而制备得到双键基抗菌添加剂。

30、本发明制备的双键基抗菌添加剂分子结构中香豆素结构能够协同银离子增强抗菌效果，另外利用3-巯丙基三甲氧基硅烷与纳米复合填料发生脱水缩合反应制备巯基化纳米复合填料，然后通过巯基-烯点击反应将双键基抗菌添加剂接枝在巯基化纳米复合填料表面，制备得到改性纳米复合填料，促使纳米复合填料相对均匀地分散在基体材料中，使力学性能得到一定程度的提升，且利用化学反应将双键基抗菌添加剂通过牢固的化学键键合在纳米复合填料表面，避免了抗菌组分迁移析出的问题。