一种磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维、制备方法及家纺制品与流程

阻燃人造纤维制造及成纤过程中的化学后处理，具体涉及一种具有抗菌、阻燃功能的磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维、制备方法及家纺制品。

背景技术：

1、竹浆粘胶纤维以竹浆粕中的纤维素为主要原料，具有原料来源广、吸湿性较好、手感柔软和易于纺纱织造等特点，已逐渐应用于床单、被套、枕套、床笠和被芯面料等家纺制品。此类制品在使用过程中与人体皮肤长时间接触，特别是在睡眠阶段容易吸收汗液、皮脂和环境水分，为细菌及霉菌的生长提供条件。因此，家纺用竹纤维不仅需要具有稳定的抗菌和防霉性能，还应兼顾阻燃、抗紫外、耐洗涤、可染色及可连续加工等要求。

2、现有天然纺织纤维通常采用浸轧、浸渍、涂覆或树脂整理等后整理方式获得功能。采用该类方法时，抗菌剂、阻燃剂或紫外屏蔽剂主要附着于纤维及织物表面，功能组分与纤维之间的结合强度有限，在反复洗涤、摩擦、光照和使用过程中容易迁移或脱落，导致相应性能逐渐衰减。部分后整理剂还会使纤维手感变硬、吸湿性能下降或者影响后续染色。若将无机功能粉体直接加入竹浆粕纺丝原液，虽然能够提高耐洗性，但粉体用量和分散状态控制不当时，容易引起纺丝原液黏度波动、过滤压力升高、喷丝孔堵塞以及纤维强度下降，影响粘胶纤维生产线的连续运行。

3、公开号为cn1676687a的中国专利公开了一种纳米抗菌多功能竹纤维，以天然竹浆粕为原料，将占纤维总干重0.5%～4%的纳米层状银系无机抗菌粉体分散于纤维内部及表层，使纤维获得抗菌、防霉、抗紫外或阻燃等功能。该专利为纳米银系粉体在竹浆纤维中的应用提供了基础，但其主要着眼于功能粉体的整体添加，未进一步明确内用粉体与表面用粉体之间的比例关系，也未针对内部长期储留和表面有效接触的不同需求设置相互配合的添加路径。此外，其未具体解决植酸、壳聚糖等磷氮功能组分与载银粉体在同一处理体系中容易絮凝以及表面功能料耐洗固着不足的问题。

4、公开号为cn102763678a的中国专利公开了一种磷酸锆载银抗菌粉的制备方法，通过控制反应、洗涤和粒度处理获得具有稳定抗菌性能的载银磷酸锆粉体。该专利主要涉及抗菌粉体本身的制备及质量控制，未涉及载银磷酸锆粉体在竹浆粕纺丝原液和凝胶丝束表面之间的分配使用，也未给出适应粘胶纺丝过滤、凝固成形及后续牵伸过程的浆料分散体系。

5、因此，有必要提供一种磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维及其制备方法，在不大幅改变现有竹浆粘胶湿法纺丝设备的基础上，将载银磷酸盐粉体的内部添加与凝胶丝束的表面增强处理相结合，并通过分步磷氮处理及后续固定提高表面功能料的均匀性和耐洗性，从而兼顾抗菌、防霉、阻燃、抗紫外、纤维强度和连续加工性能，满足床上用品长期接触人体及反复洗涤的使用要求。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本技术提供以下技术方案：一种磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维，包括竹源纤维素、内添加功能料和表面增强功能料；

2、所述内添加功能料包括内用载银磷酸盐粉体、内用水溶性分散剂、络合分散剂和界面润滑剂，所述内添加功能料分散于所述竹纤维内部；

3、所述表面增强功能料包括表面用载银磷酸盐粉体和表面磷氮功能剂，所述表面增强功能料固定于所述竹纤维的表面及其邻近区域；

4、所述内用载银磷酸盐粉体和所述表面用载银磷酸盐粉体均为以层状磷酸锆为载体的纳米层状银系无机抗菌粉体，二者的总含量为所述竹纤维总干重的0.5%～4.0%，二者的质量比为60:40～85:15；

5、所述表面磷氮功能剂的含量为所述竹纤维总干重的5%～18%，余量为所述竹源纤维素。

6、进一步地，所述内添加功能料按所述内用载银磷酸盐粉体为100重量份计，包括内用载银磷酸盐粉体100份、内用水溶性分散剂2份～8份、络合分散剂1份～6份和界面润滑剂1份～5份；

7、所述内用水溶性分散剂选自羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮和羟乙基纤维素中的一种或多种；

8、所述络合分散剂选自柠檬酸钠、葡萄糖酸钠和六偏磷酸钠中的一种或多种；

9、所述界面润滑剂选自聚乙二醇、甘油和山梨糖醇中的一种或多种。

10、进一步地，所述表面增强功能料由所述表面用载银磷酸盐粉体和所述表面磷氮功能剂组成；

11、所述表面磷氮功能剂按重量份计包括植酸40份～60份、真菌源壳聚糖20份～35份、尿素10份～25份、乳酸钙2份～8份和柔韧调节剂2份～10份；

12、所述柔韧调节剂选自甘油、山梨糖醇和聚乙二醇中的一种或多种。

13、进一步地，所述内用载银磷酸盐粉体和所述表面用载银磷酸盐粉体中的银质量含量分别为1.0%～5.0%，中位粒径分别为100nm～800nm，最大粒径分别不大于3μm，白度分别不低于85%；

14、所述真菌源壳聚糖的重均分子量为30kda～150kda，脱乙酰度为85%～95%。

15、进一步地，所述表面增强功能料还包括所述竹纤维总干重0.10%～0.80%的脱色竹木质素颗粒，所述脱色竹木质素颗粒的中位粒径为100nm～500nm；

16、所述竹纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均不低于99%，经50次洗涤后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均不低于90%，防霉等级不高于1级，极限氧指数不低于26%，紫外线防护系数不低于40。

17、本技术还提供一种如上所述磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维的制备方法，包括以下步骤：

18、s1：将内用载银磷酸盐粉体、内用水溶性分散剂、络合分散剂、界面润滑剂和水混合，进行预分散、剪切分散和超声处理，制得内添加抗菌浆料；

19、s2：将所述内添加抗菌浆料加入完成熟成的竹浆粕纺丝原液中，经混合、过滤和脱泡，得到抗菌竹纤维纺丝原液；

20、s3：将所述抗菌竹纤维纺丝原液进行湿法纺丝和凝固成形，经过初步牵伸和初步洗涤，得到尚未完全干燥的竹纤维凝胶丝束；

21、s4：将植酸、表面用载银磷酸盐粉体和水混合，制得第一表面功能液；将真菌源壳聚糖、尿素、柔韧调节剂和水混合，制得第二表面功能液；使所述竹纤维凝胶丝束依次经过所述第一表面功能液和所述第二表面功能液，并重复处理2次～4次；

22、s5：将经过步骤s4处理的竹纤维凝胶丝束置于乳酸钙固定液中进行固定处理，随后进行湿态牵伸、预干燥、热固着、水洗、中和、上油和干燥，得到所述磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维。

23、进一步地，在步骤s1中，先以200r/min～600r/min预分散10min～30min，再以1000r/min～3000r/min剪切分散20min～60min，随后以20khz～40khz超声处理10min～30min；

24、所述内添加抗菌浆料的固含量为5%～20%，所述内添加抗菌浆料中最大颗粒的粒径不大于3μm，所述内添加抗菌浆料在25℃下的黏度为100mpa·s～800mpa·s。

25、进一步地，在步骤s2中，所述内添加抗菌浆料在竹浆粕纺丝原液完成熟成后且在最终过滤前加入，加入后以200r/min～600r/min混合30min～90min；

26、混合后的竹浆粕纺丝原液依次经过孔径为10μm～25μm的过滤介质过滤和真空脱泡，所述真空脱泡的绝对压力为5kpa～20kpa、时间为20min～60min；

27、在步骤s3中，所述竹纤维凝胶丝束完成初步洗涤后的含水率为50%～80%。

28、进一步地，在步骤s4中，所述第一表面功能液中植酸的质量浓度为3%～10%、表面用载银磷酸盐粉体的质量浓度为0.2%～1.2%，所述第一表面功能液的温度为25℃～50℃；

29、所述第二表面功能液中真菌源壳聚糖的质量浓度为1%～5%、尿素的质量浓度为2%～8%、柔韧调节剂的质量浓度为0.2%～1.5%，所述第二表面功能液的ph值为3.5～5.5、温度为25℃～50℃；

30、在步骤s5中，所述乳酸钙固定液中乳酸钙的质量浓度为0.3%～2.0%，固定温度为30℃～60℃、固定时间为1min～10min；所述湿态牵伸的牵伸倍数为1.05倍～1.25倍，所述预干燥的温度为60℃～90℃，所述热固着的温度为130℃～155℃、时间为30s～180s。

31、本技术还提供一种家纺制品，包括采用如上所述磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维制得的纱线或织物，所述磷酸盐载体纳米层状银系抗菌多功能竹纤维占所述家纺制品所含纤维总质量的30%～100%；

32、所述家纺制品为床单、被套、枕套、床笠、床垫套、毛毯或被芯面料。

33、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

34、1.本技术将载银磷酸盐粉体分为内用载银磷酸盐粉体和表面用载银磷酸盐粉体，并按照规定比例分别用于纺丝原液内部添加和凝胶丝束表面增强。内用粉体随竹源纤维素凝固成形而分散于纤维内部，在反复洗涤后仍可作为相对稳定的抗菌功能来源；表面用粉体固定于纤维表面及其邻近区域，能够提高银组分与细菌的有效接触。两种添加路径相互配合，避免了单纯内部添加时初始抗菌作用不足以及单纯表面整理时功能粉体容易流失的问题，使纤维在使用初期具有较强抗菌作用，并在多次洗涤后保持稳定的抗菌性能。

35、2.本技术采用水溶性分散剂、络合分散剂和界面润滑剂共同配制内添加抗菌浆料，并结合预分散、剪切分散及超声处理控制粉体粒径和浆料黏度。水溶性分散剂有利于维持粉体在水相中的悬浮状态，络合分散剂能够减少银组分及多价离子引起的颗粒聚集，界面润滑剂则改善抗菌浆料与竹浆粕纺丝原液之间的混合及流动状态。上述组分和处理步骤共同作用，可减少粉体团聚、过滤介质堵塞和喷丝孔堵塞，降低纺丝过程中压力波动及断丝风险，使功能粉体添加与竹纤维的可纺性、强度及连续生产稳定性相兼顾。

36、3.本技术利用尚未完全干燥、仍保持凝胶状态的竹纤维丝束进行表面处理，使第一表面功能液中的植酸和表面用载银磷酸盐粉体能够进入纤维表面邻近区域，再使丝束经过含真菌源壳聚糖、尿素和柔韧调节剂的第二表面功能液。采用两种功能液依次处理，可以避免植酸、壳聚糖、钙离子和无机粉体在同一处理浴中提前形成大量絮凝物，减少功能料沉降、浴液失稳及纤维表面分布不均。经多次交替处理后再采用乳酸钙固定，使已经进入纤维表面邻近区域的功能组分获得进一步固着，有利于提高表面抗菌粉体和磷氮功能剂的耐洗附着性。

37、4.本技术将植酸、真菌源壳聚糖、尿素、乳酸钙和柔韧调节剂组合形成表面磷氮功能体系。其中，植酸和尿素提供磷氮协同作用，有利于提高竹纤维的阻燃性能；真菌源壳聚糖能够辅助提高抗菌和防霉性能，并减少对动物源壳聚糖的依赖；乳酸钙既用于固定表面功能组分，又有利于降低水洗过程中的迁移；柔韧调节剂能够缓解植酸、壳聚糖和无机粉体处理后纤维手感发硬的问题。各组分并非分别进行孤立整理，而是在分步处理和热固着过程中相互配合，使纤维同时获得防霉、阻燃和耐洗抗菌性能，并保持后续纺纱、织造及染色所需的柔韧性。

38、5.本技术进一步采用脱色竹木质素颗粒提高纤维的紫外线屏蔽能力。脱色处理能够降低普通木质素颜色较深而影响纤维白度及染色选择的问题，粒径受控的竹木质素颗粒与表面载银磷酸盐粉体、磷氮功能剂共同固定于竹纤维表面邻近区域，可在不过度增加功能粉体用量的情况下增强抗紫外性能。整个制备过程能够与现有竹浆粘胶湿法纺丝、凝固、牵伸、水洗和干燥设备衔接，便于中国现有粘胶纤维企业进行生产线改造和规模化制造；所得纤维既可单独纺纱，也可与棉纤维或莱赛尔纤维混纺，适用于床单、被套、枕套、床笠、床垫套、毛毯和被芯面料等家纺制品。