一种聚乳酸纤维的制作方法

1.本发明涉及聚乳酸纤维领域，具体涉及一种聚乳酸纤维。


背景技术：

2.聚乳酸纤维是以聚乳酸为原料得到的制品，其具有良好的生物相容性和生物可吸收性，其具有与聚酯几乎同等强度，杨氏模量较低，其织物比较柔软，是一种优良的面料原料。
3.聚乳酸纤维不仅具有高结晶性，还具有较好的透明性；并且由于它的高结晶性和高取向度，从而具有高耐热性和高强度，且无需特殊的设备和操作工艺，应用常规的加工工艺便可进行纺丝。目前，为了提高聚乳酸纤维的抗菌性能，一般会在聚乳酸纤维的制备中使用抗菌剂进行处理，但天然抗菌剂和有机抗菌剂的抗菌效果和安全性无法得到保证，而无机抗菌剂因与聚乳酸纤维的结合力较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种聚乳酸纤维，解决了现有技术中存在的天然抗菌剂和有机抗菌剂的抗菌效果和安全性无法得到保证，而无机抗菌剂因与聚乳酸纤维的结合力较差的问题。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
6.一种聚乳酸纤维，包括聚乳酸纤维基体和分散在聚乳酸纤维基体表面的抗菌粒子，抗菌粒子为桧木醇/水铝英石硅纳米管；
7.其中，聚乳酸纤维的制备方法为：
8.第一步，将水铝英石硅纳米管在碱液中超声处理后，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
9.第二步，将桧木醇溶于第一有机溶剂中，再加入第一步制备的水铝英石硅纳米管预处理物，超声混合均匀后，经过溶剂热法反应，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；
10.第三步，将聚乳酸纤维置于第二有机溶剂中浸泡后，得到聚乳酸纤维预处理物；
11.第四步，将乌苏酸溶于第三有机溶剂中，再加入聚乳酸纤维预处理物，浸泡处理后得到乌苏酸/聚乳酸纤维；
12.第五步，将乌苏酸/聚乳酸纤维与桧木醇/水铝英石硅纳米管混合于第四有机溶剂中，在催化剂的作用下完成催化反应，得到抗菌性的聚乳酸纤维。
13.优选地，第一步中，所述碱液为浓度为0.1～1mol/l的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
14.优选地，第一步中，所述超声处理时间为1～3h,超声处理的温度为45～60℃。
15.优选地，第一步中，所述超声处理过后，先水洗至中性，再在80～100℃的烘箱中干燥。
16.优选地，所述第一有机溶剂、所述第三有机溶剂和所述第四有机溶剂均为n,n
‑
二
甲基甲酰胺、n,n
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种。
17.优选地，第二步中，所述桧木醇与所述第一有机溶剂的质量之比为1:22.7～28.4，所述桧木醇与所述水铝英石硅纳米管预处理物的质量比为1:5.4～7.9。
18.优选地，第二步中，所述溶剂热法反应是在密闭的反应釜内，溶剂热法反应温度为150～180℃，溶剂热法反应时间为5～8h。
19.优选地，所述溶剂热法反应结束后，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理。
20.优选地，所述第二有机溶剂为丙酮、氯仿、乙酸乙酯中的一种。
21.优选地，第三步中，在所述第二有机溶剂中浸泡的时间为24～48h，浸泡的温度为25～35℃。
22.优选地，第三步中，在所述第二有机溶剂中浸泡后，在55～65℃的烘箱中干燥。
23.优选地，第四步中，所述乌苏酸与所述第三有机溶剂的质量之比为1:19.2～26.5，所述乌苏酸与所述聚乳酸纤维预处理物的质量比为1:4.2～6.8。
24.优选地，第四步中，所述浸泡处理的时间为8～12h，浸泡处理的温度为45～60℃，浸泡处理后使用丙酮清洗至少三次后干燥。
25.优选地，第五步中，所述乌苏酸/聚乳酸纤维、所述桧木醇/水铝英石硅纳米管与所述第四有机溶剂的质量之比为1.2～1.5:0.12～0.24:10。
26.优选地，第五步中，所述催化剂为磷钨酸或磷钨酸盐，催化剂的加入量为所述乌苏酸/聚乳酸纤维质量的1％～3％，所述反应温度为120～140℃，反应时间为3～6h，反应过程在惰性气体的保护下进行。
27.优选地，第五步中，所述催化反应结束后，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理。
28.本发明的有益效果为：
29.1、本发明使用吸附了桧木醇的水铝英石硅纳米管与聚乳酸纤维结合，得到了一种抗菌性强的聚乳酸纤维。本发明制备的聚乳酸纤维相比较于市场上使用的天然抗菌剂或有机抗菌剂，具有更好的抗菌性和安全性，而且与聚乳酸的结合性好，能够在聚乳酸纤维中长期存在，使聚乳酸纤维保持长久的抗菌性能。
30.2、相比较于一般的抗菌剂对聚乳酸表面处理，本发明所使用的聚乳酸纤维是先通过有机试剂进行造孔处理，得到多孔状的聚乳酸纤维，同时也使聚乳酸纤维的表面活化，增强了聚乳酸纤维与其他材料的粘合性。然后，使用乌苏酸接枝在活化后的聚乳酸纤维的表面和造孔得到的孔径内，再加入吸附有桧木醇的水铝英石硅纳米管进行接枝反应，水铝英石硅纳米管能够吸附在聚乳酸纤维的表面或孔径内。
31.3、本发明制备得到的聚乳酸纤维具有较强的抗菌性，桧木醇本身是一种天然的植物提取物，具有较强的抗菌杀菌性，而乌苏酸同时也是一种天然的植物提取物，具有一定的抗菌性，然而两者分别单独作用时，其抗菌性能却并不能达到预想的标准，抗菌效果不足且抗菌性能不够长久，而本发明将两者以吸附在其他载体的方式结合，改善了其在聚乳酸纤维表面的存在状态，最终得到的产物具有较强的抗菌效果以及长久的抗菌性。
32.此外，本发明制备的聚乳酸纤维在力学强度和韧性方面也有所提升，可能的原因在于，水铝英石硅纳米管表面的桧木醇与聚乳酸纤维表面的乌苏酸结合形成了稳定的化合
键，从而更加稳定的存在于聚乳酸纤维的表面，从而改善了聚乳酸纤维的韧性和力学强度。
附图说明
33.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
34.图1是未处理的聚乳酸纤维的sem图；
35.图2是本发明实施例1处理后的聚乳酸纤维的sem图。
具体实施方式
36.为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
37.桧木醇是从台湾扁柏的树干中提取的一种具有卓酚酮骨架的单萜类的天然化合物，属托酚酮族化合物，具有良好的抗菌性、保湿性和害虫忌避效果，是高安全性的植物成分，可做为抗菌、防虫剂，是台湾扁柏精油的主要成分，具有较为广泛的生物活性，有强力的杀菌能力。
38.乌苏酸，是从杜鹃花科常绿蔓生灌木熊果中提取的一种五环三萜类化合物，具有明显的抗氧功能，是一种较强的抗氧化剂，具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。
39.水铝英石是常见的两种非晶质矿物之一(a型蛋白石、水铝英石)，是由氧化硅、氧化铝和水组成的非晶质铝硅酸盐矿物，水铝英石外观上呈海绵状团聚体，有许多细孔和巨大表面积。
40.下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
41.实施例1
42.一种聚乳酸纤维，包括聚乳酸纤维基体和分散在聚乳酸纤维基体表面的抗菌粒子，抗菌粒子为桧木醇/水铝英石硅纳米管；
43.其中，聚乳酸纤维的制备方法为：
44.第一步，将水铝英石硅纳米管在0.5mol/l的氢氧化钠溶液中超声处理，超声处理时间为2h，超声处理的温度为55℃，之后水洗至中性，并在90℃的烘箱中干燥，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
45.第二步，将桧木醇溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入第一步制备的水铝英石硅纳米管预处理物，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为160℃，反应时间为6h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；其中，桧木醇与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:25.2，桧木醇与水铝英石硅纳米管预处理物的质量比为1:6.7；
46.第三步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为36h，浸泡的温度为30℃，然后在55～65℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
47.第四步，将乌苏酸溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入聚乳酸纤维预处理物，在55℃
的温度下浸泡处理10h，过滤出纤维后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到乌苏酸/聚乳酸纤维；其中，乌苏酸与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:21.4，乌苏酸与聚乳酸纤维预处理物的质量比为1:5.4；
48.第五步，将乌苏酸/聚乳酸纤维与桧木醇/水铝英石硅纳米管混合于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，在惰性气体的保护下，加入乌苏酸/聚乳酸纤维质量的2％的磷钨酸进行催化反应，反应温度为130℃，反应时间为5h，反应结束后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到抗菌性的聚乳酸纤维；其中，乌苏酸/聚乳酸纤维、桧木醇/水铝英石硅纳米管与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1.3:0.18:10。
49.实施例2
50.一种聚乳酸纤维，包括聚乳酸纤维基体和分散在聚乳酸纤维基体表面的抗菌粒子，抗菌粒子为桧木醇/水铝英石硅纳米管；
51.其中，聚乳酸纤维的制备方法为：
52.第一步，将水铝英石硅纳米管在0.5mol/l的氢氧化钠溶液中超声处理，超声处理时间为2h，超声处理的温度为55℃，之后水洗至中性，并在80℃的烘箱中干燥，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
53.第二步，将桧木醇溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入第一步制备的水铝英石硅纳米管预处理物，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为150℃，反应时间为5h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；其中，桧木醇与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:22.7，桧木醇与水铝英石硅纳米管预处理物的质量比为1:5.4；
54.第三步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为24h，浸泡的温度为25℃，然后在55℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
55.第四步，将乌苏酸溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入聚乳酸纤维预处理物，在45℃的温度下浸泡处理8h，过滤出纤维后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到乌苏酸/聚乳酸纤维；其中，乌苏酸与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:19.2，乌苏酸与聚乳酸纤维预处理物的质量比为1:4.2；
56.第五步，将乌苏酸/聚乳酸纤维与桧木醇/水铝英石硅纳米管混合于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，在惰性气体的保护下，加入乌苏酸/聚乳酸纤维质量的1％的磷钨酸进行催化反应，反应温度为120℃，反应时间为3h，反应结束后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到抗菌性的聚乳酸纤维；其中，乌苏酸/聚乳酸纤维、桧木醇/水铝英石硅纳米管与n,n
‑
二甲基乙酰胺的质量之比为1.2:0.12:10。
57.实施例3
58.一种聚乳酸纤维，包括聚乳酸纤维基体和分散在聚乳酸纤维基体表面的抗菌粒子，抗菌粒子为桧木醇/水铝英石硅纳米管；
59.其中，聚乳酸纤维的制备方法为：
60.第一步，将水铝英石硅纳米管在0.5mol/l的氢氧化钠溶液中超声处理，超声处理时间为2h，超声处理的温度为55℃，之后水洗至中性，并在100℃的烘箱中干燥，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
61.第二步，将桧木醇溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入第一步制备的水铝英石硅纳
米管预处理物，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为180℃，反应时间为8h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；其中，桧木醇与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:28.4，桧木醇与水铝英石硅纳米管预处理物的质量比为1:7.9；
62.第三步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为48h，浸泡的温度为35℃，然后在65℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
63.第四步，将乌苏酸溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入聚乳酸纤维预处理物，在60℃的温度下浸泡处理12h，过滤出纤维后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到乌苏酸/聚乳酸纤维；其中，乌苏酸与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:26.5，乌苏酸与聚乳酸纤维预处理物的质量比为1:6.8；
64.第五步，将乌苏酸/聚乳酸纤维与桧木醇/水铝英石硅纳米管混合于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，在惰性气体的保护下，加入乌苏酸/聚乳酸纤维质量的3％的磷钨酸进行催化反应，反应温度为140℃，反应时间为6h，反应结束后使用丙酮清洗至少三次，干燥后得到抗菌性的聚乳酸纤维；其中，乌苏酸/聚乳酸纤维、桧木醇/水铝英石硅纳米管与二甲基亚砜的质量之比为1.5:0.24:10。
65.对比例1
66.一种聚乳酸纤维，制备方法为：
67.第一步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为36h，浸泡的温度为30℃，然后在55～65℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
68.第二步，将桧木醇溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入聚乳酸纤维预处理物，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为180℃，反应时间为8h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；其中，桧木醇与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:28.4，桧木醇与聚乳酸纤维预处理物的质量比为1:5.4。
69.对比例2
70.一种聚乳酸纤维，包括聚乳酸纤维基体和分散在聚乳酸纤维基体表面的抗菌粒子，抗菌粒子为桧木醇/水铝英石硅纳米管；
71.其中，聚乳酸纤维的制备方法为：
72.第一步，将水铝英石硅纳米管在0.5mol/l的氢氧化钠溶液中超声处理，超声处理时间为2h，超声处理的温度为55℃，之后水洗至中性，并在90℃的烘箱中干燥，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
73.第二步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为36h，浸泡的温度为30℃，然后在55～65℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
74.第三步，将聚乳酸纤维与水铝英石硅纳米管混合于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为180℃，反应时间为8h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到聚乳酸纤维；其中，聚乳酸纤维、水铝英石硅纳米管与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1.3:0.18:10。
75.对比例3
76.一种聚乳酸纤维，制备方法为：
77.第一步，将水铝英石硅纳米管在0.5mol/l的氢氧化钠溶液中超声处理，超声处理
时间为2h，超声处理的温度为55℃，之后水洗至中性，并在90℃的烘箱中干燥，得到水铝英石硅纳米管预处理物；
78.第二步，将桧木醇溶于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，再加入第一步制备的水铝英石硅纳米管预处理物，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为160℃，反应时间为6h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到桧木醇/水铝英石硅纳米管；其中，桧木醇与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1:25.2，桧木醇与水铝英石硅纳米管预处理物的质量比为1:6.7；
79.第三步，将聚乳酸纤维置于丙酮中浸泡后，浸泡的时间为36h，浸泡的温度为30℃，然后在55～65℃的烘箱中干燥，得到聚乳酸纤维预处理物；
80.第四步，将聚乳酸纤维与桧木醇/水铝英石硅纳米管混合于n,n
‑
二甲基甲酰胺中，超声混合均匀后，置于密闭的反应釜内，反应温度为180℃，反应时间为8h，抽滤或离心收集固体产物，并使用丙酮洗涤至少三次后干燥处理，得到聚乳酸纤维；其中，聚乳酸纤维、桧木醇/水铝英石硅纳米管与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量之比为1.3:0.18:10。
81.为了能够更加清楚的对本发明的内容说明，本发明还做了相关的检测实验，本发明将实施例1～3以及对比例1～3所制备的单丝线密度为2.4dtex的聚乳酸纤维进行相关检测，检测的类目以及方法如下：
82.1、力学性能检测：
83.拉伸强度和断裂伸长率根据标准gb/t 14337
‑
2008进行检测，老化处理是使用gb/t 2573
‑
2008的标准对聚乳酸纤维老化处理，之后使用gb/t 14337
‑
2008的标准检测老化后拉伸强度和老化后断裂伸长率，结果如表1所示：
84.表1不同纤维力学性能检测结果
[0085][0086]
由表1能够看出，本发明实施例1～3中制备的聚乳酸纤维具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，且老化后拉伸强度和断裂伸长率变化较小，说明本发明实施例1～3制备的聚乳酸纤维具有较好的力学性能以及长久使用性。
[0087]
2、抗菌性能检测：
[0088]
抗菌率是根据标准gb/t 20944
‑1‑
2007进行检测，针对的菌类为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，且还检测了进行水洗处理后的抗菌率检测，其中水洗条件为：在含有质量分数为2％的净洗剂和质量分数为8％的柔软剂的水溶液中进行水洗处理，水温控制在40℃，每次水洗30分钟，水洗50次，然后按照gb/t 20944
‑1‑
2007进行检测抗菌率，结果如表2所示。
[0089]
表1不同纤维力学性能检测结果
[0090][0091]
由表2能够看出，本发明实施例1～3制备的聚乳酸纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性达到98.8％，且在经过50次水洗后，抗菌性仍然能够保持在90％左右，说明本发明制备的聚乳酸纤维具有较强以及长久的抗菌性。
[0092]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。