铜抗菌纤维及其制备方法与流程

1.本发明涉及铜抗菌纤维及其制备方法，属于功能纤维技术领域。


背景技术：

2.随着经济社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们更加注重自身健康，在日常生活中，人们周围隐藏着大量的细菌和真菌，人们一旦接触到它们就会在适宜的条件下在人体中迅速繁殖和传播，从而引起多种疾病，危害人体健康。为了减小细菌和真菌对人们健康的危害，抗菌纺织品开发对提高人们健康水平至关重要，具有抗菌、除臭和防霉等功能的纺织品有很大的潜在市场需求。
3.目前市面上一般使用较广的无机抗菌纤维是将银或铜及它们的化合物作为抗菌剂，随着科学研究的发展，发现银离子会在人体内累积，损害人体健康，而铜元素抗菌剂由于其较低的成本和较好的抗菌性能，近年来越来越受到业界重视，而由于铜粒子呈黑色或红棕色，且极易产生氧化，使得做出来后的纤维颜色一般都为棕色的，目前市面上没有白色的铜抗菌纤维，且在耐洗涤性上还有待提高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于：提供铜抗菌纤维及其制备方法，它解决了目前市面上没有白色的铜抗菌纤维，且在耐洗涤性上还有待提高的问题。
5.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：铜抗菌纤维，包括重量份计为5～10:88～95的铜抗菌母粒和纤维基料，所述铜抗菌母粒以重量份计，包括以下组分：纳米铜20～35份、pp 20～40份、玻璃纤维1～3份、二氧化硅1～3份、分散剂0.15～1份、表面改性剂0.15～1份。
6.作为优选实例，所述纤维基料为涤纶、锦纶、尼龙、氨纶、丙纶中的任意一种或任意两种结合。
7.作为优选实例，所述纳米铜的粒径为200～260nm。
8.铜抗菌纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将新制得的纳米铜混入油酸中混合均匀，并浸泡30～40min进行钝化，钝化完毕后进行干燥，得到钝化后的纳米铜；步骤2、将纳米铜、二氧化硅、分散剂、表面改性剂按重量份称取后，加入到去离子水中进行分散混合，混合后干燥得到混合粉体；步骤3、将pp和玻璃纤维按重量份称取后，置于混炼机中混炼，温度130～150℃，时间10～20min，得到熔融状的混合料；步骤4、向熔融状的混合料中添加混合粉体，并加入5～10份的抗氧化剂，在高速搅拌机中以2000～3000r/min转速搅拌10～20min，温度60～80℃，搅拌过程中向高速搅拌机中添加5～10份改性剂，使得pp与混合粉体发生络合反应，搅拌完成后放入挤出机中内造粒，得到无色或白色的铜抗菌母粒；
步骤5、按重量份将铜抗菌母粒和纤维基料混合送入纺丝机中进行纺丝，制得铜抗菌纤维。
9.作为优选实例，所述铜抗菌纤维纺丝时采用湿法纺丝制得长丝。
10.作为优选实例，所述步骤4中抗氧化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、硫酯类和亚磷酸盐类抗氧剂中的任意一种或任意两种结合。
11.作为优选实例，所述步骤4中改性剂为酰脲类或不饱和羧酸。
12.本发明的有益效果是：1、本发明的制备方法简单，成本低，环保无污染，适合于工业化生产；2、本发明中的纳米铜做防氧化处理，并与pp络合形成无色物质，再进行纺丝以形成白色的铜抗菌纤维，填补市场上的空白；3、本发明中的纳米铜氧化处理后制成铜抗菌母粒，铜抗菌母粒作为原料直接与纤维基料混合纺丝成长丝纤维，制得后不容易起皱，并且耐洗涤性强。
具体实施方式
13.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。
14.实施例一铜抗菌纤维，包括重量份计为10:88的铜抗菌母粒和纤维基料，铜抗菌母粒以重量份计，包括以下组分：纳米铜35份、pp 40份、玻璃纤维3份、二氧化硅3份、分散剂1份、表面改性剂1份。
15.纤维基料为涤纶。
16.纳米铜的粒径为250nm。
17.铜抗菌纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将新制得的纳米铜混入油酸中混合均匀，并浸泡40min进行钝化，钝化完毕后进行干燥，得到钝化后的纳米铜；步骤2、将纳米铜、二氧化硅、分散剂、表面改性剂按重量份称取后，加入到去离子水中进行分散混合，混合后干燥得到混合粉体；步骤3、将pp和玻璃纤维按重量份称取后，置于混炼机中混炼，温度150℃，时间20min，得到熔融状的混合料；步骤4、向熔融状的混合料中添加混合粉体，并加入10份的抗氧化剂，在高速搅拌机中以3000r/min转速搅拌20min，温度80℃，搅拌过程中向高速搅拌机中添加10份改性剂，使得pp与混合粉体发生络合反应，搅拌完成后放入挤出机中内造粒，得到无色的铜抗菌母粒；步骤5、按重量份将铜抗菌母粒和纤维基料混合送入纺丝机中进行纺丝，制得铜抗菌纤维。
18.铜抗菌纤维纺丝时采用湿法纺丝制得长丝。
19.步骤4中抗氧化剂为胺类抗氧剂。
20.步骤4中改性剂为酰脲类。
21.实施例二
铜抗菌纤维，包括重量份计为10:90的铜抗菌母粒和纤维基料，铜抗菌母粒以重量份计，包括以下组分：纳米铜30份、pp 30份、玻璃纤维2份、二氧化硅2份、分散剂0.75份、表面改性剂0.75份。
22.纤维基料为锦纶。
23.纳米铜的粒径为250nm。
24.铜抗菌纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将新制得的纳米铜混入油酸中混合均匀，并浸泡35min进行钝化，钝化完毕后进行干燥，得到钝化后的纳米铜；步骤2、将纳米铜、二氧化硅、分散剂、表面改性剂按重量份称取后，加入到去离子水中进行分散混合，混合后干燥得到混合粉体；步骤3、将pp和玻璃纤维按重量份称取后，置于混炼机中混炼，温度140℃，时间15min，得到熔融状的混合料；步骤4、向熔融状的混合料中添加混合粉体，并加入8份的抗氧化剂，在高速搅拌机中以3000r/min转速搅拌15min，温度70℃，搅拌过程中向高速搅拌机中添加7份改性剂，使得pp与混合粉体发生络合反应，搅拌完成后放入挤出机中内造粒，得到无色的铜抗菌母粒；步骤5、按重量份将铜抗菌母粒和纤维基料混合送入纺丝机中进行纺丝，制得铜抗菌纤维。
25.铜抗菌纤维纺丝时采用湿法纺丝制得长丝。
26.步骤4中抗氧化剂为酚类抗氧剂。
27.步骤4中改性剂为酰脲类。
28.实施例三铜抗菌纤维，包括重量份计为10:95的铜抗菌母粒和纤维基料，铜抗菌母粒以重量份计，包括以下组分：纳米铜20份、pp 20份、玻璃纤维1份、二氧化硅1份、分散剂0.15份、表面改性剂0.15份。
29.纤维基料为尼龙。
30.纳米铜的粒径为200nm。
31.铜抗菌纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将新制得的纳米铜混入油酸中混合均匀，并浸泡30min进行钝化，钝化完毕后进行干燥，得到钝化后的纳米铜；步骤2、将纳米铜、二氧化硅、分散剂、表面改性剂按重量份称取后，加入到去离子水中进行分散混合，混合后干燥得到混合粉体；步骤3、将pp和玻璃纤维按重量份称取后，置于混炼机中混炼，温度130℃，时间10min，得到熔融状的混合料；步骤4、向熔融状的混合料中添加混合粉体，并加入5份的抗氧化剂，在高速搅拌机中以2000r/min转速搅拌10min，温度60℃，搅拌过程中向高速搅拌机中添加5份改性剂，使得pp与混合粉体发生络合反应，搅拌完成后放入挤出机中内造粒，得到白色的铜抗菌母粒；步骤5、按重量份将铜抗菌母粒和纤维基料混合送入纺丝机中进行纺丝，制得铜抗菌纤维。
32.铜抗菌纤维纺丝时采用湿法纺丝制得长丝。
33.步骤4中抗氧化剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、硫酯类和亚磷酸盐类抗氧剂中的任意一种或任意两种结合。
34.步骤4中改性剂为不饱和羧酸。
35.本发明中，在pp分子的侧链上引入酰脲类物质，如乙内酰脲或磺酰脲类等化合物，或者加入的不饱和羧酸与pp的游离基接触，都具有较高的反应活性，形成pp接枝游离基，能够与纳米铜起到络合作用，得到无色或白色的沉淀物，同时由于纳米级的铜粒子极其容易氧化，在制备过程中进行防氧化处理，使其在纺丝时直接作为原料使用，从而能够制得白色的铜抗菌纤维，并且起抗菌作用的铜离子固载在纤维上的牢固度高，实现纤维长久的抗菌性能。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。