一种抗菌防紫外聚酯纤维面料及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺织材料加工技术领域，具体为一种抗菌防紫外聚酯纤维面料及其制备方法。


背景技术：

2.现如今，随着人们健康意识的不断提高，越来越多的人加入到运动健身队伍中来。而运动装备、衣服的质量、功能性，直接关乎运动体验感，良好的运动装备有助于提升运动愉悦感和参与感。
3.由于户外运动长时间面临风吹、日晒、雨淋的极端气候环境，尤其是长时间日晒，太阳光中的紫外线会使衣物、帐篷等装备褪色和脆化断裂，也可使用运动者皮肤晒伤老化、色素沉淀形成色斑，甚至会诱发皮肤癌变。为了减弱紫外线伤害，防紫外线面料应运而生，并受到广大运动爱好者的喜爱。
4.现有市面上的防紫外线面料，大多采用紫外线吸收剂作为整理液，对织造出的坯布进行整理，获得抗菌性，然而这种方法制备的面料抗菌性不稳定，受整理工艺条件的影响较大，且在使用过程中，随着含水率升高会滋生细菌、发生霉变，霉变后其抗紫外性能直接受损；采用无机纳米粒子与紫外线助剂协同作为浆料，涂覆在面料表层，获得抗菌性，然而这种方法制得的面料，经水洗后抗紫外线涂层容易剥离掉落，抗紫外线性能不持久。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种抗菌防紫外聚酯纤维面料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将氢氧化钠溶解于去离子水中，加入氯化锡，搅拌均匀；密闭环境下，加入钛箔，升温反应,烘干，浸入盐酸溶液中处理,过滤，烘干，焙烧得到二氧化钛纳米线；向2，4
‑
二羟基二苯甲酮中加入二氧化钛纳米线，超声处理，得到2，4
‑
二羟基二苯甲酮/二氧化钛纳米线复配的紫外线吸收剂；s3.取多元醇、催化剂混合，搅拌均匀，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，酯化反应,加入丁二酸酐，保温老化，滴加混合液a反应，加入冰醋酸调节ph，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮反应，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.取pet切片熔融，加入碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次经盐酸、去离子水洗涤，加入步骤s1中的混合液a，搅拌均匀，挤出、造粒，得到皮层pet树脂；s5.将芯层聚酯和pet树脂分别熔融，将两种熔融体复合喷丝，形成以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维；
（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的皮芯结构的聚酯纤维制成细纱，再将细纱织造形成聚酯纤维面料。
7.进一步的，一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀20
‑
30min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将氢氧化钠溶解于去离子水中，加入氯化锡，搅拌均匀；密闭环境下，加入钛箔，升温至180
‑
200℃，反应20
‑
24h,去离子水洗涤三次，烘干，浸入0.2mol/l的盐酸溶液中，处理1
‑
2h,过滤，去离子水洗涤，烘干，置于马弗炉中，温度为800
‑
1000℃下，焙烧2
‑
3h，得到二氧化钛纳米线；将2，4
‑
二羟基二苯甲酮溶解于乙醇溶液中，加入二氧化钛纳米线，超声处理1
‑
2h，升高温度至80
‑
90℃，旋蒸去除乙醇溶剂，得到2，4
‑
二羟基二苯甲酮/二氧化钛纳米线复配的紫外线吸收剂；s3.取多元醇在真空条件下脱水，至含水率≤0.1%，加入催化剂，搅拌均匀，搅拌速度为700
‑
800rmp，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，升温至165
‑
175℃，酯化反应3
‑
4h,加入丁二酸酐，升温至175
‑
185℃，保温老化40
‑
50min,高真空条件下脱水至含水率≤0.1%，真空度为
‑
0.099～
‑
0.095mpa;降温至60
‑
70℃，滴加混合液a，反应2
‑
3h，加入冰醋酸调节ph至3.5
‑
4.5，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮，温度为80
‑
90℃，反应1
‑
2h，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.取pet切片在温度为250
‑
270℃下熔融60
‑
90min，加入碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次经盐酸、去离子水洗涤，加入步骤s1中的混合液a，搅拌均匀，挤出、造粒，得到皮层pet树脂；s5.将芯层聚酯和pet树脂分别熔融，将两种熔融体复合喷丝，经牵伸、牵伸倍数为2
‑
3倍，在温度为75
‑
80℃下热定型，形成以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维；（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的皮芯结构的聚酯纤维进行梳理，采用3
‑
5根条子合并，粗纱牵伸倍数为4
‑
6倍，细纱锭速为12000
‑
15000rpm,形成细纱，细纱分别作为经纱、纬纱，经纱和纬纱交替，织造形成聚酯纤维面料。
8.进一步的，所述聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯70
‑
90份，皮层pet树脂17
‑
25份。
9.进一步的，所述芯层聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.2
‑
0.5。
10.进一步的，所述聚酯纤维的线密度为100
‑
300d。
11.进一步的，所述步骤s3中多元醇为乙二醇、丙二醇、二甘醇、丁二醇、辛二醇、新戊二醇、壬二醇、 癸二醇的任意一种。
12.进一步的，所述步骤s3中催化剂为对甲基苯磺酸、三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、月桂酸二丁基锡、中的任意一种或多种。
13.如以上方法制备得到的一种抗菌防紫外聚酯纤维面料。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供了一种抗菌防紫外聚酯纤维面料及其制备方法，采用具有皮芯结构的聚酯纤维，经织造形成具有高抗菌性、抗紫外线的聚酯纤维面料,特别适用于户外运动的装备和衣物面料。
15.本发明的聚酯纤维以聚酯树脂为芯材，pet树脂作为皮层。在制备芯材聚酯树脂
时，以植物源香草酸代替石油基二元羧酸与多元醇酯化生成聚酯，节约了石油资源，香草酸分子结构中含苯环结构，与普通二元羧酸相比，有助于增强聚酯的力学强度。但香草酸的反应活性与二元羧酸相比略低，此时在体系中加入更具反应活性的丁二酸酐，促进酯化反应的正向进行、增加聚酯分子链长度，提高聚酯的热稳定性。体系中丁二酸酐的加入量是过量的，加入溶胀后的壳聚糖溶液与丁二酸酐反应，可生成丁二酸酐酰化壳聚糖，酰化后的壳聚糖大大减低了壳聚糖分子间的氢键作用，溶解性提高，与聚酯分子链的结合度更高，有助于提高聚酯的抗菌抑菌性。
16.本发明利用钛箔制备得到二氧化钛纳米线，纳米二氧化钛可有效阻隔和反射紫外线，是一种优异的抗紫外线吸收剂，与常规的零维纳米二氧化钛微球相比，一维的二氧化钛纳米线可取向性生长、比表面积更大，与聚酯分子的接触结合位点更多，接触界面厚度更薄。本发明还添加了具有紫外线吸收性能的2，4
‑
二羟基二苯甲酮与二氧化钛纳米线复配，2，4
‑
二羟基二苯甲酮分子表面含羟基，与二氧化钛纳米线分子表面的含氧基团通过分子间氢键作用，键合形成复合物，该复合物兼具吸收和反射阻隔紫外线的功能，大大提高了面料的抗紫外线能力。
17.由于高含水率会减弱紫外线吸收剂的抗紫外线性能，本发明将聚酯树脂作为芯层，采用疏水性pet树脂作为皮层，保护芯层聚酯树脂的抗紫外线性能不受高含水量的影响；在皮层材料的制备过程中，采用碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠作为致孔剂，得到多孔结构的pet树脂，高孔隙结构将壳聚糖溶液封装在孔道内部，提高皮层的抗菌性能。
18.而马来酸酐是用于制备聚酯的常用单体，相较于酸更具有反应性，其形成的马来酸脂可以增加链的堆积，增强耐热性，因为分子间反应与作用的相互增加，热阻会增加，从而降低反应性和速率，因此马来酸酐的存在很有必要。
具体实施方式
19.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀20min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将氢氧化钠溶解于去离子水中，加入氯化锡，搅拌均匀；密闭环境下，加入钛箔，升温至180℃，反应20h,去离子水洗涤三次，烘干，浸入0.2mol/l的盐酸溶液中，处理1h,过滤，去离子水洗涤，烘干，置于马弗炉中，温度为800℃下，焙烧2h，得到二氧化钛纳米线；将2，4
‑
二羟基二苯甲酮溶解于乙醇溶液中，加入二氧化钛纳米线，超声处理1h，升高温度至80℃，旋蒸去除乙醇溶剂，得到2，4
‑
二羟基二苯甲酮/二氧化钛纳米线复配的紫外线吸收剂；s3.取乙二醇在真空条件下脱水，至含水率≤0.1%，加入月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，搅拌速度为700rmp，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，升温至165℃，酯化反应3h,加入丁二
酸酐，升温至175℃，保温老化40min,高真空条件下脱水至含水率≤0.1%，真空度为
‑
0.097mpa;降温至60℃，滴加混合液a，反应2h，加入冰醋酸调节ph至3.5，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮，温度为80℃，反应1h，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.取pet切片在温度为250℃下熔融60min，加入碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次经盐酸、去离子水洗涤，加入步骤s1中的混合液a，搅拌均匀，挤出、造粒，得到皮层pet树脂；s5.将芯层聚酯和pet树脂分别熔融，将两种熔融体复合喷丝，经牵伸、牵伸倍数为2倍，在温度为75℃下热定型，形成以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维；（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的皮芯结构的聚酯纤维进行梳理，采用5根条子合并，粗纱牵伸倍数为4倍，细纱锭速为12000rpm,形成细纱，细纱分别作为经纱、纬纱，经纱和纬纱交替，织造形成聚酯纤维面料。
21.本实施例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯70份，皮层pet树脂17份。
22.芯层聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.2；聚酯纤维的线密度为240d。
23.实施例2一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀25min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将氢氧化钠溶解于去离子水中，加入氯化锡，搅拌均匀；密闭环境下，加入钛箔，升温至185℃，反应21h,去离子水洗涤三次，烘干，浸入0.2mol/l的盐酸溶液中，处理1.5h,过滤，去离子水洗涤，烘干，置于马弗炉中，温度为900℃下，焙烧2.5h，得到二氧化钛纳米线；将2，4
‑
二羟基二苯甲酮溶解于乙醇溶液中，加入二氧化钛纳米线，超声处理1.5h，升高温度至84℃，旋蒸去除乙醇溶剂，得到2，4
‑
二羟基二苯甲酮/二氧化钛纳米线复配的紫外线吸收剂；s3.取乙二醇在真空条件下脱水，至含水率≤0.1%，加入月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，搅拌速度为750rmp，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，升温至170℃，酯化反应3.5h,加入丁二酸酐，升温至180℃，保温老化43min,高真空条件下脱水至含水率≤0.1%，真空度为
‑
0.097mpa;降温至65℃，滴加混合液a，反应2.5h，加入冰醋酸调节ph至4.0，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮，温度为86℃，反应1.5h，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.取pet切片在温度为257℃下熔融73min，加入碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次经盐酸、去离子水洗涤，加入步骤s1中的混合液a，搅拌均匀，挤出、造粒，得到皮层pet树脂；s5.将芯层聚酯和pet树脂分别熔融，将两种熔融体复合喷丝，经牵伸、牵伸倍数为2.5倍，在温度为77℃下热定型，形成以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维；（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的皮芯结构的聚酯纤维进行梳理，采用5根条子合并，粗纱牵伸倍数为5倍，细纱锭速为13000rpm,形成细纱，细纱分别作为经纱、纬纱，经纱和纬纱交替，织造形成聚酯纤维面料。
24.本实施例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯80份，皮层pet树
脂20份。
25.芯层聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.3；聚酯纤维的线密度为240d。
26.实施例3一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀30min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将氢氧化钠溶解于去离子水中，加入氯化锡，搅拌均匀；密闭环境下，加入钛箔，升温至200℃，反应24h,去离子水洗涤三次，烘干，浸入0.2mol/l的盐酸溶液中，处理2h,过滤，去离子水洗涤，烘干，置于马弗炉中，温度为1000℃下，焙烧3h，得到二氧化钛纳米线；将2，4
‑
二羟基二苯甲酮溶解于乙醇溶液中，加入二氧化钛纳米线，超声处理2h，升高温度至90℃，旋蒸去除乙醇溶剂，得到2，4
‑
二羟基二苯甲酮/二氧化钛纳米线复配的紫外线吸收剂；s3.取乙二醇在真空条件下脱水，至含水率≤0.1%，加入月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，搅拌速度为800rmp，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，升温至175℃，酯化反应4h,加入丁二酸酐，升温至185℃，保温老化50min,高真空条件下脱水至含水率≤0.1%，真空度为
‑
0.095mpa;降温至70℃，滴加混合液a，反应3h，加入冰醋酸调节ph至4.5，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮，温度为90℃，反应2h，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.取pet切片在温度为270℃下熔融90min，加入碳酸钠、十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次经盐酸、去离子水洗涤，加入步骤s1中的混合液a，搅拌均匀，挤出、造粒，得到皮层pet树脂；s5.将芯层聚酯和pet树脂分别熔融，将两种熔融体复合喷丝，经牵伸、牵伸倍数为3倍，在温度为80℃下热定型，形成以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维；（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的皮芯结构的聚酯纤维进行梳理，采用5根条子合并，粗纱牵伸倍数为6倍，细纱锭速为15000rpm,形成细纱，细纱分别作为经纱、纬纱，经纱和纬纱交替，织造形成聚酯纤维面料。
27.本实施例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯90份，皮层pet树脂25份。
28.芯层聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.5；聚酯纤维的线密度为240d。
29.对比例 1一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀30min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.将2，4
‑
二羟基二苯甲酮溶解于乙醇溶液中，加入纳米二氧化钛微球，超声处理2h，升高温度至90℃，旋蒸去除乙醇溶剂，得到2，4
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二羟基二苯甲酮/纳米二氧化钛微球复配的紫外线吸收剂；s3.s4.s5与实施例3内容相同；（1）制备聚酯纤维面料与实施例3步骤相同；本对比例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯90份，皮层pet树脂25份。芯层聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.5；聚酯纤维的线密度为240d。
30.对比例2一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1.取壳聚糖溶液置于蒸馏水中，磁力搅拌，溶胀30min，加入无水碳酸钠，搅拌均匀，得到混合液a；s2.与实施例3中s2内容相同；s3.取乙二醇在真空条件下脱水，至含水率≤0.1%，加入月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，搅拌速度为800rmp，氮气氛围下，滴加香草酸溶液，升温至175℃，酯化反应4h,升高温度至185℃，继续反应2h，高真空条件下脱水至含水率≤0.1%，真空度为
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0.099mpa;降温至70℃，滴加混合液a，加入紫外线吸收剂、过氧甲基乙基酮，温度为90℃，反应2h，挤出、造粒，得到芯层聚酯；s4.s5.内容与实施例3相同；（2）制备聚酯纤维面料与实施例3相同；本对比例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：芯层聚酯90份，皮层pet树脂25份；聚酯纤维的线密度为240d。
31.对比例3一种抗菌防紫外聚酯纤维面料的制备方法，包括以下步骤；（1）制备聚酯纤维；s1
‑
s3内容与实施例3相同；s4.将聚酯熔融，通过喷丝，经牵伸、牵伸倍数为3倍，在温度为80℃下热定型，形成聚酯纤维；（2）制备聚酯纤维面料：取步骤（1）制得的聚酯纤维进行梳理，采用5根条子合并，粗纱牵伸倍数为6倍，细纱锭速为15000rpm,形成细纱，细纱分别作为经纱、纬纱，经纱和纬纱交替，织造形成聚酯纤维面料。
32.本实施例中，聚酯纤维面料包括如下重量份数的原料：聚酯115份。
33.聚酯中香草酸与丁二酸酐的质量为1:0.5；聚酯纤维的线密度为240d。
34.效果例取实施例1
‑
3、对比例1
‑
3制备得到的聚酯纤维面料，裁剪成相同规格的样品，备用；依据《gb/t20944.3
‑
2088纺织品抗菌性能的评价》规定，检测各组聚酯纤维面料样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率，以百分数计，检测数据见表1；依据《gb/t20944.2
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2007纺织品抗菌性能的评价 第2部分吸收法》规定，检测各组聚酯纤维面料样品对真菌的抑菌率，以百分数计，检测数据见表1；根据《gb/t 18830
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2009纺织品防
·
紫外线性能的评定》测定各组聚酯纤维面料样品的抗紫外线性能，检测结果见表1；
表1由表1数据可知，本发明实施例1
‑
3制备得到的聚酯纤维面料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、真菌的抑菌率均高达99.0%以上，抗菌效果优异，紫外线防护等级upf达到50 ，uva透过率＜5，抗紫外线性能优异。
35.对比例1与实施例3相比，在制备紫外线吸收剂时，采用零维的纳米二氧化钛微球代替一维的二氧化钛纳米线，其制得的聚酯纤维面料的抗紫外线能力下降，这是由于一维的二氧化钛纳米线的比面积更大，与聚酯的接触位点更多，与2，4
‑
二羟基二苯甲酮 的配合点也更多，因此对紫外线的吸收和反射性较强。
36.对比例2与实施例3相比，制备过程中未添加丁二酸酐，一方面无法与壳聚糖溶液形成丁，二酸酐酰化壳聚糖，降低了面料的抗菌性；另一方面也降低了酯化反应的速度，导致酯化反应工序延长，增加能耗，且聚酯的分子量分布不均匀。
37.对比例3与实施例3相比，采用纯聚酯纤维代替以聚酯为芯层、pet树脂为皮层的聚酯纤维，最终制得的聚酯纤维面料抗菌性、抗紫外线性能变差。
38.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。