專利名稱：一種抗菌纖維及纖維制品制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用納米技術(shù)與高聚物結(jié)合而得到的抗菌高聚物。以化學(xué)相轉(zhuǎn)移方法將水性納米銀抗菌劑制備成有機相納米銀溶膠，使抗菌劑與高聚物基體具有良好的相容性。并直接以該溶膠與高聚物混合干燥后，能制備多種抗菌纖維，由此纖維制備的纖維制品具有持久的抗菌作用。
背景技術(shù)：
目前，合成纖維制品在人們的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。為使合成纖維制品得到更廣泛的應(yīng)用，人們常在制備纖維中添加抗菌劑，從而獲得抗菌纖維。 抗菌纖維中使用的抗菌劑可歸為無機類、有機類和天然類。有機類抗菌劑存在毒理安全差， 化學(xué)穩(wěn)定性差，會使微生物產(chǎn)生的耐藥性；易遷移耐久性差，特別是耐熱差，許多抗菌纖維在加工高溫下抗菌成份易分解。天然類抗菌劑在高溫下易炭化分解，應(yīng)用范圍窄，抗菌效果差。無機抗菌劑通過將無機抗菌材料固有的穩(wěn)定性和抗菌成分的高效性、廣譜性相結(jié)合，成功地克服了以上缺點。無機納米材料的制備是當(dāng)前材料研究的一個熱點，特別是納米銀制備技術(shù)在加速發(fā)展，方法多種多樣。按實施狀態(tài)可分為乳液法、溶液法、氣相法，按反應(yīng)條件分為還原法、 光照法、超聲法、水熱法、電解法以及最近采用Y射線輻射法，上述方法各具特點。其中化學(xué)還原法因為所需實驗條件簡單，易于控制而得到普遍應(yīng)用。但這一方法的合成通常應(yīng)用于水相，因為水能溶解許多金屬鹽以及不同類型的表面活性劑和多種聚合物，并可通調(diào)整溶液中各組分之間的濃度比來控制粒子的尺寸和形狀，并使其處于穩(wěn)定狀態(tài)。水溶液中的納米銀粒子要獲得廣泛應(yīng)用，一般需要借助無機載體(玻璃粉、磷酸鋯鹽、沸石、硅藻土、碳纖維等)及有機載體(棉及粘膠纖維等)，將所含納米銀載體磨成干燥粉體，用于各類抗菌制品是當(dāng)前最主要的工藝方法。此法工藝復(fù)雜、能耗高，獲得納米銀產(chǎn)品粒度大、易團聚，其載體粒徑經(jīng)過超微粉碎后一般為1微米左右。添加該粉體在生產(chǎn)過程中容易堵塞噴絲孔，造成紡絲斷頭率高、后加工拉伸性能差、成品強度低等問題。而減少粉體添加又影響了纖維的抗菌效果，在成品生產(chǎn)中無法達到使用要求。因此，研究開發(fā)一種以無機納米抗菌成分的纖維，以拓展纖維的應(yīng)用范圍，是人們所十分期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)狀而提供一種抗菌纖維制備方法，以制備具有高效持久抗菌件熊的納米抗菌纖維，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，其特征在于，所述方法為本方法依據(jù)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在水中溶解度隨溫度升高而降低，在有機相中溫度升高而增加的特性，建立了將PVP保護的納米銀離子從水相轉(zhuǎn)移到油相的簡單而有效相轉(zhuǎn)移技術(shù)。它與傳統(tǒng)的納米粒子相轉(zhuǎn)移技術(shù)完全不同的方法，該法利用化學(xué)還原法先于水溶液中制備粒度均勻含分散劑PVP表面活性劑的納米銀粒子水溶液，然后向納米水溶膠中加入適量正丁醇，在攪拌條件下升溫至85°c，即可使金屬納米銀粒子從水相轉(zhuǎn)移至有機相，納米銀粒子不僅相轉(zhuǎn)移效率高，而且在油相分散性好，無團聚發(fā)生。以化學(xué)相轉(zhuǎn)移方法將水性納米銀抗菌劑制備成有機相納米銀溶膠，使抗菌劑與纖維基體具有良好的相容性。并直接以該溶膠與纖維制品的高聚合物混合干燥后，制得一種抗菌高聚合物，所獲得的抗菌高聚合物具有通用性強，分散性好，工藝簡單，加工性、耐溫性好和無環(huán)境污染等特點。經(jīng)過紡絲或熔噴的加工方式可將該抗菌高聚合物直接制備抗菌纖維，所獲得的纖維具有抗菌長效快速的優(yōu)異性能。該方法具體包含下列步驟(1)納米銀水溶膠的制備在攪拌下將NaOH溶液加入AgNO3溶液中產(chǎn)生沉淀。再將氨水加入使沉淀溶解， 在攪拌下加入葡萄糖溶液，成為納米銀溶液，在納米銀水溶液中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 混合攪拌后制得納米銀水溶膠。反應(yīng)機理如下2AgN03+2Na0H — 2Ag0H+2NaN032Ag0H ^ Ag20+H20Ag20+4NH40H — 2Ag (NH3) 0H+3H202Ag (NH3) 20H+C6H1206 — 2Ag+C6H1207+2NH3+H20(2)納米銀粒子的相轉(zhuǎn)移在納米銀水溶膠中加入總重量20-50%的正丁醇溶液，在攪拌條件下將混合物水浴加熱至80°C-85°C攪拌1-2小時，靜至室溫。待油水混合物自然分層后，銀納米粒子將會自發(fā)地從水相轉(zhuǎn)移至正丁醇相。(3)納米銀有機溶膠的制備將有機和水溶液靜置冷卻至室溫，用液相法分離水與正丁醇溶液。將分離出來的正丁醇納米溶膠凈化過濾，從而獲得制取纖維用納米銀粒子有機溶膠。(4)抗菌高聚合物的制成將納米銀有機溶膠與PP、PET、PA、PA66、ΡΕ、PLA或其它合成樹脂混合干燥制成抗菌高聚合物。將經(jīng)過凈化處理的納米銀有機溶膠按1-5%比例加入高速混合機內(nèi)，開啟高速混合機。加入高聚合物和分子量6000 10000聚烯烴超分散助劑，攪拌混合均勻。再放到沸騰床干燥機80°C -100°C干燥10-20min，然后送入充填式干燥器干燥3_5小時，獲得納米銀抗菌高聚合物。(4)抗菌纖維制品的制備上述抗菌高聚合物可用于制備多種抗菌纖維制品，制備方法如下抗菌高聚合物加入量為5-20% (以樹脂重量計)，最好為10%，采用常規(guī)的熔體紡絲和溶液紡絲等工藝直接加工制備纖維或纖維制品。下面結(jié)合實例對發(fā)明作進一步的敘述。實施例1制造過程稱取AgN03200_2000克，溶于100升水中，加入濃NaOH 150-600克不斷攪拌。然后加入3-20公斤NH4OH混合均勻。在攪拌下加入葡萄糖1-2公斤，制成納米銀水溶液。將 1-2公斤聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，溶于水納米銀水溶液中，混合均勻制得納米銀水溶膠。在納米銀水溶膠中加入總重量10-30升的正丁醇溶液，在攪拌條件下將混合物水浴加熱至80°C _85°C攪拌1-2小時，靜至室溫。待油水混合物自然分層后，銀納米粒子將會自發(fā)地從水相轉(zhuǎn)移至正丁醇相。將有機和水溶液靜置冷卻至室溫，用液相法分離水與正丁醇溶液。將分離出來的正丁醇納米溶膠凈化過濾，從而獲得制取纖維用納米銀粒子有機溶膠。實施例2原料PP切片制造過程將實例(1)重量百分比為1-5%的納米銀有機溶膠加入PP切片中，于常溫200r/ min轉(zhuǎn)速下攪拌20分鐘，然后在80°C下烘4_6小時，制成抗菌PP切片。實施例3原料PET切片設(shè)備混合機和干燥機制造過程將實例(1)重量百分比為1-5%的納米銀有機溶膠加入PP切片中，常溫200r/min下攪拌20分鐘，再放到沸騰床干燥機80°C -100°C干燥10-20min，然后送入充填式干燥器干燥3-5小時，獲得抗菌PET切片。實施例4原料PA切片(制造方法同實施例1. 2.)。實施例5原料PET切片(制造方法同實施例1. 2.)設(shè)備紡絲設(shè)備制造過程將重量比為10%的PET切片按比例加入PE切片中，在混合機中混合20 分鐘，直接加入紡絲設(shè)備中加工生產(chǎn)即可獲得抗菌PET纖維。實施例6原料PP切片(制造方法同實施例1. 2.)。設(shè)備紡絲或熔噴生產(chǎn)線制造過程將重量比為10%的PP抗菌切片按比例加入PP切片中，在混合機中混合20分鐘，直接加入紡絲或熔噴生產(chǎn)線中加工生產(chǎn)即可獲得抗菌PP非織造布產(chǎn)品?？咕w維制品的抗菌性能及機械性能測試1.抗菌性能測試實施例6的非織造布產(chǎn)品，經(jīng)國家權(quán)威機構(gòu)檢測，結(jié)果如下(1)試驗菌株采用大腸桿菌，金黃色葡萄球菌。(2)實驗材料營養(yǎng)瓊脂，生理鹽水。(3)試驗方法燒瓶震蕩法，試驗結(jié)果如下
菌株名稱抗菌率大腸桿菌99. 9%金黃色葡萄球菌99. 9% 由上述的試驗結(jié)果可見，由無機納米級抗菌切片制備的抗菌纖維制品，具有抗菌率高，抗菌效果優(yōu)異的特點，而且抗菌切片的加入對制品的機械性能等無影響，產(chǎn)品完全符合國家標準要求。
權(quán)利要求
1.一種抗菌纖維及纖維制品制備方法，其特征在于，所述的方法為(1)納米銀水溶膠的制備。首先以化學(xué)還原的方法生產(chǎn)納米銀水溶液，在該溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮保護劑后形成粒徑10-20nm的穩(wěn)定性水溶膠。(2)納米銀粒子的相轉(zhuǎn)移。其后在溫度70-90°C，攪拌速度在50-120rpm/min的條件下， 將正丁醇溶液加入水溶膠的液體中，經(jīng)過充分攪拌混合反應(yīng)，靜至室溫。待油水混合物自然分層后，納米銀粒子將會自發(fā)地從水相轉(zhuǎn)移至正丁醇相。(3)納米銀有機溶膠的制備。將有機和水溶液靜置冷卻至室溫，用液相法分離水與正丁醇溶液。將分離出來的正丁醇納米溶膠凈化過濾，從而獲得制取纖維用納米銀粒子有機溶膠。(4)抗菌高聚合物制成。將納米銀有機溶膠與PP、PET、PA、PA66、PE、PLA或其它合成樹脂混合干燥制成抗菌高聚合物。將經(jīng)過凈化處理的納米銀有機溶膠直接與高聚合物混合， 或與有機溶劑混合后按1-5%加入高速混合機內(nèi)。開啟高速混合機，加入高聚合物和分子量6000 10000聚烯烴超分散助劑，攪拌混合均勻，再放到沸騰床干燥機80°C -100°C干燥 10-20min，然后送入充填式干燥器干燥3_5小時，獲得納米銀抗菌高聚合物。(5)在紡絲或熔噴工藝中，添加以上含納米銀抗菌高聚合物10-20%，經(jīng)加工后制成纖維或纖維制品。(6)或?qū)⒃摷{米銀有機溶膠在生產(chǎn)線中，直接噴淋在纖維表面，或添加在油槽中通過上油方法涂布于纖維表面，然后烘干制成纖維或纖維制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀抗菌高聚合物，其特征在于所述的納米銀抗菌高聚合物是在高聚合物表面涂覆添加有機納米銀粒子溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高聚合物，其特征在于所述的高聚合物是包括聚乙烯 (PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)聚酯(PET)、聚乳酸(PLA)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機納米銀粒子溶膠與有機溶劑混合，其特征在于所述的有機溶劑為與正丁醇相互溶解的其他有機溶劑，如乙醇、正丁醇、苯及苯類溶劑、丙酮等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1第6點所述的纖維，其特征在于所述的纖維是包括，人造纖維和化學(xué)纖維。如粘膠纖維、硝酸酯纖維、醋酯纖維、銅銨纖維、人造蛋白纖維、聚酰胺6纖維(錦綸或尼龍6)，聚丙烯腈纖維(腈綸)，聚酯纖維(滌綸)，聚丙烯纖維(丙綸)，聚乙烯醇縮甲醛纖維(維綸)、聚乙烯纖維、聚乳酸纖維(PLA)、ES復(fù)合纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗菌纖維及制品制備方法。本發(fā)明以化學(xué)相轉(zhuǎn)移方法將水性納米銀抗菌劑制備成有機納米銀溶膠，使抗菌劑與高聚合物基體具有良好的相容性。并直接以該溶膠與高聚合物混合干燥后，制得一種抗菌高聚合物，所獲得的抗菌高聚合物具有通用性強，分散性好、工藝簡單、加工性、耐溫性好和無環(huán)境污染等特點。經(jīng)過紡絲或熔噴等的加工方式可將該抗菌高聚合物直接用于制備抗菌纖維和纖維制品，所獲得的纖維和纖維制品具有抗菌長效快速的優(yōu)異性能，抗菌劑的加入不影響其物理性能。
文檔編號D01F1/10GK102337602SQ20101023006
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者周剛 申請人:周剛