一种耐久性抗菌防霉纤维及其应用的制作方法

本发明涉及化学纤维材料技术领域，特别是一种耐久性抗菌防霉纤维及其应用。

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高，对纺织面料的功能性要求越来越高。除了常规的要求透气、透湿、轻盈、滑爽、防静电、亲水、吸湿等外，还需要抗菌、自洁、蓄热的特殊功能。抗菌纺织品是目前需求增长最为快速的纺织品。由于在多种使用场合均有抗菌需求，目前在家纺用品、内衣、运动衫、老年、孕产妇、婴幼儿的服装等继续抗菌纺织品。

目前抗菌纺织品的获得主要是通过在制备纤维时原位添加抗菌剂或在后期纺织品整理时涂敷抗菌剂。大部分采用在纺织品后期整理时涂敷抗菌剂，该技术简单易操作，然而附着在纤维表面的抗菌剂容易在洗涤时脱落失效，因此该方法得到的抗菌纺织品抗菌效果较差、持久性差。通过在制备纤维时原位加入抗菌剂，使得抗菌剂能够较好的保留，具有更好的耐久性和耐洗性。因此，目前高品质的抗菌纺织品均是在纤维中加入抗菌剂。

抗菌整理剂一般分为无机类、有机类和天然产物类三种。有机类抗菌整理剂一般耐久性强，但往往有一定毒性。天然产物类抗菌整理剂天然环保，但一般成本较高；无机类抗菌整理剂具有无污染、安全等优点，但往往耐久性差，多次水洗后抗菌效果大大减弱。cn102493181a公开了一种抗菌织物的制造方法，其利用射频反应磁控溅射技术将纳米银抗菌颗粒覆盖在普通纤维织物上，得到抗菌织物，纳米银抗菌颗粒构成的薄膜均匀的覆盖在纤维上，与纤维较好的结合，增强了抗菌织物的使用寿命，但对设备要求较高，生产成本高。cn106978643a公开了一种耐久性抗菌聚丙烯腈纤维，该耐久性抗菌聚丙烯腈纤维由芯层与皮层构成，芯层为聚丙烯腈，皮层为抗菌层，耐久性抗菌聚丙烯腈纤维制备步骤如下：1)聚丙烯腈纺丝原液的准备；2)抗菌粉末准备；3)纺丝；4)清洗与收集。本发明在不影响聚丙烯腈纤维机械性能的基础上，利用热空气的携带作用，将抗菌粉末粘附至聚丙烯腈纺丝液的表面，在与表层聚丙烯腈纺丝液的共混下，使抗菌粉末均匀分布在聚丙烯腈纺丝液的表层，所制得的耐久性抗菌聚丙烯腈纤维具有较好的抗菌牢度、抗菌性能，使用周期较长的特点。

然而，上述专利中在人造纤维制备时加入抗菌剂对纤维品质产生了较多的负面影响，主要表现在纤维强度下降、色泽变差。因此，开发一种即无毒安全、又具有优异耐久性的抗菌纤维成为科研人员的重要研究课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐久性抗菌防霉纤维及其应用，以解决上述技术背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；所述各个原料的重量份数为：活性碳纤维15～30份，聚丙烯腈60～70份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的3～8％。

上述技术方案中，所述各个原料的重量份数为：活性碳纤维20份，聚丙烯腈65份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的5％。

上述技术方案中，所述纳米级抗菌剂为纳米银、纳米级的氧化钛、纳米级氧化锌中的至少一种。

上述技术方案中，所述活性碳纤维为pan基碳纤维。

上述技术方案中，具体包括以下步骤：

步骤一、将活性碳纤维浸泡在纳米级抗菌剂中，浸泡8～24h后干燥、切粒得到抗菌碳纤维切片；

步骤二、将步骤一得到的抗菌碳纤维切片和聚丙烯腈加入螺杆挤压机熔融，拉伸成纤维，得到初生抗菌防霉纤维；

步骤三、将步骤二所得初生抗菌防霉纤维，进行交替张力热处理，上纺丝油、冷辊、卷绕，制得耐久性抗菌防霉纤维。

上述技术方案中，步骤一中，螺杆挤压机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在250～290℃之间。

上述技术方案中，步骤二中，以2500～4000m/min的速度拉伸成纤维。

上述技术方案中，步骤三中，所述交替张力热处理是指在250～290℃的条件下分阶段施加0～6cn/tex的张力；

所述分阶段分为3个阶段，第2阶段的张力比与之相邻的两阶段的张力大；所述张力的施加方向为纤维轴向。

一种耐久性抗菌防霉纤维在织物、家纺用品、装修内饰及各种特殊材料上的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、针对目前抗菌剂在纤维表面涂覆耐久性差、直接分散在纺丝液中影响纺丝强度和品质的问题，本发明提供一种耐久性抗菌防霉纤维，首先制备抗菌碳纤维切片；然后抗菌碳纤维切片与聚丙烯腈进行螺杆挤压机熔融拉伸成纤维，最后将纤维进行交替张力热处理，得到一种耐久性抗菌防霉纤维。由于通过将纳米抗菌剂浸泡在活性碳纤维中，极大地增加了抗菌剂的分散性及其在活性碳纤维的吸附性；

2、本发明采用活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈作为原料，活性碳纤维采用pan基碳纤维，与聚丙烯腈同种基材，使得纤维力学性能好；活性碳纤维吸附纳米级抗菌剂，使得纳米级抗菌剂吸附在活性碳纤维的孔隙中，提高了水洗牢度，保证了纤维的抗菌效果、白度值及其力学性能。

3、本发明所得耐久性抗菌防霉纤维在制备过程中，纤维牵伸后经过交替张力热处理，且热处理温度在250～290℃，能提高纤维断裂强度和断裂伸长率。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；所述各个原料的重量份数为：活性碳纤维20份，聚丙烯腈65份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的5％。

其中，所述纳米级抗菌剂为纳米银、纳米级的氧化钛、纳米级氧化锌中的至少一种；所述活性碳纤维为pan基碳纤维；具体的，活性碳纤维是经过活化的含碳纤维，将pan基纤维经过高温活化(不同的活化方法活化温度不一样)，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化特性。

本实施例中，耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将活性碳纤维浸泡在纳米级抗菌剂中，浸泡8～24h后干燥、切粒得到抗菌碳纤维切片；

步骤二、将步骤一得到的抗菌碳纤维切片和聚丙烯腈加入螺杆挤压机熔融，拉伸成纤维，得到初生抗菌防霉纤维；

步骤三、将步骤二所得初生抗菌防霉纤维，进行交替张力热处理，上纺丝油、冷辊、卷绕，制得耐久性抗菌防霉纤维。

其中，步骤一中，螺杆挤压机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设在250～290℃之间；

步骤二中，以2500～4000m/min的速度拉伸成纤维。

步骤三中，所述交替张力热处理是指在250～290℃的条件下分阶段施加0～6cn/tex的张力；所述分阶段分为3个阶段，第2阶段的张力比与之相邻的两阶段的张力大；所述张力的施加方向为纤维轴向。

本实施例所得一种耐久性抗菌防霉纤维用于织物、家纺用品、装修内饰及各种特殊材料上。

测试方法(以下实施例相同)

断裂强度和断裂伸长率的测试采用gb/t14337-1993。

防霉实验参考gb/t24346-2009《纺织品防霉性能的评价》；

抗菌实验参考参考gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：震荡法》进行。

依据上述方法做性能检测试验，结果见表1。

实施例2

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；所述各个原料的重量份数为：活性碳纤维15份，聚丙烯腈70份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的3％。

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

实施例3

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；所述各个原料的重量份数为：活性碳纤维30份，聚丙烯腈60份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的8％。

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

实施例4

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；活性碳纤维20份，聚丙烯腈65份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的2％。

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

实施例5

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；活性碳纤维20份，聚丙烯腈65份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的9％。

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

实施例6

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，包括活性碳纤维、纳米级抗菌剂和聚丙烯腈；活性碳纤维10份，聚丙烯腈65份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的5％。

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

实施例7

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的制备方法与实施例1类似，其区别在于：不进行步骤三中的交替张力热处理；

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的原料配比，与实施例1相同。

实施例8

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的制备方法与实施例1类似，其区别在于：步骤三中的交替张力热处理的温度为150～200℃；

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的原料配比，与实施例1相同。

实施例9

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的制备方法与实施例1类似，其区别在于：步骤三中的交替张力热处理的温度为300～350℃；

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的原料配比，与实施例1相同。

实施例10

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，其原料配比和制备步骤区别在于：本实施例中提供了一种耐久性抗菌防霉纤维，不含有活性碳纤维，所述纳米级抗菌剂为聚丙烯腈重量的5％。制备过程中，先将聚丙烯腈加入螺杆挤压机熔融，拉伸成纤维；然后将纳米级抗菌剂直接喷洒或浸泡在纤维上。

实施例11

本实施例中耐久性抗菌防霉纤维的原料配比与实施例1类似，区别在于，活性碳纤维采用沸石、硅胶和树脂替换，其它配方成分与实施例1一致；

本实施例的耐久性抗菌防霉纤维的制备方法，与实施例1相同。

应用实施例

1、耐久性

将抗菌纤维用含1克/升的中性洗涤剂以1∶50的纤维与洗涤剂溶液的比例，在60℃左右洗涤30分钟，离心机脱水后60℃左右干燥。按上述方法分别洗涤50次。

并对实施例1至9中洗涤前和洗涤后的纤维的防霉、抗菌、白度值、断裂强度和断裂伸长率进行测试，结果如表1所示。

表1

实施例1至6相比较可知，耐久性抗菌防霉纤维原料中，活性碳纤维15～30份，聚丙烯腈60～70份，所述纳米级抗菌剂为活性碳纤维重量的3～8％，所得纤维防霉等级最佳，抗菌防霉时间长，耐久性好。本发明复合抗菌纤维抗菌效果优异，并且具有优良的耐水洗性能，经多次洗涤后仍具有良好的抑菌防霉效果和优异的力学性能；纤维形成的织物白度值＞70，该纤维对大肠杆菌的抗菌率＞99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞99％；同时具有优异的力学性能(断裂强度和断裂伸长率)。

实施例1、7、8和9相比较可知，耐久性抗菌防霉纤维制备过程中，经过交替张力热处理，且热处理温度在250～290℃，能提高纤维断裂强度和断裂伸长率；

实施例1、10和11相比较可知，活性碳纤维吸附纳米级抗菌剂，保证了本发明所得耐久性抗菌防霉纤维的抗菌效果及白度、以及纤维的力学性能(断裂强度和断裂伸长率)。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

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