一种抗菌聚酯纤维及其制备方法与流程

本发明属于合成纤维领域，具体涉及一种抗菌聚酯纤维及其制备方法。

背景技术：

聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)具有强度高、热性能好等优点。年产量巨大，占化纤年产量的80％以上。但聚酯产品存在结构单一、产能过剩等问题。因此，以pet为基的新型聚酯及其纤维的研发，不但能将过剩的产能利用起来，还能提高pet及其产品的附加值。当今功能纺织材料是研究的一项热点，当涤纶作为纺织材料时，会与人体皮肤贴身接触，人们更希望它具有某些特殊的功能。人体皮肤表面分布着许许多多的细菌，正常情况下皮肤的微生态处于一种动态平衡，当这种平衡被打破后，极易导致感染或皮肤疾病；除此之外，人体皮肤细菌还容易将人体无味的分泌物转化为具有挥发性气体，如腋窝、脚部等汗腺发达的部位产生的腋臭、脚气等。研制具有抗菌功能的pet基纺织材料，对提高人们的生活品质具有重要意义。

技术实现要素：

本发明提供一种具有抗菌作用的聚酯纤维，通过引入含有三唑的第三单体与对苯二甲酸和乙二醇进行缩聚得到共聚酯，再负载cu²⁺，静电纺丝制得纤维丝，所得抗菌聚酯纤维具有良好的抑菌性能，并且制备工艺简单环保。

一种抗菌聚酯纤维，其结构式如下：

式中m的取值为100～150，n的取值为6～20。

上述抗菌聚酯纤维的反应流程及制备方法如下：

(1)称取5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸、乙二醇、醋酸锑投入反应釜中，通入n2，控制反应压力在0.15～0.40mpa，在180～200℃下进行酯化反应，当酯化率达到80％时停止反应，得到5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯。

所述5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸、乙二醇投料比为1:2～2.5(摩尔量)，醋酸锑的用量为5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸的0.1～0.4％(质量)。

(2)称取5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、苯甲酸、乙二醇、醋酸锑、磷酸三甲酯投入反应釜中，通入n2，温度升高至240～260℃时，启动真空泵，真空度控制在0.8～1mpa内0.5～1h进行酯交换反应，继而将温度升高至250～280℃，真空度低于50pa，开始缩聚反应1～2h，用氮气解除真空并出料，得到共聚酯。

所述苯甲酸、5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、乙二醇的投料比为100:10～50:120，醋酸锑和磷酸三甲酯的质量均为苯甲酸的0.02～0.05％(质量)。

(3)以六氟异丙醇为溶剂溶解共聚酯，调节溶液的ph＝7～8，加热至40～50℃，开始滴加1mg/ml的五水硫酸铜溶液，保温搅拌0.5～1h结束反应，用甲醇作为沉淀剂，进行沉淀过滤，再用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥12h得到抗菌聚酯。

所述共聚酯六氟异丙醇溶液的质量分数为8～10％。

所述共聚酯六氟异丙醇溶液和五水硫酸铜溶液的混合体积比为5～8:1。

(4)以三氯甲烷作为纺丝溶剂，将共聚酯投入纺丝溶剂中充分溶解后，静置24h以消除气泡，制得纺丝液注入静电纺丝装置的溶液通道进行纺丝。纺丝得到的聚酯纤维膜用丙酮浸泡1～2h，以出去残留的溶剂，然后放入50℃真空烘箱中干燥24h，得到抗菌聚酯纤维。

所述纺丝液的质量浓度为20％。

所述静电纺丝参数为：纺丝电压24kv，接收距离为10～15cm，纺丝溶液流速为0.3～1ml/h，纺丝速度为40μm/min。

本发明具有如下优点和有益效果：

(1)本发明引入第三单体5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸与对苯二甲酸、乙二醇进行共聚制备共聚酯，负载cu(ii)后，对大肠杆菌和黄色葡萄球菌有良好的抑菌效果，且经过水洗后仍能保持较好的效果，有一定的再生性。

(2)本发明提供的抗菌聚酯纤维制备工艺简单环保，具有潜在应用前景。

附图说明

图1为实施例1制备的共聚酯的¹h-nmr谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

本发明测试：

元素分析：采用美国leemanprodigy型电感耦合等离子体原子发射仪检测cu元素的含量。

特性粘度：采用质量比为1:1的苯酚和四氯乙烷溶液，采用全自动粘度测定仪，毛细管直径为1.2mm，对共聚酯的特性粘度进行测定。

抗菌测试：将所得抗菌纤维，并按照国家标准gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》对抗菌聚酯纤维的抗菌性能进行测试。实验菌为黄色葡萄球菌和大肠杆菌。

实施例1

(1)称取5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸、乙二醇、醋酸锑投入反应釜中，通入n2，控制反应压力在0.40mpa，在200℃下进行酯化反应，当酯化率达到82％时停止反应，得到5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯。

所述5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸、乙二醇的投料摩尔比例为1:2.2，醋酸锑的用量为5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸的0.3％(质量)。

(2)称取5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、苯甲酸、乙二醇、醋酸锑、磷酸三甲酯投入反应釜中，通入n2，温度升高至240℃时，启动真空泵，真空度控制在1mpa内，进行酯交换反应0.5h，将温度升高至270℃，真空度低于50pa，开始缩聚反应2h，用氮气解除真空并出料，得到共聚酯。

所述苯甲酸、5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、乙二醇的投料比为100:28:120，醋酸锑和磷酸三甲酯的质量均为苯甲酸的0.03％(质量)。

步骤(2)制备得到的共聚酯的¹h-nmr谱图采用brukerav-400核磁共振仪测定，溶剂为dmso(tms内标)，结果参阅附图1。

(3)配置浓度为10％(质量)的共聚酯六氟异丙醇溶液，加入1mol/l的naoh溶液调节溶液的ph＝7.8，加热至50℃，开始滴加1mg/ml的五水硫酸铜溶液，保温搅拌1h结束反应，用甲醇作为沉淀剂，进行沉淀过滤，再用蒸馏水洗涤3次，置于真空干燥箱中干燥12h得到抗菌聚酯。

所述共聚酯六氟异丙醇溶液和五水硫酸铜溶液的混合体积比为8:1。

(4)配置质量浓度为20％的抗菌聚酯三氯甲烷溶液作为纺丝溶剂，静置24h以消除气泡，制得纺丝液注入静电纺丝装置的溶液通道进行纺丝。纺丝得到的聚酯纤维膜用丙酮浸泡1h，以出去残留的溶剂，然后放入50℃真空烘箱中干燥24h。

静电纺丝参数为：纺丝电压24kv，接收距离为15cm，纺丝溶液流速为1ml/h，纺丝速度为40μm/min。

实施例2

与实施例1的不同之处在于：

步骤(2)中苯甲酸、5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、乙二醇的投料比为100:36:120，醋酸锑和磷酸三甲酯的质量分别为苯甲酸的0.03％(质量)和0.05％(质量)；酯交换温度为255℃，缩聚温度为280℃。

步骤(3)中共聚酯六氟异丙醇溶液和五水硫酸铜溶液的混合体积比为6:1。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：

步骤(2)中苯甲酸、5-(1h-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、乙二醇的投料比为100:55:120，醋酸锑和磷酸三甲酯的质量均为苯甲酸的0.05％(质量)；酯交换温度为260℃，反应时间为1h，反应压力为0.8mpa；缩聚温度为280℃，反应时间为1.5h。

步骤(3)中共聚酯六氟异丙醇溶液和五水硫酸铜溶液的混合体积比为5:1。

对比例1

制备纯pet聚酯纤维。

苯甲酸、乙二醇、醋酸锑、磷酸三甲酯的投料摩尔比为100:120，升温至200℃，常压下进行预缩聚反应2h，继续升温至230℃，开启真空泵，将真空度控制在低于50pa，开始缩聚反应2h，用氮气解除真空并出料，得到纯pet聚酯。

纺丝条件与实施例1步骤(4)相同，制得纯pet聚酯纤维。

实施例1～3和对比例1制备的聚酯纤维的各项测试结果如表1所示。

表1.实施例测试结果

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