一种抗菌高强度聚丙烯纤维、制备方法及织物与流程

2021-01-21 13:01:06|

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本发明属于合成纤维领域，涉及一种抗菌高强度聚丙烯纤维、制备方法及织物。

背景技术：

聚丙烯是一种综合性能较好的聚合物材料，但是随着应用场合的不断拓展和深入，对聚丙烯的性能提出更高的要求，提高力学强度和拥有抗菌性能是聚丙烯材料改性的两个重要方向，目前已有诸多报道。cn102344607b公开了一种加硬抗菌聚丙烯材料，采用滑石粉、成核剂和抗菌母粒复配使用的方法提高聚丙烯材料的力学强度和抗菌性能。cn103483691a公开了一种抗菌、高强度滑石粉改性聚丙烯塑料，在共聚聚丙烯中加入滑石粉、钛白粉、复合抗菌剂等材料。随着材料性能的发展，越来越需要一种添加材料就可以赋予聚合物材料多种功能。

因此，如何通过一种添加材料就可以赋予聚丙烯高力学强度和抗菌性能需要突破。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于克服现有技术缺陷，提供一种抗菌高强度聚丙烯纤维。

本发明的另一个目的在于提供一种抗菌高强度聚丙烯纤维的制备方法。

本发明还有一个目的在于提供一种织物。

本发明的技术方案如下：

一种抗菌高强度聚丙烯纤维，按重量份数计，包含以下各组分，100份聚丙烯、5～20份马来酸酐接枝聚丙烯、1～10份季铵化笼型八聚倍半硅氧烷、0.1～1份抗氧剂、0～1份润滑剂、0～1份光稳定剂和0～3份抗静电剂。所述抗氧剂可以是市面上较为常规的抗氧剂，可以选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂bht、抗氧剂t501、抗氧剂1098、抗氧剂1076等；所述润滑剂可以是市场上较为常规的聚合物加工润滑剂，可以选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、液体石蜡、微晶石蜡等；所述光稳定剂可以是市场上较为常规的光稳定剂，可以选自tinuvin234、tinuvin326、tinuvin328、tinuvin571、tinuvin1577等；所述抗静电剂可以是市面上较为常规的抗静电剂，可以选自聚力化工的pp永久抗静电剂、basf抗静电剂p-22等。

优选的方案中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或者共聚聚丙烯，在230℃、2.16kg的测试条件下，其熔融指数为0.8～5g/10min。

优选的方案中，所述马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的重量百分含量为3～15％。

优选的方案中，所述季铵化笼型八聚倍半硅氧烷由以下方法步骤制备，

s1：结构通式为(sio1.5)8r¹nr²mr³p的笼型八聚倍半硅氧烷和结构通式为hsr⁴nh2的巯基烷基胺加入到第一有机溶剂中，搅拌均匀，加入光引发剂，搅拌均匀，在紫外光下照射，照射完除去第一有机溶剂和未反应的巯基烷基胺，获得改性笼型倍半硅氧烷；其中r¹为3-氯丙基、r²为乙烯基，r³独自的选自苯基、丙基、异丁基或甲基，n、m、p为正整数，且n+m+p＝8，r⁴为c2-c12的直链或支链的亚烷基；更优选的方案中，n＝1、2或3，m＝1、2或3；

所述第一有机溶剂可以选自无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙酸丁酯或四氢呋喃；

所述光引发剂可以选自安息香双甲醚、安息香乙醚或者安息香丁醚；

所述紫外光的主波长为365nm，光强度1～10mw/cm，紫外光照射时间为2～10分钟。

s2：将步骤s1获得的改性笼型倍半硅氧烷和叔胺化合物加入到第二有机溶剂中，加入碘化钠或碘化钾，升温至100～150℃反应30～60小时，降温，过滤，除去第二有机溶剂和未反应的叔胺化合物，获得所述季铵化笼型八聚倍半硅氧烷。更优选的方案中，所述第二有机溶剂可以选自二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或者n,n-二甲基乙酰胺(dmac)。

更优选的方案中，步骤s1中所述笼型八聚倍半硅氧烷中乙烯基和巯基烷基胺的摩尔比为1:1.1～2。

更优选的方案中，步骤s2中所述叔胺化合物选自三乙胺、三乙醇胺、二十二烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺、二甲基癸基叔胺、二甲基辛基叔胺和二甲基己基叔胺中的至少一种。

更优选的方案中，步骤s2中所述改性笼型倍半硅氧烷和叔胺化合物的摩尔比为1:2～5。

更优选的方案中，步骤s2中所述碘化钠或碘化钾的重量为叔胺化合物的10％。

一种上述任一实施方案所述的抗菌高强度聚丙烯纤维的制备方法，包括以下步骤，准确称量各原料成分，将各原料混合，熔融纺丝、上油、拉伸、热定型、冷却，获得所述抗菌高强度聚丙烯纤维。

一种织物，由上述任一实施方案所述的抗菌高强度聚丙烯纤维单独纺织而成或者与其他纤维混纺而成。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过巯基-烯点击化学方法制备季铵化笼型八聚倍半硅氧烷，反应步骤少、转化率高，降低成本；

(2)季铵化笼型八聚倍半硅氧烷添加到聚丙烯中，一是可以在加工过程中与马来酸酐接枝聚丙烯发生反应，甚至发生交联反应，poss大基团提升了聚丙烯高分子链的缠绕效果，在有外力破坏时能更好的抵抗外力的破坏；二是可以作为成核剂提高聚丙烯的结晶性；三是其接枝的季铵盐基团可以赋予聚丙烯较好的抗菌性能；四是由于季铵盐基团通过poss接枝到聚丙烯高分子链上，赋予其具有较好的耐洗性。因此，本发明的聚丙烯纤维具有较高的力学强度和较好的抗菌性能。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

如无特别指明，以下实施方案中的份数都为重量份数。

实施方式

一种抗菌高强度聚丙烯纤维，按重量份数计，包含以下各组分，100份聚丙烯、5～20份马来酸酐接枝聚丙烯、1～10份季铵化笼型八聚倍半硅氧烷、0.1～1份抗氧剂、0～1份润滑剂、0～1份光稳定剂和0～3份抗静电剂。

在本实施方式中，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂bht、抗氧剂t501、抗氧剂1098和抗氧剂1076中一种；

在本实施方式中，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、液体石蜡和微晶石蜡中的一种；

在本实施方式中，所述光稳定剂选自tinuvin234、tinuvin326、tinuvin328、tinuvin571和tinuvin1577中的一种；

在本实施方式中，所述抗静电剂选自聚力化工的pp永久抗静电剂、basf抗静电剂p-22中的一种；

在本实施方式中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或者共聚聚丙烯，在230℃、2.16kg的测试条件下，其熔融指数为0.8～5g/10min；

在本实施方式中，所述马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的重量百分含量为3～15％；

在本实施方式中，所述季铵化笼型八聚倍半硅氧烷由以下方法步骤制备，

所述第一有机溶剂选自无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙酸丁酯或四氢呋喃；

所述光引发剂选自安息香双甲醚、安息香乙醚或者安息香丁醚；

所述紫外光的主波长为365nm，光强度1～10mw/cm，紫外光照射时间为2～10分钟。

在本实施方式中，步骤s1中所述笼型八聚倍半硅氧烷中乙烯基和巯基烷基胺的摩尔比为1:1.1～2。

在本实施方式中，步骤s2中所述叔胺化合物选自三乙胺、三乙醇胺、二十二烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺、癸基二甲基叔胺、二甲基辛基叔胺和二甲基己基叔胺中的至少一种。

在本实施方式中，步骤s2中所述改性笼型倍半硅氧烷和叔胺化合物的摩尔比为1:2～5。

在本实施方式中，步骤s2中所述碘化钠或碘化钾的重量为叔胺化合物的10％。

实施例1

0.1mol3-氯丙基二乙烯基五丙基笼型八聚倍半硅氧烷和0.22mol巯基丙胺加入到500ml乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入3g安息香双甲醚，搅拌均匀，在主波长365nm、光强度5mw/cm紫外光下照射8分钟，照射完除去乙酸乙酯和未反应的巯基丙胺，获得改性笼型倍半硅氧烷；将0.1mol改性笼型倍半硅氧烷和0.2mol正十八烷基二甲基叔胺加入到500mldmf中，加入正十八烷基二甲基叔胺重量10％的碘化钠，升温至120℃反应48小时，降温，过滤，除去dmf和未反应的正十八烷基二甲基叔胺，获得季铵化笼型八聚倍半硅氧烷，记为poss-1。

实施例2

0.1mol二(3-氯丙基)二乙烯基四苯基笼型八聚倍半硅氧烷和0.3mol巯基乙胺加入到500ml丙酮中，搅拌均匀，加入3g安息香丁醚，搅拌均匀，在主波长365nm、光强度7mw/cm紫外光下照射5分钟，照射完除去丙酮和未反应的巯基乙胺，获得改性笼型倍半硅氧烷；将0.1mol改性笼型倍半硅氧烷和0.3mol正十二烷基二甲基叔胺加入到500mldmso中，加入正十二烷基二甲基叔胺重量10％的碘化钠，升温至150℃反应30小时，降温，过滤，除去dmso和未反应的正十二烷基二甲基叔胺，获得季铵化笼型八聚倍半硅氧烷，记为poss-2。

实施例3

0.1mol三(3-氯丙基)二乙烯基三异丁基笼型八聚倍半硅氧烷和0.4mol巯基己胺加入到500ml四氢呋喃中，搅拌均匀，加入4g安息香丁醚，搅拌均匀，在主波长365nm、光强度7mw/cm紫外光下照射6分钟，照射完除去四氢呋喃和未反应的巯基己胺，获得改性笼型倍半硅氧烷；将0.1mol改性笼型倍半硅氧烷和0.5mol二甲基辛基叔胺加入到500mldmso中，加入二甲基辛基叔胺重量10％的碘化钾，升温至100℃反应60小时，降温，过滤，除去dmso和未反应的二甲基辛基叔胺，获得季铵化笼型八聚倍半硅氧烷，记为poss-3。

实施例4

0.1mol3-氯丙基二乙烯基五丙基笼型八聚倍半硅氧烷和0.3mol巯基丙胺加入到500ml乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入4g安息香双甲醚，搅拌均匀，在主波长365nm、光强度5mw/cm紫外光下照射8分钟，照射完除去乙酸乙酯和未反应的巯基丙胺，获得改性笼型倍半硅氧烷；将0.1mol改性笼型倍半硅氧烷和0.2mol正十八烷基二甲基叔胺加入到500mldmf中，加入正十八烷基二甲基叔胺重量10％的碘化钠，升温至120℃反应40小时，降温，过滤，除去dmf和未反应的正十八烷基二甲基叔胺，获得季铵化笼型八聚倍半硅氧烷，记为poss-4。

实施例5

以下各组分，100份聚丙烯、5份马来酸酐接枝聚丙烯、1份poss-1、0.5份抗氧剂1010、0.7份硬脂酸丁酯，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.3下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-1。

实施例6

以下各组分，100份聚丙烯、10份马来酸酐接枝聚丙烯、3份poss-2、0.6份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡、0.7份光稳定剂tinuvin234，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.5下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-2。

实施例7

以下各组分，100份聚丙烯、15份马来酸酐接枝聚丙烯、7份poss-3、0.6份抗氧剂1010、0.8份微晶石蜡，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-3。

实施例8

以下各组分，100份聚丙烯、20份马来酸酐接枝聚丙烯、10份poss-4、0.6份抗氧剂1010、0.6份乙撑双硬脂酰胺、0.5份光稳定剂tinuvin326和1.5份basf抗静电剂p-22，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.2下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-4。

实施例9

以下各组分，100份聚丙烯、12份马来酸酐接枝聚丙烯、7份poss-4、0.5份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡和0.7份光稳定剂tinuvin1577，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-5。

实施例10

以下各组分，100份聚丙烯、12份马来酸酐接枝聚丙烯、5份poss-4、0.5份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡和0.7份光稳定剂tinuvin1577，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得抗菌高强度聚丙烯纤维，记为pp-6。

对比例1

以下各组分，100份聚丙烯、12份马来酸酐接枝聚丙烯、5份八甲基笼型八聚倍半硅氧烷、0.5份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡和0.7份光稳定剂tinuvin1577，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得聚丙烯纤维，记为pp-7。

对比例2

以下各组分，100份聚丙烯、12份马来酸酐接枝聚丙烯、5份八甲基笼型八聚倍半硅氧烷、0.9份纳米银抗菌剂、0.5份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡和0.7份光稳定剂tinuvin1577，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得聚丙烯纤维，记为pp-8。

对比例3

以下各组分，100份聚丙烯、12份马来酸酐接枝聚丙烯、0.9份纳米银抗菌剂、0.5份抗氧剂1076、0.6份微晶石蜡和0.7份光稳定剂tinuvin1577，混合、180～230℃熔融纺丝，上油，拉伸比2.4下拉伸，130℃定型10分钟，冷却，获得聚丙烯纤维，记为pp-9。

性能测试

力学性能按照gb/t14337-2008测试。

抗菌性能按照gb20944.3-2008测试。

pp-1～pp-9的性能如表1所示。

表1

以上所述，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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