CN1888159A - 多功能纳米安全高效抑菌纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多种保健功能的纤维。为解决已有技术中功能性纤维功能单一、抑菌效率低及抑菌寿命短的问题特提出本方案。它是将具有高效的人体能够接受的远红外线发射功能、高效负离子发射功能及高效抑菌功能的纳米级无机盐熔于纺丝熔体中进行纺丝。用絮状二氧化硅作为植入床解决大比例Ag⁺的加入问题，达到高效抑菌的效果。无机盐粒子采用合适的硅烷基偶联剂为表面活性剂，促进与熔体的界面反应，减少与高聚物熔融的包角。同时，采用高分子物作为熔体分散剂，使其更加合理均匀分散在熔体中。将处理过的无机盐加在少量载体中制成母粒。再掺入熔体中进行纺丝。不但增加分散性可顺利纺丝，而且还可少批量多品种的开发新型产品以满足市场的需要。

Description

多功能纳米安全高效抑菌纤维

技术领域：本发明涉及一种具有多种保健功能性的纤维，特别是涉及能释放负离子、发射远红外及具有抑菌效果的纤维的制备方法。

背景技术：随着现代工业技术的发展及人民生活水平的提高，纺织行业的技术也在日新月异地进步，继差别化纤维之后，近年来市场上合成纤维又涌现出了多功能性的纤维。出现较多的有远红外线发射纤维、负离子发射纤维、紫外线阻断纤维、抑菌纤维等多种单功能纤维。伴随人们生活的改善，健康意识不断增强，加之多种功能性纤维的出现，使得人们在衣着上不再只是保暖和遮体，而是期望着具有多功能性。于是，具有保健功能的纤维产品越来越受到人们的青睐。以功能性纤维为原料织造的织物深受市场的欢迎。随着时间的推移，人们对功能纤维织物体会到了其相应的弱点，如纤维功能单一，即一种纤维，一个功能；抑菌纤维抑菌效率低下，特别是对人体个别部位产生的真菌难以抑制。另外，有些功能是以浸渍和涂附的方式赋予纤维织物，经过多次水洗，功能就会消失，持久性差。

发明内容：本发明的目的在于解决如上功能纤维功能性单一、纤维抑菌效果低下、纤维功能缺乏持久的问题特提出本方案——多功能纳米安全高效抑菌纤维。

按如上构思本方案提出的多功能纳米安全高效抑菌纤维，其特征是它的工艺过程如下：

①制备多功能高效抑菌母粒：

(1)取高效抑菌剂Ag+6.5％、二氧化钛93.5％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在140～160℃下除水处理4～6小时，在140～160℃及4000rpm混和；

(2)取高效远红外发射剂纳米级氧化锆45％、二氧化钛55％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在140～160℃下除水处理4～6小时，在140～160℃及4000rpm下混和；

(3)取高强负离子发射剂纳米级电气石粉体75％、二氧化钛25％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在130～140℃下除水处理3～4小时，在130～140℃及4000rpm下混和；

(4)将前面三部分产物按1∶1∶0.75高速搅拌混合活化，在140℃±5℃及4000rpm下搅拌20分钟；

(5)加入耐氧剂PKB中B215在4000rpm下搅拌5分钟；

(6)在低速500rpm下加入高聚物载体切片，加入PP或PET或PA，加入比例为高聚物∶混剂＝72.5∶27.5，温度在载体软化点以上并低于熔点40～50℃，在高速4000rpm下搅拌20分钟；

(7)加入有机分散剂高分子聚乙烯，加入量为切片量的5％，高速搅拌5～7分钟，再转入低速200rpm搅拌；

(8)在室温下冷却至28℃，尽量减少与空气接触的时间；

(9)在双螺杆挤压机上挤压成条，温度在250℃左右；

(10)在30℃的水中水浴冷却；

(11)用风刀式吹干机吹干；

(12)切粒并筛选出多功能高效抑菌母粒。

②多功能纳米高效抑菌纤维纺丝过程：

(1)聚合物干切片加入母粒，纺PA-6丝须用氮气保护下进入纺丝挤压机，温度较常规纤维纺丝温度低8～10℃；

(2)经熔体过滤器，到纺丝箱体，箱体温度低于常规纤维用的5～8℃；

(3)在纺丝组件上调整纺丝，阻件处熔体压力应较常规纤维纺丝为低；

(4)纺丝冷却，风速、风压较常规纤维低，风温略高；

(5)初纤维第一道加油加水，油水略高于常规纺；

(6)经网络初纤维第二道加油加水，油水略高于常规纺；

(7)纺出多功能予取向纤维、多功能取向纤维或多功能全欠伸纤维；

(8)采取内欠伸假捻加热加弹方法将POY原丝加工成DTY加弹丝，再加油加水3～3.5％；

(9)得出产品DTY即多功能纳米安全高效抑菌弹力纤维。

采用本方案能体现如下的优越性：①纤维的功能性是通过把具有功能的无机盐加入来获得。为了解决功能纤维功能性单一的问题，本方案加入了三种功能无机盐，使纤维具有多种功能性，这三种无机盐分别是a负离子发射剂b高效抑菌剂c远红外线发射剂，由于这三种无机盐同时加入纤维之中，使纤维同时具有杀菌抑菌作用以及对人体有益的远红外线和负离子发射功能的作用；②一般的抑菌纤维只对阴性菌如大肠杆菌、阳性菌如金色葡萄球菌有抑制作用，而对真菌如白色念球菌缺乏抑菌作用。本方案使用高含量的Ag+抑菌剂含量在6.5％，这样就使本方案的纤维对白色念球菌的抑制作用可达到99％以上；③将上述三种无机盐溶于纺丝熔体之中进行纺丝，使纤维中的无机盐不会失掉其功能，从而使纤维功能持久不变；④本方案充分体现出织物的保健功能，具有多功能、安全、高效抑菌特性。其抑菌率高达95％以上，远红外线的发射率为85％以上，负离子发射率在7000个/cm3以上(见检测报告)。三种功能无机盐组合，均以纳米级粉体组成，并且通过工艺解决各组分在高聚物中的分散性，避免了纺丝熔体中的熔胶粒子产生。这样不但充分显示了小尺寸、大比表面积的活化特性，又能使各功能的作用发挥更加充分，经熔融纺丝可顺利进行。

附图说明：

图1是本方案多功能纳米高效抑菌母粒制作工艺过程流程图。

图2是本方案多功能纳米高效抑菌纤维纺丝工艺过程流程图。

具体实施方式：

●本方案的纤维加入的三种功能无机盐配方组合：

①远红外线发射剂：纳米级氧化锆45％、二氧化钛55％，硅烷基偶联剂(占以上物质重量的3％)；

②负离子发射剂：纳米级电气石粉体75％、二氧化钛25％，硅烷基偶联剂(占以上物质重量的3％)；

③高效抑菌剂：Ag+6.5％、二氧化钛93.5％，硅烷基偶联剂(占以上物质重量的3％)；

④耐氧剂：PKB中B215(瑞士商品牌号)；

⑤有机分散剂：高分子聚乙烯。

●本方案改进点和创新点在于：

①为了达到纤维具有多功能，本方案经过研究将高效远红外线发射剂、高效负离子发射剂和高效抑菌剂，按其在纤维中的比例分别为2％、2％、1.5％，加入纺丝熔体中进行纺丝，目的是将含量多的无机盐能够充分的与纺丝熔体相容；选择了合适的硅烷基偶联剂作为无机盐的粒子表面处理剂，促使无机盐与高分子进行界面反应；功能无机盐在进行水洗使用过程中不会析出，从而以保持纤维的多功能性，使纤维功能更加持久。

②纤维中含有少量的Ag+将难以抑制真菌，而大比例的Ag+又难以加入到高聚物中去。本方案采用非晶体的絮状二氧化钛作为Ag+的植入床而加入，解决了大比例Ag+的加入问题，达到了纤维对真菌的抑制功效。

③纳米材料的使用：

本方案使用无机盐纳米材料，纳米材料的小尺寸、大比表面积反映出其较大的活性，充分地发挥了多功能无机盐的功能性。较小的比例的加入便可得到大的效果。但使用纳米级粒子加入纺丝熔体中就存在分散困难问题。本方案采取各种粒子单独处理，即用表面处理剂处理，再用一次粉剂来做分散剂，如负离子发射剂是以电气石为主用二氧化钛为分散体来进行初步分散。然后再混入熔体前再加入高分子聚乙烯作为熔体分散剂，进而制成纺丝熔体。经如上单独处理纳米级粉体及两次分散，则可得到不存在凝胶粒子且分散性极好的熔体，有利于纺丝的正常进行。

④母粒法生产多功能纤维：

作为母粒法是将多功能无机盐首先分散在少量载体中(PP、PET或PA)制成母粒，然后再按定比掺入纺丝的熔体中去进行纺丝。这样不但又增加一次熔体分散而且可根据市场需要进行多品种少批量安排生产。

●多功能纳米安全高效抑菌母粒制作工艺参数的确定：

①高效抑菌配方组合(J)及高强负离子和远红外线发射剂(F)高温除水活化：

温度：140℃-160℃；

时间：3～6h；

J∶F＝1∶2。

温度高，时间过长会有组分结块；温度低，时间过短则会使粉剂失水不足，达不到活化目的。

②能配方组分表面处理(高搅处理)：

温度：140℃±5℃；

处理剂：硅烷基表面处理剂；

高搅转数：4000rpm；

时间：20分钟。

温度同上①的温度；处理剂加入量过大会造成粉剂粘结，高搅转数不足，时间过短会造成粉剂结块，分散不匀。

③高聚物载体的加入(低速加入高速搅拌)：

温度：在高聚物软化点之上低于高聚物熔点40℃-50℃；

低速：200rpm；

高速：4000rpm；

时间：20分钟。

温度过低会降低粉剂的活化，温度过高会使高聚物接近熔点，影响粉剂分散。在低速短时间搅拌会使粉剂分散不均。

④高速搅拌加入有机分散剂及耐温耐氧助剂分散剂：

选取高分子聚乙烯，

温度：高于分散剂熔剂熔点10℃；

时间：5～7分钟；

助剂加入量：高聚物重量*(3～5％)。

高分子分散剂聚乙烯其熔点在114℃左右，熔点温度采用分散剂熔点+10℃。

温度过高，时间过长分散剂黏度过低，则包裹不均；反之黏度太高，高聚物切片无法包裹。助剂加入量过少，聚合物黏度损失过大；反之聚合物易变色。

⑤双螺杆温度：

双螺杆温度一般取高聚物熔点+(10-15℃)；

温度过低不利于成条(成粒)，粉剂及助剂分散不均。

●多功能纳米安全高效抑菌纤维制作工艺参数的确定：

①纺丝温度：

纺丝温度比常规纺丝温度低8-15℃；

一般加入粉剂及助剂的高聚物熔点低于常规纺丝高聚物温度的8-10℃

过高过低纺丝温度都会影响纺丝熔体流动性，造成纺丝困难。

②纺丝冷却条件：

风速、风压略低于常规纺丝；

风湿、风温高于常规纺丝；

由于含粉剂高聚物熔点略低于常规高聚物热函较低，加快冷却会影响纺丝欠伸。

③纺丝一、二道油剂：

纺丝一、二道油剂应略高于常规纺丝的5％左右；

含粉剂高聚物吸水性较强，油水低会影响纺丝欠伸和POY的成型。

●本方案的工作原理在于将三种功能无机盐同时赋于一种纤维之中使其具备多功能以更加全面的促进人体保健作用。

①高效抑菌其原理多以活性极强的Ag+呈游离，其到达带负电荷的微生物细胞时，由于库仑引力两者牢固吸附，Ag+透过细胞壁进入细胞并与“·SH”反应，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。(见检测报告)。

②纳米级负离子无机盐，具有发射高强负离子的功能(7000个/cm3以上)。人体接受后，达到活化血液、解除疲劳、平衡植物神经的功效。负离子的吸入引起人体生物效应，调节中枢神经和植物神经系统。调节大脑皮层的功能对循环系统有着很好的改善作用。由于负离子的存在，则可吸附臭味改善环境条件。

③远红外与无机盐的配方组合可发射出人体能吸收的2～14um的远红外线。

以上三种纳米级无机盐功能配方组合，通过具体工艺分散在高聚合物载体中，制成母粒。将母粒又定量分散在高聚物中制成功能高聚熔体。再通过特殊纺丝工艺，高速纺成功能纤维FDY即多功能全欠身向纤维、POY即多功能予取向纤维、HOY即多功能取向纤维、DTY即多功能纳米安全高效抑菌弹力纤维。为纺丝织物企业开发新的功能织物提供良好的纺织原料。

Claims (1)

1.一种多功能纳米安全高效抑菌纤维，其特征是它的工艺过程如下：

①制备多功能高效抑菌母粒：

(1)取高效抑菌剂Ag+6.5％、二氧化钛93.5％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在140～160℃下除水处理4～6小时，在140～160℃及4000rpm混和；

(2)取高效远红外发射剂纳米级氧化锆45％、二氧化钛55％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在140～160℃下除水处理4～6小时，在140～160℃及4000rpm下混和；

(3)取高强负离子发射剂纳米级电气石粉体75％、二氧化钛25％，再加入硅烷基偶联剂，加入硅烷基偶联剂占以上物质重量的3％，在130～140℃下除水处理3～4小时，在130～140℃及4000rpm下混和；

(4)将前面三部分产物按1∶1∶0.75高速搅拌混合活化，在140℃±5℃及4000rpm下搅拌20分钟；

(5)加入耐氧剂PKB中B215在4000rpm下搅拌5分钟；

(6)在低速500rpm下加入高聚物载体切片，加入PP或PET或PA，加入比例为高聚物∶混剂＝72.5∶27.5，温度在载体软化点以上并低于熔点40～50℃，在高速4000rpm下搅拌20分钟；

(7)加入有机分散剂高分子聚乙烯，加入量为切片量的5％，高速搅拌5～7分钟，再转入低速200rpm搅拌；

(8)在室温下冷却至28℃，尽量减少与空气接触的时间；

(9)在双螺杆挤压机上挤压成条，温度在250℃左右；

(10)在30℃的水中水浴冷却；

(11)用风刀式吹干机吹干；

(12)切粒并筛选出多功能高效抑菌母粒。

②多功能纳米高效抑菌纤维纺丝过程：

(1)聚合物干切片加入母粒，纺PA-6丝须用氮气保护下进入纺丝挤压机，温度较常规纤维纺丝温度低8～10℃；

(2)经熔体过滤器，到纺丝箱体，箱体温度低于常规纤维用的5～8℃；

(3)在纺丝组件上调整纺丝，阻件处熔体压力应较常规纤维纺丝为低；

(4)纺丝冷却，风速、风压较常规纤维低，风温略高；

(5)初纤维第一道加油加水，油水略高于常规纺；

(6)经网络初纤维第二道加油加水，油水略高于常规纺；

(7)纺出多功能予取向纤维、多功能弹力纤维或多功能全欠伸纤维；

(8)采取内欠伸假捻加热加弹方法将POY原丝加工成DTY加弹丝，再加油加水3～3.5％；

(9)得出产品DTY即多功能纳米安全高效抑菌弹力纤维。

Images