本發(fā)明屬于化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
低頻電磁理療墊主要由理療墊本體、電磁極和輸入信號(hào)電纜組成，由于其中設(shè)置有電磁極、輸入信號(hào)電纜等金屬部件，因此不能對(duì)其進(jìn)行清洗以防金屬部件被破壞，但是理療墊一般都是直接貼覆于皮膚上使用，如果長期使用后不清洗，人體產(chǎn)生的皮屑會(huì)附著在理療墊上，容易導(dǎo)致細(xì)菌、螨蟲等滋生，對(duì)人體不利，然而目前的低頻電磁理療墊普遍采用棉纖維或者其他化纖混紡作為墊芯，其僅僅起到緩沖減震的作用，不具備抗菌效果，并且這些纖維本身也容易被微生物分解，導(dǎo)致織物的變色、長酶斑、有臭氣等，不利于低頻電磁理療墊的衛(wèi)生保潔，導(dǎo)致其使用壽命減短。因此，有必要研發(fā)一種具有抗菌功效的改性纖維以滿足其在低頻電磁理療墊的良好應(yīng)用。
抗菌纖維指本身具有殺滅或抑制微生物功能的一類纖維材料，其核心部分是抗菌劑?？咕w維分為天然抗菌纖維和改性抗菌纖維，天然抗菌纖維是指本身具有抗菌功能的天然纖維，天然纖維中抗菌作用強(qiáng)，具有線性大分子結(jié)構(gòu)，如成纖性好的麻纖維和竹纖維等等；改性抗菌纖維是由不具有抗菌功能的纖維通過加入抗菌劑而得到。目前，改性抗菌纖維主要通過化學(xué)接枝改性法、化學(xué)鍍和共混紡絲法進(jìn)行改性。在纖維和織物的抗菌處理中常用的抗菌劑可分為無機(jī)抗菌劑(如銀、銅、鋅及其氧化物)、有機(jī)抗菌劑(如季銨鹽、有機(jī)金屬類、胍鹽、咪唑、噻唑及其衍生物)、高分子抗菌劑和天然抗菌劑(如殼聚糖)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，一些抗菌劑漸漸暴露出許多問題，如銀、銅等造價(jià)高，耐洗牢度差；天然和有機(jī)抗菌劑短期殺菌效果好，但大多都有耐熱穩(wěn)定性差、壽命短等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)對(duì)人體安全、環(huán)保、高效的新型抗菌劑是未來抗菌劑的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。而容易合成，原料成本低廉，便于存儲(chǔ)，有效期長，不易分解或者不易轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸疚镔|(zhì)，具有反復(fù)殺菌功能或者抗菌功能可再生，抗菌作用快，對(duì)多數(shù)細(xì)菌或者病毒有效等的改性抗菌纖維是目前研究的重點(diǎn)。
季銨鹽類抗菌劑由于價(jià)格低廉，殺菌速度快，效果好，已被廣泛應(yīng)用，但如同一般的小分子有機(jī)抗菌劑一樣，季銨鹽抗菌劑存在著易流失，作用時(shí)間短，對(duì)環(huán)境造成污染的問題。魔芋葡甘聚糖是一種天然植物多糖，有良好的增稠性、凝膠性、成膜性和可降解性，使其在工業(yè)中廣泛使用，尤其適合在醫(yī)藥和食品包裝中應(yīng)用。徐霞等對(duì)魔芋葡甘聚糖、殼聚糖和納米氣相二氧化硅季銨鹽衍生物抗菌材料進(jìn)行了研究，其中，研究了用甲基丙烯酸-n，n-二甲基氨基乙酯和氯化芐合成甲基丙烯酰氧乙基-芐基-二甲基氯化銨(dmae-bc)，然后在硝酸鈰銨催化作用下和魔芋葡甘聚糖(kgm)反應(yīng)制備一種含季銨離子的魔芋葡甘聚糖接枝共聚物，該共聚物具有很好的抗菌活性，但是將其作為抗菌劑對(duì)纖維進(jìn)行改性，采用浸漬法和熔體靜電紡絲技術(shù)兩種方法得到的產(chǎn)品的抗菌活性均明顯降低，不能滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維的制備方法，該方法通過將縮水甘油基三甲基氯化銨基團(tuán)接枝在魔芋葡甘聚糖上，得到了一種抗菌性能優(yōu)異、耐熱穩(wěn)定性好的魔芋葡甘聚糖接枝共聚物，接著將該魔芋葡甘聚糖接枝共聚物通過助劑接枝于聚酯上，得到共熔組合物，共熔組合物再與聚酯混合制得均一、抗菌性能優(yōu)異、穩(wěn)定性高的抗菌纖維。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維的制備方法，包括以下步驟：
s1、將魔芋葡甘聚糖分散在水中，在55～60℃下攪拌20～30min，加入催化劑，接著加入縮水甘油基三甲基氯化銨，在60～70℃下攪拌反應(yīng)3～4h，得到粘稠狀的透明液體反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物使用無水乙醇處理得到白色沉淀物，清水洗滌2～3次后烘干至恒重，得到魔芋葡甘聚糖接枝共聚物；
s2、將30～40重量份的聚酯切片、10～20重量份的所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物、5～10重量份溶合劑和1～3重量份偶聯(lián)劑混合，在180～200℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s3、將20～30重量份的共熔組合物粉末與60～80重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.0～1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
進(jìn)一步的，所述催化劑為硝酸鈰銨，其用量為0.8～1.2mmol/l。
進(jìn)一步的，所述魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨的重量比為1:(2～4)。
進(jìn)一步的，所述魔芋葡甘聚糖與水的重量比為1:(8～12)。
進(jìn)一步的，所述溶合劑為醋酸。
進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
在本發(fā)明的制備方法中，步驟s1縮水甘油基三甲基氯化銨和魔芋葡甘聚糖在一定條件下反應(yīng)，通過接枝將縮水甘油基三甲基氯化銨基團(tuán)負(fù)載在魔芋葡甘聚糖上，得到了一種魔芋葡甘聚糖接枝共聚物(通過紅外光譜和核磁共振波譜分析證明得到目標(biāo)產(chǎn)物，魔芋葡甘聚糖接枝共聚物的零電位ph值從魔芋葡甘聚糖的4.0提高到10.0)，該魔芋葡甘聚糖接枝共聚物既獲得了縮水甘油基三甲基氯化銨的優(yōu)良抗菌活性，又克服了其易流失、作用時(shí)間短的缺點(diǎn)，并且還具備了魔芋葡甘聚糖易生物降解的優(yōu)點(diǎn)，且耐熱穩(wěn)定性好，可與聚酯共熔相混。步驟s2將獲得的魔芋葡甘聚糖接枝共聚物與少量聚酯切片進(jìn)行捏合反應(yīng)，在溶合劑和偶聯(lián)劑作用下，魔芋葡甘聚糖接枝共聚物與聚酯相互接枝共混，得到共熔組合物，接著步驟s3將該共熔組合物與聚酯切片進(jìn)行混合、共熔、紡絲，制得抗菌纖維。
與一步直接將所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物和聚酯切片、溶合劑、偶聯(lián)劑混合以后進(jìn)行紡絲相比，本發(fā)明步驟s2將魔芋葡甘聚糖接枝共聚物和聚酯切片按照較低的比例混合，保證兩者間的充分接枝及共混，形成抗菌性能穩(wěn)定的共熔組合物，接著該共熔組合物再與較大量的聚酯切片混合，進(jìn)行共熔紡絲，既保證了抗菌纖維的均一性，也保證了其抗菌活性的穩(wěn)定。
另外，本發(fā)明還請(qǐng)求保護(hù)由上述用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維的制備方法制得的抗菌纖維，該抗菌纖維對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率≧98％，對(duì)白色念珠菌的抑菌率≧96％，具有優(yōu)異的抗菌效果；且在洗滌20次后抑菌率仍在90％以上，具有優(yōu)良的耐洗滌性能，也說明了該抗菌纖維的作用時(shí)間持久，使用壽命長。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
(1)本發(fā)明用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維的制備方法的工藝穩(wěn)定，條件可控，通過將縮水甘油基三甲基氯化銨基團(tuán)接枝在魔芋葡甘聚糖上，得到了一種抗菌性能優(yōu)異、耐熱穩(wěn)定性好、可生物降解的魔芋葡甘聚糖接枝共聚物，接著將該魔芋葡甘聚糖接枝共聚物通過助劑接枝于聚酯上，得到共熔組合物，共熔組合物再與聚酯混合制得均一、抗菌性能優(yōu)異、穩(wěn)定性高的抗菌纖維。
(1)本發(fā)明制備方法制得的抗菌纖維對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率≧98％，對(duì)白色念珠菌的抑菌率≧96％，具有優(yōu)異的抗菌效果；且在洗滌20次后抑菌率仍在90％以上，具有優(yōu)良的耐洗滌性能，作用時(shí)間持久，可作為墊芯應(yīng)于低頻電磁理療墊中，保持理療墊的衛(wèi)生保潔，延長其使用壽命。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
實(shí)施例1、本發(fā)明用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維及其制備
s1、將魔芋葡甘聚糖分散在水中，在55℃下攪拌20min，加入催化劑，接著加入縮水甘油基三甲基氯化銨，在70℃下攪拌反應(yīng)3h，得到粘稠狀的透明液體反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物使用無水乙醇處理得到白色沉淀物，清水洗滌2次后烘干至恒重，得到魔芋葡甘聚糖接枝共聚物；
s2、將30重量份的聚酯切片、10重量份的所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物、5重量份溶合劑和1重量份偶聯(lián)劑混合，在180℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s3、將20重量份的共熔組合物粉末與60重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.0mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述催化劑為硝酸鈰銨，其用量為0.8mmol/l。
所述魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨的重量比為1:2。
所述魔芋葡甘聚糖與水的重量比為1:8。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
實(shí)施例2、本發(fā)明用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維及其制備
s1、將魔芋葡甘聚糖分散在水中，在60℃下攪拌30min，加入催化劑，接著加入縮水甘油基三甲基氯化銨，在60℃下攪拌反應(yīng)4h，得到粘稠狀的透明液體反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物使用無水乙醇處理得到白色沉淀物，清水洗滌3次后烘干至恒重，得到魔芋葡甘聚糖接枝共聚物；
s2、將40重量份的聚酯切片、20重量份的所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物、10重量份溶合劑和3重量份偶聯(lián)劑混合，在200℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s3、將30重量份的共熔組合物粉末與80重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述催化劑為硝酸鈰銨，其用量為1.2mmol/l。
所述魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨的重量比為1:4。
所述魔芋葡甘聚糖與水的重量比為1:12。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
實(shí)施例3、本發(fā)明用于低頻電磁理療墊的抗菌纖維及其制備
s1、將魔芋葡甘聚糖分散在水中，在60℃下攪拌20min，加入催化劑，接著加入縮水甘油基三甲基氯化銨，在65℃下攪拌反應(yīng)3h，得到粘稠狀的透明液體反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物使用無水乙醇處理得到白色沉淀物，清水洗滌3次后烘干至恒重，得到魔芋葡甘聚糖接枝共聚物；
s2、將35重量份的聚酯切片、15重量份的所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物、8重量份溶合劑和2重量份偶聯(lián)劑混合，在200℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s3、將25重量份的共熔組合物粉末與70重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述催化劑為硝酸鈰銨，其用量為1.0mmol/l。
所述魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨的重量比為1:3。
所述魔芋葡甘聚糖與水的重量比為1:10。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
對(duì)比例1
s1、將35重量份的聚酯切片、15重量份的魔芋葡甘聚糖、8重量份溶合劑和2重量份偶聯(lián)劑混合，在200℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s2、將25重量份的共熔組合物粉末與70重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
對(duì)比例2
s1、將35重量份的聚酯切片、15重量份的縮水甘油基三甲基氯化銨、8重量份溶合劑和2重量份偶聯(lián)劑混合，在200℃下經(jīng)捏合反應(yīng)得到共熔組合物，然后冷卻、出料，采用塑膠破碎機(jī)粉碎到5mm以下，得到共熔組合物粉末，備用；
s2、將25重量份的共熔組合物粉末與70重量份的聚酯切片進(jìn)行混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
對(duì)比例3
s1、將魔芋葡甘聚糖分散在水中，在60℃下攪拌20min，加入催化劑，接著加入縮水甘油基三甲基氯化銨，在65℃下攪拌反應(yīng)3h，得到粘稠狀的透明液體反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物使用無水乙醇處理得到白色沉淀物，清水洗滌3次后烘干至恒重，得到魔芋葡甘聚糖接枝共聚物；
s2、將140重量份的聚酯切片、15重量份的所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物、8重量份溶合劑和2重量份偶聯(lián)劑混合，混合后按照聚酯常規(guī)纖維制備工藝制備抗菌纖維，其中紡絲速度1200m/min，熔體溫度270℃，蒸氣壓力1.2mpa，總牽伸倍數(shù)4.03。
所述催化劑為硝酸鈰銨，其用量為1.0mmol/l。
所述魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨的重量比為1:3。
所述魔芋葡甘聚糖與水的重量比為1:10。
所述溶合劑為醋酸。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
實(shí)驗(yàn)例、抗菌性能測(cè)試
根據(jù)gb/t20944.3-2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分：振蕩法》對(duì)實(shí)施例1～3、對(duì)比例1～3制得的纖維進(jìn)行抗菌測(cè)試，結(jié)果如下表1。
表1各纖維的抗菌性能測(cè)試結(jié)果
根據(jù)gb/t20944.3-2008規(guī)定：對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率≧70％，或?qū)Π咨钪榫囊志狮R60％，樣品具有抗菌效果。因此，根據(jù)表1，本發(fā)明制備方法制得的抗菌纖維對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率≧98％，對(duì)白色念珠菌的抑菌率≧96％，具有優(yōu)異的抗菌效果。而對(duì)比例1和對(duì)比例2分別采用魔芋葡甘聚糖和縮水甘油基三甲基氯化銨對(duì)聚酯纖維進(jìn)行改性，結(jié)果制得的纖維不具備抗菌效果，而對(duì)比例3采用一步法制備抗菌纖維，該纖維的抗菌活性顯著降低，說明本發(fā)明的方法能很好地將所述魔芋葡甘聚糖接枝共聚物接枝至聚酯纖維中，并保持其抗菌活性。
另外，參照日本jislo217-130標(biāo)準(zhǔn)(水溫40±1℃，浴比1:30，采用水洗試驗(yàn)機(jī))對(duì)實(shí)施例1～3制得的抗菌纖維進(jìn)行耐洗滌性能測(cè)試，經(jīng)過多次洗滌后，分別對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌進(jìn)行抗菌試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著洗滌次數(shù)的增加，抗菌性會(huì)有所降低，在洗滌20次后，抑菌率仍在90％以上。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。