阻燃抗菌聚乳酸纖維制備及該纖維紡成紗線和制作面料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于阻燃和抗菌纖維材料的制備領(lǐng)域，特別涉及阻燃抗菌聚乳酸纖維制備及該纖維紡成紗線和制作面料。
【背景技術(shù)】
[0002]石油資源短缺及環(huán)境污染嚴(yán)重促進(jìn)了非石油基綠色可降解高聚物的發(fā)展與應(yīng)用。
[0003]聚乳酸是一種集生物降解性、生物相容性和生物可吸收性于一體的綠色熱塑性聚酯，具有較好的力學(xué)強(qiáng)度、彈性模量和熱成型性，降解產(chǎn)物能滲入人體代謝，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)、包裝業(yè)、服裝業(yè)等領(lǐng)域，被認(rèn)為是迄今為止最有市場潛力的可生物降解聚合物。然而，
[0004]與其它高分子材料相同，易于燃燒的特性限制了聚乳酸在家用紡織品，醫(yī)療領(lǐng)域，航空、電子、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此開發(fā)具有阻燃抗菌功能的綠色環(huán)保聚乳酸材料顯得尤為迫切。
[0005]專利CN101831156B通過添加增韌劑和阻燃劑和抗菌劑制備了兼具阻燃性，抗菌性和韌性的聚乳酸材料；專利CN102382433B采用具有高效催化作用的石墨層間化合物與膨脹阻燃劑制備出具有良好綜合性能的阻燃聚乳酸材料；專利CN102329487B將帶有磷系阻燃基團(tuán)D0P0的功能化碳納米管和聚乳酸樹脂共混，得到含有功能化碳納米管的聚乳酸母粒。目前有關(guān)阻燃聚乳酸材料的研究較多，尚存在無機(jī)粒子添加量高，加工過程復(fù)雜，所選溶劑不符合綠色環(huán)保主題等缺點(diǎn)。另外，聚乳酸纖維本身的抗菌性能尚不足，有人開始研究增強(qiáng)抗菌性能的聚乳酸纖維的方法。專利CN1891870A公開了將含銀離子的無機(jī)粉體加入到聚乳酸纖維中制備抗菌聚乳酸纖維；專利CN104328530A公開了將氧化鋅或氧化鈦加入到聚乳酸纖維當(dāng)中，生產(chǎn)抗菌聚乳酸纖維。但到目前為止，還沒有人公開過既可以使聚乳酸纖維具有阻燃效果同時又可以使聚乳酸纖維具備很強(qiáng)的抗菌性能的專利。針對以上情況，本專利提供了一種適合工業(yè)化生產(chǎn)，綠色環(huán)保無鹵阻燃抗菌聚乳酸纖維的制備方法。該方法具有安全無毒、無機(jī)粒子添加量少、纖維成型性好等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，以及使用所述纖維紡紗以后形成的紗線。
[0007]本發(fā)明的阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，包括:
[0008](1)將聚乳酸切片和阻燃劑，抗菌劑混合，在180?220°C條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到阻燃抗菌聚乳酸母粒；其中阻燃劑加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的10?20% ;抗菌劑加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的2.0%?10.0%。
[0009](2)將聚乳酸切片和協(xié)同劑混合，在190?220°C條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到協(xié)同聚乳酸母粒；其中協(xié)同劑的加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的5?25% ；
[0010](3)將聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、協(xié)同聚乳酸母粒、分散劑，混合，進(jìn)行紡絲，得初生纖維，然后將初生纖維再經(jīng)過牽伸后加工，即得阻燃抗菌聚乳酸纖維。其中，阻燃劑含量為總質(zhì)量的2.0?10.0%，抗菌劑含量為總質(zhì)量的0.5%?3.0%，協(xié)同劑含量為總質(zhì)量的0.5%?3.0%，分散劑含量為總質(zhì)量的0.1?2.0%。
[0011]所述步驟(1)中阻燃劑為三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸鹽、磷酸三苯酯、聚磷酸銨中的一種或幾種。
[0012]所述步驟(1)中阻燃劑粒徑為0.2?1.0微米；
[0013]所述步驟(1)中抗菌劑為無機(jī)粉體狀態(tài)的銀離子、銅離子、鋅離子中的一種或幾種。
[0014]所述步驟(1)中抗菌劑粒徑為0.5?1.0微米。
[0015]所述步驟⑴中阻燃劑，抗菌劑在90?150°C下真空干燥5?48小時，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小時。
[0016]所述步驟⑵中協(xié)同劑為鈉基蒙脫土、氨基硅烷改性蒙脫土、季磷鹽插層蒙脫土、硅鋁納米管、膨脹石墨中的一種或幾種。
[0017]所述步驟⑵中協(xié)同劑粒徑為0.2?1.0微米。
[0018]所述步驟(2)中協(xié)同劑在90?150°C下真空干燥5?48小時，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小時。
[0019]所述步驟(3)中分散劑為季戊四醇硬脂酸脂、乙撐雙硬脂酸酰胺中的一種或兩種。
[0020]所述步驟(3)中聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、協(xié)同聚乳酸母粒，分別在50?110°C條件下干燥6?24小時。
[0021]所述步驟(3)中紡絲參數(shù)為:紡絲溫度為190?250 °C，卷繞速度為500?2000m/min0
[0022]所述步驟(3)中牽伸后加工的工藝參數(shù)為:牽伸倍率為1?4.5倍，水浴槽溫度30?90°C，熱輥溫度60?90°C，蒸汽箱溫度20?100°C，預(yù)卷曲箱溫度20?100°C，烘干箱溫度20?100 °C。
[0023]由于紡紗工藝和紗線編造為面料都為通用常見工藝，在此不做贅述。
[0024]本發(fā)明提供的聚乳酸復(fù)合纖維材料紡絲成型好，纖維品質(zhì)優(yōu)良；本發(fā)明中阻燃抗菌聚乳酸纖維所用阻燃劑為無鹵阻燃劑，使用和燃燒過程中安全無毒，屬綠色環(huán)保纖維；
[0025]本發(fā)明中阻燃抗菌聚乳酸纖維所用抗菌劑為含銀銅鋅離子的無機(jī)粉體，使用過程中抗困效果好；
[0026]本發(fā)明采用了無機(jī)納米粒子作為阻燃協(xié)同劑，其與阻燃劑產(chǎn)生協(xié)同作用的同時能促進(jìn)聚乳酸的熱解成炭，因此可減少阻燃劑的用量，降低成本，并能起到增韌效果，有效提尚纖維性能；
[0027]本發(fā)明制備的阻燃抗菌聚乳酸纖維具有良好的阻燃性和抗菌性，可用于服裝、床品、家紡等對阻燃性能和抗菌性能有較高要求的領(lǐng)域，市場前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]將8Kg聚乳酸切片和2Kg三聚氰胺氰尿酸(粒徑為0.2?1.0微米)和氧化鋅粉體(粒徑為1.0微米)在90°C下干燥6小時，將兩者混合均勻后放入雙螺桿擠出機(jī)中，于200°C的溫度下熔融共混，冷卻造粒得到阻燃抗菌母粒。另外，將9Kg聚乳酸切片和lKg氨基硅烷改性蒙脫土(粒徑為0.2?1.0微米)在90°C下干燥6小時，將兩者混合均勻后放入雙螺桿擠出機(jī)中，于200°C的溫度下熔融共混，冷卻造粒即為協(xié)同聚乳酸母粒。然后取10Kg聚乳酸切片、10Kg阻燃聚乳酸母粒、5Kg協(xié)同阻燃聚乳酸母粒在90°C下干燥6小時，并加入25g季戊四醇硬脂酸脂作為分散劑，在熔融紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，紡絲參數(shù)為:紡絲溫度為180?220°C，卷繞速度為1500m/min，然后進(jìn)行牽伸后加工，工藝參數(shù)為:牽伸倍率為2倍，水浴槽溫度40 °C，熱輥溫度70 °C，蒸汽箱溫度20 °C，預(yù)卷曲箱溫度60 °C，烘干箱溫度60°C。根據(jù)GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》標(biāo)準(zhǔn)，測得該阻燃抗菌聚乳酸纖維材料的L0I為30.5%。根據(jù)AATCC100-2004標(biāo)準(zhǔn)，測試對金黃葡萄球菌，白色念珠菌和大腸桿菌的抗菌率分別為99.8%，98.7和96.9%。
[0030]實(shí)施例2
[0031]將7Kg聚乳酸切片和3Kg三聚氰胺聚磷酸鹽(粒徑為0.2?1.0微米)和硝酸銀粉體(粒徑為0.8微米)在100 °C下
[0032]干燥12小時，將兩者混合均勻后放入雙螺桿擠出機(jī)中，于200°C的溫度下熔融共混，冷卻造粒得到阻燃抗菌母粒。另外，將19Kg聚乳酸切片和lKg季磷鹽插層蒙脫土(粒徑為0.2?1.0微米)在100°C下干燥12小時，將兩者混合均勻后放入雙螺桿擠出機(jī)中，于200°C的溫度下熔融共混，冷卻造粒即為協(xié)同聚乳酸母粒。然后取30Kg聚乳酸切片、10Kg阻燃聚乳酸母粒、10Kg協(xié)同阻燃聚乳酸母粒在100°C下干燥6小時，并加入25g乙撐雙硬脂酸酰胺作為分散劑，在熔融紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，紡絲參數(shù)為:紡絲溫度為180?220°C，卷繞速度為1500m/min，然后進(jìn)行牽伸后加工，工藝參數(shù)為:牽伸倍率為2倍，水浴槽溫度40°C，熱輥溫度65°C，蒸汽箱溫度60°C，預(yù)卷曲箱溫度60°C，烘干箱溫度65°C。根據(jù)GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)垂直法》標(biāo)準(zhǔn)，測得該阻燃抗菌聚乳酸纖維材料的L0I為29.6%。根據(jù)AATCC100-2004標(biāo)準(zhǔn)，測試對金黃葡萄球菌，白色念珠菌和大腸桿菌的抗菌率分別為99.9%,99.7 和 98.
【主權(quán)項(xiàng)】
1.阻燃抗菌聚乳酸纖維的制備，包括:(1)將聚乳酸切片和阻燃劑及抗菌劑混合，在180?220°C條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到阻燃抗菌聚乳酸母粒；其中阻燃劑加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的10.0?20.0% ;抗菌劑加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的2.0%?10.0% ;(2)將聚乳酸切片和協(xié)同劑混合，在190?220°C條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到協(xié)同聚乳酸母粒；其中協(xié)同劑的加入量為聚乳酸切片質(zhì)量的5.0?25.0% ；(3)將聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、協(xié)同聚乳酸母粒、分散劑進(jìn)行混合，進(jìn)行紡絲，得初生纖維，然后將初生纖維再經(jīng)過牽伸后加工，即得無鹵阻燃抗菌聚乳酸纖維，其中，阻燃劑含量為總質(zhì)量的2.0?10.0%，抗菌劑含量為總質(zhì)量的0.5%?3.0%，協(xié)同劑含量為總質(zhì)量的0.5%?3.0%，分散劑含量為總質(zhì)量的0.1?2.0%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，其特征在于:所述步驟(1)中阻燃劑粒徑為0.2?1.0微米，阻燃劑為三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸鹽、磷酸三苯酯、聚磷酸銨中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，其特征在于:所述步驟(1)中抗菌劑粒徑為0.5?1.0微米，抗菌劑為無機(jī)粉體狀態(tài)的銀離子、銅離子、鋅離子中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，其特征在于:所述步驟(1)中阻燃劑在90?150°C下真空干燥5?48小時，聚乳酸切片在50?110°C下真空干燥6?24小時。5.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻燃抗菌聚乳酸纖維制備，其特征在于:所述步驟(3)中聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、協(xié)同聚乳酸母粒，分別在50?110°C條件下干燥6?24小時。6.阻燃抗菌聚乳酸紡成紗線，其特征在于:該紗線采用如權(quán)利要求1-5之一所述方法生產(chǎn)的抗菌阻燃聚乳酸纖維為原料進(jìn)行紡紗。7.抗菌阻燃聚乳酸纖維制作的面料，其特征在于該面料采用如權(quán)利要求1-5之一所述方法生產(chǎn)的抗菌阻燃聚乳酸纖維為原料。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗菌阻燃聚乳酸纖維制作面料，其特征在于，所述面料包括機(jī)織面料、針織面料、無縫面料、無紡布面料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及阻燃抗菌聚乳酸纖維制備及該纖維紡成紗線和制作面料。包括：(1)將聚乳酸切片和阻燃劑及抗菌劑混合，在180～220℃條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到阻燃及抗菌聚乳酸母粒；(2)將聚乳酸切片和協(xié)同劑混合，在190～220℃條件下，熔融共混，冷卻造粒，得到協(xié)同聚乳酸母粒；(3)將聚乳酸切片、阻燃抗菌聚乳酸母粒、協(xié)同聚乳酸母粒、分散劑，混合，進(jìn)行紡絲，得初生纖維，然后將初生纖維再經(jīng)過牽伸后加工，即得阻燃抗菌聚乳酸纖維。
【IPC分類】D01F1/07, D01F6/92, D01F1/10, D01D5/08
【公開號】CN105239194
【申請?zhí)枴緾N201510813198
【發(fā)明人】王慶
【申請人】王慶
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月20日