介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于抗菌纖維的制備領(lǐng)域，特別一種介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會極端環(huán)境、環(huán)境污染等生態(tài)大環(huán)境嚴重惡化，密閉空間等特殊生存微環(huán)境導(dǎo)致人們對功能防護紡織品的迫切需求。目前制備紡織品的纖維本身不具有抗菌能力，在一定條件下回給細菌提供生存和繁殖的環(huán)境，威脅人類健康。解決纖維抗菌問題的主要方法是利用具有抗菌作用的納米粒子與聚合物基體進行復(fù)合改性，制備具有抗菌作用的改性纖維。該纖維在使用過程中會逐步釋放抗菌成分，達到抗菌的目的。目前抗菌纖維應(yīng)用廣泛，需求量大，但是目前技術(shù)不能有效解決功能組分添加量多、分散難、高溫加工不穩(wěn)定、連續(xù)化生產(chǎn)制成率低等難題，致使抗菌纖維不能有效的形成規(guī)?；a(chǎn)，難以滿足目前市場的廣泛需求。
[0003]目前，實現(xiàn)纖維具有抗菌功能的主要方法是通過表面改性技術(shù)和共混改性技術(shù)。前者是通過抗菌組分與纖維或織物表面形成化學(xué)鍵的作用使抗菌組分附著在纖維或織物的表面，從而達到抗菌作用。專利CN101942759A是將纖維加入到含有硝酸銀的溶液中吸附溶液中的硝酸銀，在通過對吸附后的纖維進行還原得到表面附著銀的抗菌纖維或織物。該方法不能形成均一穩(wěn)定的抗菌涂層，且抗菌時間有限，不能達到持久抗菌。整個過程過于復(fù)雜極易對環(huán)境產(chǎn)生污染。后者則是將抗菌組分直接或改性后加入到聚合物中，通過螺桿擠出制備抗菌母粒，在經(jīng)過熔融紡絲技術(shù)制備抗菌纖維。專利CN101440533是將納米竹炭和納米銀為抗菌組分，以滌綸或丙綸或錦綸中的一種為載體切片，通過螺桿擠出制備抗菌纖維。但是該方法，添加量較大、抗菌組分分布不均勻，不易實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種抗菌組分添加量小且分布均勻的抗菌聚乙烯醇纖維及其制備方法。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維，其特征在于，包括聚乙烯醇基體，所述的聚乙烯醇基體中分散有介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌粉體。
[0006]優(yōu)選地，所述的介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌粉體在聚乙烯醇基體中的尺寸大小為200 ?700nmo
[0007]優(yōu)選地，所述的介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌粉體與聚乙烯醇基體的質(zhì)量比0.5: 99.5 ?3: 97ο
[0008]本發(fā)明還提供了上述的介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維的制備方法，其特征在于，具體步驟包括:
[0009]第一步:利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯得到表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯，將銀離子化合物和二元醇攪拌超聲，得到含有銀離子的溶膠，將所述的表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯加入到含有銀離子的溶膠中，在20?100°C下攪拌1?3h，獲得銀@介孔磷酸鋯溶膠前驅(qū)體，在管式爐中氮氣氣氛下在200?550°C下加熱2?5h，制備Ag@介孔磷酸鋯抗菌粉體；
[0010]第二步:將Ag@介孔磷酸鋯抗菌粉體和聚乙烯醇在180?260°C下熔融共混，干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法紡制成介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維。
[0011]優(yōu)選地，所述的利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯的具體步驟為:發(fā)煙硫酸的質(zhì)量分數(shù)為50%?98%，反應(yīng)溫度為40?80 °C，反應(yīng)時間20?80min。。
[0012]優(yōu)選地，所述的Ag@介孔磷酸錯抗菌粉體的尺寸大小在200?700nm。
[0013]優(yōu)選地，所述的表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯、銀離子化合物與二元醇質(zhì)量比為60 ?90: 0.5 ?5: 5 ?39.5。
[0014]優(yōu)選地，所述的銀離子化合物為氯化銀、溴化銀、碘化銀、氫氧化銀、硫化銀和硫酸銀中的一種或幾種。
[0015]優(yōu)選地，所述的二元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇和異山梨醇中的一種或幾種。
[0016]本發(fā)明利用含有銀的化合物作為抗菌組分前驅(qū)體，通過與二元醇形成溶膠，利用經(jīng)磺化的介孔磷酸鋯的孔道吸附作用和磺酸基與銀離子的離子鍵作用，使介孔磷酸鋯孔道與表面均負載銀離子，經(jīng)管式爐后獲得Ag@介孔磷酸鋯抗菌粉體，通過有機無機雜化技術(shù)制備聚乙烯醇抗菌復(fù)合材料。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018](1)本發(fā)明中磺化的介孔磷酸鋯的孔道吸附作用和磺酸基與銀離子的離子鍵作用，使介孔磷酸鋯孔道與表面均負載銀離子，實現(xiàn)銀離子在介孔磷酸鋯中的有效負載。
[0019](2)本發(fā)明中介孔磷酸鋯負載銀離子，經(jīng)熱還原作用后生成納米銀介孔磷酸鋯，通過介孔的吸附作用可以有效地實現(xiàn)功能組分的緩釋，效用持久。
[0020](3)本發(fā)明的方法操作簡單、高效，成本低，效用持久，應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明制備的抗菌纖維可有效的應(yīng)用在口罩，家用紡織品、服裝、大飛機、高鐵等內(nèi)飾，航天員服飾，軍用作戰(zhàn)服飾等領(lǐng)域。通過本發(fā)明抗菌纖維的產(chǎn)業(yè)化可以有效填補國內(nèi)的抗菌纖維制備技術(shù)空白。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明各實施例中的介孔磷酸錯納米粉體為市售產(chǎn)品，粒徑為100-700nm，孔徑為10_60nmo
[0022]實施例1
[0023]一種介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維，包括聚乙烯醇基體，所述的聚乙烯醇基體中分散有介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌粉體。
[0024]上述的介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維的制備方法，具體步驟為:
[0025](1)利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯得到表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯，利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯的具體步驟為:質(zhì)量分數(shù)為98%的發(fā)煙硫酸與介孔磷酸鋯質(zhì)量比為10: 1，反應(yīng)溫度40°C，反應(yīng)20min。
[0026](2)取質(zhì)量比為0.5: 39.5: 60的硝酸銀、乙二醇和表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯，在常溫下先加入硝酸銀和乙二醇攪拌超聲轉(zhuǎn)速為400rpm，超聲(頻率35KHZ、輸出功率80%) 2h，得到含有銀離子的溶膠，將所述的表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯加入到含有銀離子的溶膠中，在30°C下攪拌2h，獲得銀@介孔磷酸鋯溶膠前驅(qū)體，在管式爐中氮氣氣氛下在500°C下加熱3h，制備Ag@介孔磷酸錯抗菌粉體，尺寸大小在200?700nm ；
[0027](3)將Ag@介孔磷酸鋯抗菌粉體和聚乙烯醇(醇解度為88%、固有粘度為0.36dl/g、聚合度為450)按質(zhì)量比為3: 97在200°C下熔融共混制備Ag@介孔磷酸鋯抗菌復(fù)合切片，干燥，控制含水率在50?lOOppm時，經(jīng)熔融紡絲法，在205?215°C下，紡制成介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維。該纖維對大腸桿菌的抗菌率> 90%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率> 90 %，對白色念珠菌的抗菌率> 65 %?？椢锬退创螖?shù)> 100次。
[0028]實施例2
[0029]一種介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維，包括聚乙烯醇基體，所述的聚乙烯醇基體中分散有介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌粉體。
[0030]上述的介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維的制備方法，具體步驟為:
[0031](1)利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯得到表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯，利用發(fā)煙硫酸處理介孔磷酸鋯的具體步驟為:質(zhì)量分數(shù)為50%的發(fā)煙硫酸與介孔磷酸鋯質(zhì)量比為10: 1，反應(yīng)溫度40°C，反應(yīng)80min。
[0032](2)取質(zhì)量比為0.5: 5: 94.5的硫酸銀、丙二醇和表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯，在常溫下先加入硫酸銀和丙二醇攪拌超聲轉(zhuǎn)速為300rpm，超聲(頻率35KHZ、輸出功率100% ) lh，得到含有銀離子的溶膠，將所述的表面帶有磺酸基的介孔磷酸鋯加入到含有銀離子的溶膠中，在80°C下攪拌lh，獲得銀@介孔磷酸鋯溶膠前驅(qū)體，在管式爐中氮氣氣氛下在550°C下加熱2h，制備Ag@介孔磷酸錯抗菌粉體，尺寸大小在200?700nm ；
[0033](3)將Ag@介孔磷酸鋯抗菌粉體和聚乙烯醇(醇解度為88.5%、固有粘度為0.53dl/g、聚合度為780)按質(zhì)量比為3: 97在220°C下熔融共混制備Ag@介孔磷酸鋯抗菌復(fù)合切片，干燥，控制含水率在50?lOOppm時，經(jīng)熔融紡絲法，在215?230°C下，紡制成介孔磷酸鋯負載納米銀抗菌聚乙烯醇纖維。該纖維對大腸桿菌的抗菌率> 90%，對金黃