一種金屬改性纖維新材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬改性纖維新材料及其制備方法，金屬銅改性纖維的制備包括銅粒子改性、制備母粒、制備紡絲原料和熔融噴絲步驟。本發(fā)明提供的金屬銅改性纖維抑菌效果好，克服了現(xiàn)有技術(shù)中將納米金屬與有機(jī)高分子摻雜共混導(dǎo)致納米顆粒具有的表面效應(yīng)不能得到有效發(fā)揮的缺陷，這可能與制備方法中分散劑滑石粉與海藻酸鈉的添加量有關(guān)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
【專利說明】
一種金屬改性纖維新材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體涉及一種金屬改性纖維新材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于自然界中的微生物而言，人類的皮膚是一種很好的營(yíng)養(yǎng)基。一般情況下，人們 皮膚上的一些常駐菌起著保護(hù)皮膚免受病菌危害的作用，然而一旦微生物中的菌群失調(diào)， 它們中少量病菌就會(huì)大量繁殖，并通過皮膚、呼吸道、消化道以及生殖道粘膜對(duì)人體造成危 害。紡織品在人體穿著的過程中，會(huì)產(chǎn)生很多汗液、皮脂、以及其他各種人體分泌物，同時(shí)也 會(huì)被環(huán)境中的污物所玷污，在病菌的繁殖和傳遞過程中成為一個(gè)重要的媒體，所以人們需 要能抵抗細(xì)菌的紡織品來滿足健康的要求。各種各樣的紡織品是微生物的良好生存之地， 也是疾病的重要傳播源?？咕w維可以大大地提高紡織品的附加價(jià)值，開發(fā)具有抗菌功能 的紡織品也是重要發(fā)展方向之一。
[0003] 納米金屬/有機(jī)復(fù)合材料由于具有特異的光、電、磁、熱、力學(xué)、催化等性能而被廣 泛應(yīng)用于化工、生物、醫(yī)藥、航空航天等領(lǐng)域。而以纖維為載體的納米金屬/纖維復(fù)合材料更 是人們研究的焦點(diǎn)，它們的制備方法有很多，主要通過兩種途徑:第一種，將纖維浸沒于制 備好的納米金屬溶膠中，通過物理吸附作用，制備出納米金屬/纖維復(fù)合材料，這種方法制 成的納米金屬?gòu)?fù)合纖維，金屬顆粒黏附于纖維表面，金屬與纖維之間以物理作用力為主，作 用力小，極大地影響著材料的使用壽命;第二種，將納米金屬與有機(jī)高分子摻雜共混，然后 噴絲，形成納米金屬纖維復(fù)合材料，這種方式制成的納米金屬?gòu)?fù)合纖維，大部分納米金屬被 包埋于纖維內(nèi)部，納米顆粒具有的表面效應(yīng)不能得到有效地發(fā)揮，活性顆粒利用率小。
[0004] 在現(xiàn)代大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和知識(shí)積累過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了銅代謝與人體皮膚的 紅潤(rùn)、彈性和細(xì)膩程度均息息相關(guān)。銅和鐵都是造血的重要原料。銅還是組成人體中一些金 屬酶的成分骨髓組織膠原合成以及皮膚、毛發(fā)色素代謝等生理過程都離不開銅。銅和鋅都 與蛋白質(zhì)、核酸的代謝有關(guān)，能使皮膚細(xì)膩、頭發(fā)黑亮，使人煥發(fā)青春，保持健美。人體缺銅 可引起皮膚干燥、粗糙、頭發(fā)干枯，面色蒼白，生殖功能衰弱，抵抗力降低等。更為重要的是， 銅具有優(yōu)異的抗菌殺菌效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中將納米金屬與有機(jī)高分子摻雜共混制備方法的缺陷，本發(fā)明 的目的在于提供一種性能優(yōu)異、抑菌效果出色的金屬銅改性纖維，用于提高紡織品的抑菌 殺菌效果。
[0006] 本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種金屬銅改性纖維，通過如下步驟制備而成：
[0008] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.2~0.5μπι的銅粒子，添加到濃 度為0.6~1.2g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡30~60min;然后將浸泡后的銅粒子 在80~120 °C下干燥，得到改性銅粒子；
[0009] 步驟S2,制備母粒:在高粘度聚酯切片中，加入步驟S1得到的改性銅粒子，所述改 性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的20~30wt%，熔融造粒得到銅改性聚酯母粒；
[0010] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與20~100倍重量份的聚 酯切片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥12~24h，得到紡絲原 料;所述分散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯 切片混合重量的0.4~0.6%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為3~5:1;所述潤(rùn)滑劑為硬 脂酸鈉，硬脂酸鈉的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的〇. 2~0.4% ;
[0011] 步驟S4,熔融噴絲:步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度280~300 °(：條件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟S3中滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為4:1。
[0013] 進(jìn)一步地，苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.25~1: 1〇
[0014] 進(jìn)一步地，步驟S2中所述高粘度聚酯切片的粘度不低于0.8mPa. s。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 本發(fā)明提供的金屬銅改性纖維具有優(yōu)異的抑菌效果，克服了現(xiàn)有技術(shù)中將納米金 屬與有機(jī)高分子摻雜共混導(dǎo)致納米顆粒具有的表面效應(yīng)不能得到有效發(fā)揮的缺陷，這可能 與金屬銅改性纖維制備方法中分散劑滑石粉與海藻酸鈉的添加量有關(guān)；
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明保護(hù)范 圍。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì) 本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
[0018] 實(shí)施例1:金屬銅改性纖維的制備
[0019] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.4μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇.9g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡45min;然后將浸泡后的銅粒子在100°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.6:1;
[0020] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的25wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0021] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與60倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥18h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.5%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為4:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.3%;
[0022] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度290°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0023] 實(shí)施例2:改性銅纖維的制備
[0024]步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.2μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇. 6g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡30min;然后將浸泡后的銅粒子在80°C下干燥， 得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為1:1;
[0025]步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的20wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0026] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與20倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥12h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.4%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為3:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.2%;
[0027] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度280°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0028] 實(shí)施例3:改性銅纖維的制備
[0029] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.5μπι的銅粒子，添加到濃度為 1.2g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡60min;然后將浸泡后的銅粒子在120°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.25:1;
[0030] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的30wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0031] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與100倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥24h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.6%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為5:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.4% ;
[0032] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度300°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0033]實(shí)施例4:金屬銅改性纖維的制備
[0034] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.4μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇.9g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡45min;然后將浸泡后的銅粒子在100°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.6:1;
[0035] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的25wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0036] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與60倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥18h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.5%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為3:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.3%;
[0037] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度290°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0038] 實(shí)施例5:金屬銅改性纖維的制備
[0039] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.4μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇.9g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡45min;然后將浸泡后的銅粒子在100°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.6:1;
[0040] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的25wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0041] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與60倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥18h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.5%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為5:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.3%;
[0042] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度290°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0043] 實(shí)施例6:實(shí)施例1對(duì)比，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為2:1
[0044] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.4μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇.9g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡45min;然后將浸泡后的銅粒子在100°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.6:1;
[0045] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. s)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的25wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0046] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與60倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥18h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.5%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為2:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.3%;
[0047] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度290°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0048] 實(shí)施例7:實(shí)施例1對(duì)比，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為6:1
[0049] 步驟S1，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.4μπι的銅粒子，添加到濃度為 〇.9g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡45min;然后將浸泡后的銅粒子在100°C下干 燥，得到改性銅粒子;苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑的重量與銅粒子的重量之比為0.6:1;
[0050] 步驟S2，制備母粒:在高粘度聚酯切片(粘度為1. OmPa. S)中，加入步驟S1得到的改 性銅粒子，所述改性銅粒子的加入量為高粘度聚酯切片的25wt%，熔融造粒得到銅改性聚 酯母粒；
[0051] 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與60倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥18h，得到紡絲原料;所述分 散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重 量的0.5%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為6:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉，硬脂酸鈉的加 入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的0.3%;
[0052] 步驟S4,熔融噴絲：步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度290°C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。
[0053]實(shí)施例8:效果實(shí)施例，抑菌效果試驗(yàn)
[0054] 測(cè)定實(shí)施例1~7制備的金屬銅改性纖維的抑菌效果，測(cè)定結(jié)果如下：
[0055]
[0056] 實(shí)施例2、3制備的金屬銅改性纖維具備與實(shí)施例4、5接近的抑菌效果。
[0057] 上述結(jié)果表明，本發(fā)明提供的金屬銅改性纖維具有優(yōu)異的抑菌效果，克服了現(xiàn)有 技術(shù)中將納米金屬與有機(jī)高分子摻雜共混導(dǎo)致納米顆粒具有的表面效應(yīng)不能得到有效發(fā) 揮的缺陷，這可能與金屬銅改性纖維制備方法中分散劑滑石粉與海藻酸鈉的添加量有關(guān)， 二者重量份之比在3~5:1范圍內(nèi)所制得的金屬銅改性纖維的抑菌效果最好。
[0058] 上述實(shí)施例的作用在于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù) 范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬銅改性纖維，其特征在于，通過如下步驟制備而成： 步驟Sl，銅粒子改性:將金屬銅粉碎成中值粒徑為0.2~0.5μπι的銅粒子，添加到濃度為 0.6~1.2g/L的苯并三氮唑溶液中，混合均勻，浸泡30~60min;然后將浸泡后的銅粒子在80 ~120°C下干燥，得到改性銅粒子； 步驟S2,制備母粒:在高粘度聚酯切片中，加入步驟Sl得到的改性銅粒子，所述改性銅 粒子的加入量為高粘度聚酯切片的20~30wt%，熔融造粒得到銅改性聚酯母粒； 步驟S3,制備紡絲原料:將步驟S2得到的銅改性聚酯母粒與20~100倍重量份的聚酯切 片混合，再加入分散劑和潤(rùn)滑劑攪拌混合均勻，真空狀態(tài)下干燥12~24h，得到紡絲原料;所 述分散劑為滑石粉與海藻酸鈉的混合物，分散劑的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混 合重量的0.4~0.6%，滑石粉與海藻酸鈉的重量份之比為3~5:1;所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈉， 硬脂酸鈉的加入量為銅改性聚酯母粒與聚酯切片混合重量的〇. 2~0.4% ; 步驟S4，熔融噴絲:步驟S3制備的紡絲原料進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，熔融溫度280~300 °C條 件下熔融紡絲，制得金屬銅改性纖維。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銅改性纖維，其特征在于:步驟S3中滑石粉與海藻酸鈉的 重量份之比為4:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銅改性纖維，其特征在于:苯并三氮唑溶液中苯并三氮唑 的重量與銅粒子的重量之比為〇. 25~1:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銅改性纖維，其特征在于:步驟S2中所述高粘度聚酯切片 的粘度不低于〇. 8mPa. s。
【文檔編號(hào)】D01F8/14GK105926081SQ201610288973
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】劉高志
【申請(qǐng)人】劉高志