一種負離子、抗菌防蟎複合型聚酯功能纖維及其製造方法與流程

2023-12-05 22:42:46 2

本申請涉及聚酯纖維及其製造
技術領域：
，尤其涉及一種負離子、抗菌防蟎複合型聚酯功能纖維及其製造方法。
背景技術：
：人類生活環境中細菌無處不在，人體皮膚及衣物都是細菌的滋生場所，這些細菌以汗水中的尿素等人體排洩物為營養源，不斷進行繁殖，同時排出臭味的氨。抗菌纖維是一種能夠抑制細菌繁殖的功能性纖維，這類纖維對抑制細菌、保護皮膚具有較大作用。聚酯纖維是由二元酸和二元醇經酯化和縮聚反應而製得的一種常見的纖維，普通的聚酯纖維不具有抗菌、負離子等功效；在實現聚酯纖維功能化的過程中，通過添加具有抗菌功能、負離子功能的添加劑是一種常用的技術，在專利申請2011101029681中，將負載baso4的活性碳、納米級銀系抗菌劑、遠紅外線發射劑等與纖維切片熔融紡絲，得到了功能性的聚酯纖維，然而，直接將添加劑加入到纖維切片中熔融紡絲存在缺陷，比如，由於添加劑粉體的表面比表面積較大，相互作用力較強，極易形成團聚體，阻礙了添加劑的分散，導致其改性效果不顯著。技術實現要素：基於上述提出的技術問題，本申請一方面涉及一種負離子、抗菌除蟎複合型聚酯功能纖維，該複合型聚酯功能纖維質輕、舒適，具有負離子和抗菌除蟎等保健功能，應用前景廣闊；該聚酯纖維的製備方法簡單，成本較低，對設備要求低，適合大規模生產。具體的，通過添加負離子添加劑、抗菌除蟎添加劑，首先製備複合型聚酯母粒，然後經熔融紡絲製備上述的複合型聚酯功能纖維，上述的複合型聚酯功能纖維中，其原料按照重量百分比包括：負離子添加劑3％、抗菌除蟎添加劑9％、聚酯纖維88％。具體的，上述所述的負離子添加劑由以下物質構成：添加劑載體、電氣石負離子粉；上述所述的抗菌除蟎添加劑由以下物質構成：添加劑載體、納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁；該添加劑載體為sno2空心球，該sno2空心球以花粉為模板水熱法製備，其表面具有多孔分層結構。本申請在第二方面涉及上述所述的一種負離子、抗菌除蟎複合型聚酯功能纖維的製備方法：s1、製備負離子添加劑；s2、製備抗菌除蟎添加劑；s3、將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑與精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑混合進行酯化縮聚反應，製備聚酯母粒；s4、將聚酯母粒進行熔融紡絲製備聚酯預取向絲；s5、聚酯預取向絲經假捻後製備成複合型聚酯功能纖維。本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：本發明的複合型聚酯功能纖維中包括負離子添加劑和抗菌除蟎添加劑，在負離子添加劑和抗菌除蟎添加劑中都設有添加劑載體，該添加劑載體為一種sno2空心球，該sno2空心球表現出開放式的多孔分層結構，該多孔分層結構能夠有利於電氣石、納米氧化鋅、納米二氧化鈦等吸附在sno2空心球表面，sno2空心球作為載體在聚酯纖維中均勻分布，使得負離子添加劑和抗菌除蟎添加劑均勻發揮效用，實用性強；此外，該複合型聚酯功能纖維質輕、舒適，具有負離子和抗菌除蟎等保健功能，應用前景廣闊；該聚酯纖維的製備方法簡單，成本較低，對設備要求低，適合大規模生產。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本申請。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應當理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本申請一方面涉及一種負離子、抗菌除蟎複合型聚酯功能纖維，通過添加負離子添加劑、抗菌除蟎添加劑，首先製備複合型聚酯母粒，然後經熔融紡絲製備上述的複合型聚酯功能纖維，上述的複合型聚酯功能纖維中，其原料按照重量百分比包括：負離子添加劑3％、抗菌除蟎添加劑9％、聚酯纖維88％。其中，上述所述的負離子添加劑由以下物質構成：添加劑載體、電氣石負離子粉；負離子添加劑中各物質的質量份數為：添加劑載體16份、電氣石負離子粉4份；各物質的粒徑為：添加劑載體30μm、電氣石負離子粉800nm。其中，上述所述的抗菌除蟎添加劑由以下物質構成：添加劑載體、納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁；抗菌除蟎添加劑中各物質的質量份數為：添加劑載體20份、納米氧化鑭3份、納米氧化鋅5份、納米二氧化鈦6份、沸石2份、納米二氧化矽1份、納米氧化鋁3份；各物質的粒徑為：添加劑載體30μm、納米氧化鑭200nm、納米氧化鋅500nm、納米二氧化鈦30nm、沸石500nm、納米二氧化矽500nm、納米氧化鋁400nm。電氣石能夠產生負離子效應，納米氧化鋅、納米二氧化鈦具有抗菌效果，但是如果只是簡單的將上述物質添加到聚酯纖維中，由於納米糰聚效應，其不可避免的要產生粒子團聚，影響負離子、抗菌效果的發揮。本申請的技術方案中，在負離子添加劑和抗菌除蟎添加劑中都設有添加劑載體，該添加劑載體為一種sno2空心球，該sno2空心球是採用水熱法在花粉表面包覆一層sno2，然後經過退火過程將花粉去除，從而得到sno2空心球。花粉作為高等植物的雄配子體，其具有微小、精密、複雜的表面環境，採用水熱法在花粉表面製備一層sno2，新形成的sno2能夠複製花粉表面的複雜結構，表現出開放式的多孔分層結構，該多孔分層結構能夠有利於電氣石、納米氧化鋅、納米二氧化鈦等吸附在sno2空心球表面，sno2空心球作為載體在聚酯纖維中均勻分布，使得負離子添加劑和抗菌除蟎添加劑均勻發揮效用，實用性強。納米氧化鋅、納米二氧化鈦具有抗菌效果，現有技術方案中將其單獨應用的較多，而本申請將其與添加劑載體混合使用，能夠有效發揮其均勻分散性；此外，在本申請中，納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁協同作用，除了具有抗菌的效果外，其除蟎效果良好。本申請在第二方面涉及上述所述的一種負離子、抗菌除蟎複合型聚酯功能纖維的製備方法：s1、製備負離子添加劑；s2、製備抗菌除蟎添加劑；s3、將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑與精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑混合進行酯化縮聚反應，製備聚酯母粒；s4、將聚酯母粒進行熔融紡絲製備聚酯預取向絲；s5、聚酯預取向絲經假捻後製備成複合型聚酯功能纖維；具體如下：步驟1，製備負離子添加劑a)準備添加劑載體：將20.0g的氯化錫粉末(sncl4·5h2o)放入200ml的無水乙醇中，攪拌至澄清得到前驅體溶液；然後篩選出直徑30μm的油菜花花粉，將20.0g的油菜花花粉用酒精漂洗乾淨，晾乾，將油菜花花粉放入前驅體溶液中，強力攪拌20h，將溶液離心分離，酒精清洗三遍，在60℃的乾燥箱中乾燥5h；然後將上述處理過的花粉再放入前驅體溶液中浸泡4h，將溶液離心分離，酒精洗滌三遍，將所得花粉放到100ml酒精：水(體積比1:1)溶液中水解3h，離心分離後分散在酒精溶液中，在60℃的乾燥箱中乾燥3h；最後將花粉在空氣爐中580℃退火2h，從而去除花粉模板，收集白色粉末得到sno2空心球，即為添加劑載體；b)製備負離子添加劑：將添加劑載體、電氣石負離子粉、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到負離子添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得負離子添加劑；步驟2，製備抗菌除蟎添加劑a)準備添加劑載體：製備過程同步驟1中a；b)製備抗菌除蟎添加劑：將添加劑載體、納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到抗菌除蟎添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得抗菌除蟎添加劑；步驟3，製備聚酯母粒聚酯母粒中包括抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑，其中，精對苯二甲酸與乙二醇的質量和、抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、催化助劑的質量比為98:9:4:1，催化助劑為三氧化二銻；精對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比優選為1:1.3。聚酯母粒製備方法為：首先，將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑和乙二醇混合，攪拌後在室溫下超聲5h，得到混合液；然後將混合液與精對苯二甲酸、催化助劑進行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化溫度為280℃，壓力400kpa，酯化率達到大於93.5％時進行縮聚反應，縮聚溫度為300℃，抽真空至50mpa，縮聚至特性粘度為0.65時，出料，切料；步驟4，製備聚酯預取向絲將聚酯母粒熔融，然後送入過濾器進行過濾，經計量後，進入噴絲組件，在將噴出的絲束斤西瓜冷卻、上油，經導輥後卷繞成預取向絲，其中，紡絲溫度為290℃，紡絲速度為3200m/min；步驟5，製備複合型聚酯功能纖維聚酯預取向絲經一輥、熱箱、二輥、假捻器、卷繞後可製備成複合型聚酯功能纖維，其中，牽伸速度為600m/min，牽伸比為3.1，一輥溫度為90℃，二輥溫度為140℃。在上述製備過程中，sno2是一種化學性質和熱學性質穩定、帶寬為3.50ev的n型半導體，其一般作為化學催化劑和傳感器材料，而本申請中，將sno2空心球作為添加劑載體，由於其特殊的表面結構，其對於電氣石負離子粉、納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦等具有較強的吸附作用，加之在聚酯纖維中分散均勻，該sno2空心球對於本申請的複合型聚酯功能纖維的負離子、抗菌除蟎效果的發揮起到關鍵作用。實施例1步驟1，製備負離子添加劑a)準備添加劑載體：將20.0g的氯化錫粉末(sncl4·5h2o)放入200ml的無水乙醇中，攪拌至澄清得到前驅體溶液；然後篩選出直徑30μm的油菜花花粉，將20.0g的油菜花花粉用酒精漂洗乾淨，晾乾，將油菜花花粉放入前驅體溶液中，強力攪拌20h，將溶液離心分離，酒精清洗三遍，在60℃的乾燥箱中乾燥5h；然後將上述處理過的花粉再放入前驅體溶液中浸泡4h，將溶液離心分離，酒精洗滌三遍，將所得花粉放到100ml酒精：水(體積比1:1)溶液中水解3h，離心分離後分散在酒精溶液中，在60℃的乾燥箱中乾燥3h；最後將花粉在空氣爐中580℃退火2h，從而去除花粉模板，收集白色粉末得到sno2空心球，即為添加劑載體；b)製備負離子添加劑：將添加劑載體、電氣石負離子粉、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到負離子添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得負離子添加劑；步驟2，製備抗菌除蟎添加劑a)準備添加劑載體：製備過程同步驟1中a；b)製備抗菌除蟎添加劑：將添加劑載體、納米氧化鑭、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到抗菌除蟎添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得抗菌除蟎添加劑；步驟3，製備聚酯母粒聚酯母粒中包括抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑，其中，精對苯二甲酸與乙二醇的質量和、抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、催化助劑的質量比為98:9:4:1，催化助劑為三氧化二銻；精對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比優選為1:1.3。聚酯母粒製備方法為：首先，將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑和乙二醇混合，攪拌後在室溫下超聲5h，得到混合液；然後將混合液與精對苯二甲酸、催化助劑進行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化溫度為280℃，壓力400kpa，酯化率達到大於93.5％時進行縮聚反應，縮聚溫度為300℃，抽真空至50mpa，縮聚至特性粘度為0.65時，出料，切料；步驟4，製備聚酯預取向絲將聚酯母粒熔融，然後送入過濾器進行過濾，經計量後，進入噴絲組件，在將噴出的絲束斤西瓜冷卻、上油，經導輥後卷繞成預取向絲，其中，紡絲溫度為290℃，紡絲速度為3200m/min；步驟5，製備複合型聚酯功能纖維聚酯預取向絲經一輥、熱箱、二輥、假捻器、卷繞後可製備成複合型聚酯功能纖維，其中，牽伸速度為600m/min，牽伸比為3.1，一輥溫度為90℃，二輥溫度為140℃。實施例2步驟1，製備負離子添加劑a)準備添加劑載體：將20.0g的氯化錫粉末(sncl4·5h2o)放入200ml的無水乙醇中，攪拌至澄清得到前驅體溶液；然後篩選出直徑30μm的油菜花花粉，將20.0g的油菜花花粉用酒精漂洗乾淨，晾乾，將油菜花花粉放入前驅體溶液中，強力攪拌20h，將溶液離心分離，酒精清洗三遍，在60℃的乾燥箱中乾燥5h；然後將上述處理過的花粉再放入前驅體溶液中浸泡4h，將溶液離心分離，酒精洗滌三遍，將所得花粉放到100ml酒精：水(體積比1:1)溶液中水解3h，離心分離後分散在酒精溶液中，在60℃的乾燥箱中乾燥3h；最後將花粉在空氣爐中580℃退火2h，從而去除花粉模板，收集白色粉末得到sno2空心球，即為添加劑載體；b)製備負離子添加劑：將添加劑載體、電氣石負離子粉、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到負離子添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得負離子添加劑；步驟2，製備抗菌除蟎添加劑a)準備添加劑載體：製備過程同步驟1中a；b)製備抗菌除蟎添加劑：將添加劑載體、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到抗菌除蟎添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得抗菌除蟎添加劑；步驟3，製備聚酯母粒聚酯母粒中包括抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑，其中，精對苯二甲酸與乙二醇的質量和、抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、催化助劑的質量比為98:9:4:1，催化助劑為三氧化二銻；精對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比優選為1:1.3。聚酯母粒製備方法為：首先，將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑和乙二醇混合，攪拌後在室溫下超聲5h，得到混合液；然後將混合液與精對苯二甲酸、催化助劑進行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化溫度為280℃，壓力400kpa，酯化率達到大於93.5％時進行縮聚反應，縮聚溫度為300℃，抽真空至50mpa，縮聚至特性粘度為0.65時，出料，切料；步驟4，製備聚酯預取向絲將聚酯母粒熔融，然後送入過濾器進行過濾，經計量後，進入噴絲組件，在將噴出的絲束斤西瓜冷卻、上油，經導輥後卷繞成預取向絲，其中，紡絲溫度為290℃，紡絲速度為3200m/min；步驟5，製備複合型聚酯功能纖維聚酯預取向絲經一輥、熱箱、二輥、假捻器、卷繞後可製備成複合型聚酯功能纖維，其中，牽伸速度為600m/min，牽伸比為3.1，一輥溫度為90℃，二輥溫度為140℃。實施例3步驟1，製備負離子添加劑a)準備添加劑載體：將20.0g的氯化錫粉末(sncl4·5h2o)放入200ml的無水乙醇中，攪拌至澄清得到前驅體溶液；然後篩選出直徑30μm的油菜花花粉，將20.0g的油菜花花粉用酒精漂洗乾淨，晾乾，將油菜花花粉放入前驅體溶液中，強力攪拌20h，將溶液離心分離，酒精清洗三遍，在60℃的乾燥箱中乾燥5h；然後將上述處理過的花粉再放入前驅體溶液中浸泡4h，將溶液離心分離，酒精洗滌三遍，將所得花粉放到100ml酒精：水(體積比1:1)溶液中水解3h，離心分離後分散在酒精溶液中，在60℃的乾燥箱中乾燥3h；最後將花粉在空氣爐中580℃退火2h，從而去除花粉模板，收集白色粉末得到sno2空心球，即為添加劑載體；b)製備負離子添加劑：將添加劑載體、電氣石負離子粉、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到負離子添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得負離子添加劑；步驟2，製備抗菌除蟎添加劑a)準備添加劑載體：製備過程同步驟1中a；b)製備抗菌除蟎添加劑：將添加劑載體、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、沸石、納米二氧化矽、納米氧化鋁、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到抗菌除蟎添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得抗菌除蟎添加劑；步驟3，製備聚酯母粒聚酯母粒中包括抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑，其中，精對苯二甲酸與乙二醇的質量和、抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑、催化助劑的質量比為98:9:4:1，催化助劑為三氧化二銻；精對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比優選為1:1.3。聚酯母粒製備方法為：首先，將抗菌除蟎添加劑、負離子添加劑和乙二醇混合，攪拌後在室溫下超聲5h，得到混合液；然後將混合液與精對苯二甲酸、催化助劑進行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化溫度為280℃，壓力400kpa，酯化率達到大於93.5％時進行縮聚反應，縮聚溫度為300℃，抽真空至50mpa，縮聚至特性粘度為0.65時，出料，切料；步驟4，製備聚酯預取向絲將聚酯母粒熔融，然後送入過濾器進行過濾，經計量後，進入噴絲組件，在將噴出的絲束斤西瓜冷卻、上油，經導輥後卷繞成預取向絲，其中，紡絲溫度為290℃，紡絲速度為3200m/min；步驟5，製備複合型聚酯功能纖維聚酯預取向絲經一輥、熱箱、二輥、假捻器、卷繞後可製備成複合型聚酯功能纖維，其中，牽伸速度為600m/min，牽伸比為3.1，一輥溫度為90℃，二輥溫度為140℃。實施例4步驟1，製備負離子添加劑a)準備添加劑載體：將20.0g的氯化錫粉末(sncl4·5h2o)放入200ml的無水乙醇中，攪拌至澄清得到前驅體溶液；然後篩選出直徑30μm的油菜花花粉，將20.0g的油菜花花粉用酒精漂洗乾淨，晾乾，將油菜花花粉放入前驅體溶液中，強力攪拌20h，將溶液離心分離，酒精清洗三遍，在60℃的乾燥箱中乾燥5h；然後將上述處理過的花粉再放入前驅體溶液中浸泡4h，將溶液離心分離，酒精洗滌三遍，將所得花粉放到100ml酒精：水(體積比1:1)溶液中水解3h，離心分離後分散在酒精溶液中，在60℃的乾燥箱中乾燥3h；最後將花粉在空氣爐中580℃退火2h，從而去除花粉模板，收集白色粉末得到sno2空心球，即為添加劑載體；b)製備負離子添加劑：將添加劑載體、電氣石負離子粉、鈦酸酯偶聯劑加入到去例子水中，充分攪拌均勻，得到負離子添加劑漿料，然後將其烘乾，研磨成粉，即得負離子添加劑；步驟2，製備聚酯母粒聚酯母粒中包括負離子添加劑、精對苯二甲酸、乙二醇、催化助劑，其中，精對苯二甲酸與乙二醇的質量和、負離子添加劑、催化助劑的質量比為98:9:1，催化助劑為三氧化二銻；精對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比優選為1:1.3。聚酯母粒製備方法為：首先，將負離子添加劑和乙二醇混合，攪拌後在室溫下超聲5h，得到混合液；然後將混合液與精對苯二甲酸、催化助劑進行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化溫度為280℃，壓力400kpa，酯化率達到大於93.5％時進行縮聚反應，縮聚溫度為300℃，抽真空至50mpa，縮聚至特性粘度為0.65時，出料，切料；步驟3，製備聚酯預取向絲將聚酯母粒熔融，然後送入過濾器進行過濾，經計量後，進入噴絲組件，在將噴出的絲束斤西瓜冷卻、上油，經導輥後卷繞成預取向絲，其中，紡絲溫度為290℃，紡絲速度為3200m/min；步驟4，製備複合型聚酯功能纖維聚酯預取向絲經一輥、熱箱、二輥、假捻器、卷繞後可製備成複合型聚酯功能纖維，其中，牽伸速度為600m/min，牽伸比為3.1，一輥溫度為90℃，二輥溫度為140℃。將實施例1-4所製備的聚酯纖維分別記為1號、2號、3號、4號，然後將1-4號的聚酯纖維分別製成大腸桿菌培養器皿，在該培養器皿上培養相同菌落的大腸桿菌，並記錄大腸桿菌生長情況，如下表：1天2天3天4天5天6天7天8天9天1號未長未長未長未長未長未長未長未長未長2號未長未長未長未長未長未長未長不明顯1顆菌落3號未長未長未長未長未長未長1顆菌落2顆菌落2顆菌落4號未長2顆菌落多顆菌落旺盛旺盛旺盛旺盛旺盛旺盛通過上表自然菌落試驗可以看到，本申請的抗菌除蟎添加劑能夠有效抑制菌落的生長，具有較強的抑菌效果。以上所述僅為本發明的較佳方式，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12