一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的製作方法
2023-12-08 00:18:36 2
本發明屬於化學纖維技術領域，尤其是涉及一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維。
背景技術：
聚丙烯腈外觀蓬鬆，手感柔軟，具有良好的耐光、耐氣候、其彈性和保暖性，具有「人造羊毛」之稱。在我國毛紡及人造毛皮所用原料中聚丙烯腈佔最主要地位。聚丙烯腈的優良性能使其在服裝、服飾、產業三大領域有廣泛的應用。聚丙烯腈纖維根據不同的用途的要求可純紡或與天然纖維混紡，或織成毛毯、地毯等，還可與棉、人造纖維、其他合成纖維混紡，織成各種衣料和室內用品。
隨著人們對室內、床上用品以及服裝功能化要求的提高，具有抗菌性的聚丙烯腈纖維的開發也成為熱點。抗菌聚丙烯腈纖維的製備方法主要有兩種。一種是在聚丙烯腈纖維形成後對其進行抗菌處理，主要是藉助於粘合劑的作用使抗菌劑粘附至纖維表面，所製備的聚丙烯腈纖維雖有較好的抗菌性能，但由於粘合劑易老化或受摩擦作用而脫落，使得在使用過程中抗菌效果大打折扣，使用周期大大較短；另一種是將抗菌粉末與紡絲液共混紡絲而獲得具有抗菌性的聚丙烯腈纖維，但由於纖維的抗菌性主要體現在抗菌物質與細菌直接接觸而發揮作用，然而該方法所製備的抗菌聚丙烯腈纖維中抗菌粉末主要分布在纖維內部，纖維表面分布較少，且抗菌粉末難以在固態纖維內部遷移，抗菌粉末的有效使用率較低。
由上可知，提高抗菌粉末的有效利用率，開發具有耐久性抗菌性的抗菌聚丙烯腈纖維有著廣闊的市場前景。
技術實現要素：
為克服當前抗菌粉末有效利用率較低，耐久性抗菌性聚丙烯腈纖維開發不足的問題，本發明提供一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維。
本發明是通過以下技術實現的：
一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維，所述耐久性抗菌聚丙烯腈纖維由芯層與皮層構成，所述芯層為聚丙烯腈，所述皮層為抗菌層，該耐久性抗菌聚丙烯腈纖維製備步驟如下：
1)聚丙烯腈紡絲原液的準備：將通過溶液聚合法所製得的聚丙烯腈聚合液經過脫單體、混合、脫泡、過濾，得到聚丙烯腈紡絲原液(1)；
2)抗菌粉末準備：利用機械球磨儀將抗菌劑球磨至10000～15000目，即得抗菌粉末；
3)紡絲：聚丙烯腈紡絲原液(1)由噴絲板(2)擠出，進入紡絲甬道(5)，攜帶有抗菌粉末的熱空氣由入風口(4)、多孔板(3)吹入紡絲甬道(5)，由出風口(6)吹出，在熱空氣流動過程中，抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲原液(1)表面；隨後，表面粘附有抗菌粉末的聚丙烯腈紡絲原液(1)被引入凝固浴(7)中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原絲；
4)清洗與收集：抗菌聚丙烯腈原絲經導絲輥(8)引入清水浴(9)水洗、乾燥輥筒(10)乾燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纖維(11)。
傳統的聚丙烯腈紡絲工藝為溼法紡絲，即聚丙烯腈紡絲原液由噴絲板直接進入凝固浴中進行固化成絲。有別於傳統的聚丙烯腈溼法紡絲過程，本發明在噴絲板與凝固浴中間特別增加了紡絲甬道，其長度為25～35釐米，紡絲通道上配置入風口與出風口，在該紡絲甬道區域可以完成聚丙烯腈的抗菌功能改性。
有別於傳統的抗菌粉末直接加入紡絲液的方法，本發明利用熱空氣的攜帶作用，將抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲液的表面，在與表層聚丙烯腈紡絲液的共混下，使抗菌粉末均勻分布在聚丙烯腈紡絲液的表層，經凝固浴的固化所得抗菌聚丙烯腈纖維為皮芯結構，芯層與普通聚丙烯腈纖維基礎一致，而皮層則為抗菌層。與傳統的抗菌粉末與紡絲液共混紡絲製得聚丙烯腈纖維材料相比，本發明可使用較少的抗菌粉末量，並起到較好的抗菌效果。
本發明所製得的聚丙烯腈纖維的機械性能與普通聚丙烯腈纖維相似，抗菌粉末在聚丙烯腈纖維表面分布較均勻，其厚度主要取決於熱空氣中抗菌粉末的濃度及氣流速度，較高抗菌粉末濃度、通氣量則有助於取得更好抗菌效果的聚丙烯腈纖維。
優選地，所述紡絲甬道(5)的長度為25～35釐米。
優選地，所述熱空氣的溫度為60～70℃，通氣量為0.5～1.5m3/min。
優選地，熱空氣中抗菌粉末的濃度為200～1000mg/l。
優選地，所述抗菌劑為銀離子抗菌劑、銅離子抗菌劑、鎳離子抗菌劑、鋅離子抗菌劑和鉛離子抗菌劑中的一種或幾種。
優選地，所述凝固浴(7)為100～110g/l硫氫酸鈉水溶液，溫度為6～15℃。
優選地，所述聚丙烯腈紡絲原液(1)包括如下組成：聚丙烯腈13～15重量份，硫氫酸鈉40～45重量份，去離子水40～47重量份。
優選地，所述聚丙烯腈的數均分子量為80000～120000。
優選地，所述聚丙烯腈紡絲原液(1)的溫度為36～38℃。
傳統上聚丙烯腈紡絲原液中聚丙烯腈的數均分子量一般控制在50000～100000，在本發明中，發明人所採用的聚丙烯腈的數均分子量為80000～120000。數均分子量的提高利於提高了紡絲液的粘度，紡絲液粘度的提高有利於抗菌粉末準備在紡絲液表面的粘附與表層的固定。
本發明的有益效果在於：利用熱空氣的攜帶作用，將抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲液的表面，在與表層聚丙烯腈紡絲液的共混下，使抗菌粉末均勻分布在聚丙烯腈紡絲液的表層，所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維具有較好的抗菌牢度、抗菌效果，使用周期較長的特點。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程圖。
圖中，1-聚丙烯腈紡絲原液，2-噴絲板，3-多孔板，4-入風口，5-紡絲甬道，6-出風口，7-凝固浴，8-導絲輥，9-清水浴，10-乾燥輥筒，11-耐久性抗菌聚丙烯腈纖維。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
實施例1
一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維由芯層與皮層構成，芯層為聚丙烯腈，皮層為抗菌層，結合圖1，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維製備步驟說明如下：
1)聚丙烯腈紡絲原液的準備：將通過溶液聚合法所製得的聚丙烯腈聚合液經過脫單體、混合、脫泡、過濾，得到聚丙烯腈紡絲原液1；該聚丙烯腈紡絲原液1包括如下組成：聚丙烯腈(數均分子量約為80000)13kg，硫氫酸鈉40kg，去離子水47kg；聚丙烯腈紡絲原液1的溫度為36℃；
2)抗菌粉末準備：利用機械球磨儀將1kg銀離子抗菌劑(市售)球磨至10000目，即得銀離子抗菌粉末；
3)紡絲：聚丙烯腈紡絲原液1由噴絲板2擠出，進入紡絲甬道5，攜帶有銀離子抗菌粉末的熱空氣由入風口4、多孔板3進入長度為25釐米的紡絲甬道5，由出風口6吹出，吹入紡絲甬道5的熱空氣的溫度為60℃，通氣量為0.5m3/min，熱空氣中銀離子抗菌粉末的濃度為200mg/l；在熱空氣流動過程中，銀離子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲原液1表面；隨後，表面粘附有銀離子抗菌粉末的聚丙烯腈紡絲原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原絲；凝固浴7為100g/l硫氫酸鈉水溶液，溫度為6℃；
4)清洗與收集：抗菌聚丙烯腈原絲經導絲輥8引入清水浴9水洗、乾燥輥筒10乾燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纖維11。
根據gb/t20944-2007《紡織品抗菌性能的評價》標準就耐久性抗菌聚丙烯腈纖維對格蘭氏陰性菌與格蘭氏陽性菌的抗菌能力測試，本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
採用gb/t3921-2008《紡織品色牢度耐皂洗色牢度》對耐久性抗菌聚丙烯腈纖維進行標準洗滌5次後，測得耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
由以上數據可知本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維具有良好的抗菌性以及持久性。
實施例2
一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維由芯層與皮層構成，芯層為聚丙烯腈，皮層為抗菌層，結合圖1，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維製備步驟說明如下：
1)聚丙烯腈紡絲原液的準備：將通過溶液聚合法所製得的聚丙烯腈聚合液經過脫單體、混合、脫泡、過濾，得到聚丙烯腈紡絲原液1；該聚丙烯腈紡絲原液1包括如下組成：聚丙烯腈(數均分子量約為120000)15kg，硫氫酸鈉45kg，去離子水40kg；聚丙烯腈紡絲原液1的溫度為38℃；
2)抗菌粉末準備：利用機械球磨儀將1kg鎳離子抗菌劑(市售)球磨至15000目，即得鎳離子抗菌粉末；
3)紡絲：聚丙烯腈紡絲原液1由噴絲板2擠出，進入紡絲甬道5，攜帶有鎳離子抗菌粉末的熱空氣由入風口4、多孔板3進入長度為35釐米的紡絲甬道5，由出風口6吹出，吹入紡絲甬道5的熱空氣的溫度為70℃，通氣量為1.5m3/min，熱空氣中鎳離子抗菌粉末的濃度為1000mg/l；在熱空氣流動過程中，鎳離子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲原液1表面；隨後，表面粘附有鎳離子抗菌粉末的聚丙烯腈紡絲原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原絲；凝固浴7為110g/l硫氫酸鈉水溶液，溫度為15℃；
4)清洗與收集：抗菌聚丙烯腈原絲經導絲輥8引入清水浴9水洗、乾燥輥筒10乾燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纖維11。
根據gb/t20944-2007《紡織品抗菌性能的評價》標準就耐久性抗菌聚丙烯腈纖維對格蘭氏陰性菌與格蘭氏陽性菌的抗菌能力測試，本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
採用gb/t3921-2008《紡織品色牢度耐皂洗色牢度》對耐久性抗菌聚丙烯腈纖維進行標準洗滌5次後，測得耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
由以上數據可知本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維具有良好的抗菌性以及持久性。
實施例3
一種耐久性抗菌聚丙烯腈纖維，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維由芯層與皮層構成，芯層為聚丙烯腈，皮層為抗菌層，結合圖1，耐久性抗菌聚丙烯腈纖維製備步驟說明如下：
1)聚丙烯腈紡絲原液的準備：將通過溶液聚合法所製得的聚丙烯腈聚合液經過脫單體、混合、脫泡、過濾，得到聚丙烯腈紡絲原液1；該聚丙烯腈紡絲原液1包括如下組成：聚丙烯腈(數均分子量約為100000)14kg，硫氫酸鈉43kg，去離子水43kg；聚丙烯腈紡絲原液1的溫度為37℃；
2)抗菌粉末準備：利用機械球磨儀將1kg鋅離子抗菌劑(市售)球磨至13000目，即得鋅離子抗菌粉末；
3)紡絲：聚丙烯腈紡絲原液1由噴絲板2擠出，進入紡絲甬道5，攜帶有鋅離子抗菌粉末的熱空氣由入風口4、多孔板3進入長度為30釐米的紡絲甬道5，由出風口6吹出，吹入紡絲甬道5的熱空氣的溫度為65℃，通氣量為1.0m3/min，熱空氣中鋅離子抗菌粉末的濃度為800mg/l；在熱空氣流動過程中，鋅離子抗菌粉末粘附至聚丙烯腈紡絲原液1表面；隨後，表面粘附有鋅離子抗菌粉末的聚丙烯腈紡絲原液1被引入凝固浴7中固化成型，即得抗菌聚丙烯腈原絲；凝固浴7為105g/l硫氫酸鈉水溶液，溫度為10℃；
4)清洗與收集：抗菌聚丙烯腈原絲經導絲輥8引入清水浴9水洗、乾燥輥筒10乾燥，收集得到耐久性抗菌聚丙烯腈纖維11。
根據gb/t20944-2007《紡織品抗菌性能的評價》標準就耐久性抗菌聚丙烯腈纖維對格蘭氏陰性菌與格蘭氏陽性菌的抗菌能力測試，本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
採用gb/t3921-2008《紡織品色牢度耐皂洗色牢度》對耐久性抗菌聚丙烯腈纖維進行標準洗滌5次後，測得耐久性抗菌聚丙烯腈纖維的金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9％，大腸肝菌的抑菌率為99.9％。
由以上數據可知本實施例所製得的耐久性抗菌聚丙烯腈纖維具有良好的抗菌性以及持久性。