CN105887227B - 抗菌除臭粘胶纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，属于人造长丝的制造方法技术领域。采用化学还原法，将废毛活性炭颗粒上负载纳米银离子后，将其投入到粘胶纺丝原液中，湿法纺丝得到成品抗菌防臭粘胶纤维，其中，所述的废毛活性炭颗粒是由废毛活性炭球磨形成，其比表面积≥700m2/g，成品抗菌除臭粘胶纤维中活性炭含量为0.5‑4.0%。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，属于人造长丝的制造方法技术领域。
背景技术
粘胶纤维因其吸湿性好，穿着舒适，可纺性优良，常与棉、毛或各种合成纤维混纺、交织、用于各类服装及装饰用纺织品，是一种应用较广泛的化学纤维。随着人类生活水平的提高及消费观念的改变，越来越多的人热衷保健、功能性纺织品的使用。
开发制备一种抗菌除臭的粘胶纤维，将提高粘胶产品附加值、拓展产品品种范围和应用档次。而通常抗菌或抗菌除臭粘胶纤维的加工主要有以下两种途径：
（1）将抗菌剂以微细粒或溶液加入粘胶纺丝溶液进行直播，该方法获得的抗菌纤维具有抗菌持久的优点，如中国专利CN 100462486C“具有茶叶抗菌防臭功能的粘胶纤维及其制备方法”，通过添加茶多酚、茶色素到常规湿法纺丝喷丝工艺中获得抗菌防臭的粘胶纤维；中国专利CN126269C“一种抗菌粘胶纤维及其制备方法”，通过添加天然芦荟凝胶到粘胶纤维纺丝原液中，经常规湿法粘胶纺丝工艺后获得抗菌粘胶纤维；中国专利CN 1936124B“含银抗菌粘胶纤维及其的制备方法”，通过在制胶过程中，添加纳米银胶体溶液，再经粘胶纺丝工艺后获得抗菌粘胶纤维；上述方法虽然可以获得持久的抗菌性，但制造成本较高，且容易出现纺丝原液分布不均匀的问题，纺况不佳。
（2）利用接枝或后处理技术，将抗菌剂、分散剂、粘合剂等均匀涂在粘胶长丝上，经烘干而制得抗菌粘胶长丝成品，该方法存在抗洗牢度差，抗菌耐久性较差的缺陷。
纳米银具有超强的杀菌作用，抗菌持久、安全无毒副作用，耐高温，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，且不会产生耐药性的优点。
废毛活性炭是以废弃毛纤维为原料经炭化活化过程烧制而成，呈现高度贯穿、活化微孔明显、且稳定的网络状结构，比表面积大，拥有较强的吸附能力，具有导电和阻隔电磁波辐射的能力，由于废毛活性炭主要来源于动物毛发，含有众多人体所需的各类金属微量元素。大量的废弃毛纤维都是直接丢弃了，在现有技术中并未进行回收再利用，因而也就无法发挥其抗菌性、导电性等作用。
基于此，做出本申请。
发明内容
为了克服现有废弃毛纤维和抗菌粘胶纤维所存在的上述缺陷，制备一种含负载纳米银离子废毛活性炭的抗菌除臭粘胶纤维将充分发挥纳米银离子及活性炭的功能，使得粘胶纤维具有持久抗菌除臭功效；采用该法将获得的粘胶纤维具有持久抗菌除臭功能，对人体安全无毒副作用，并且纤维力学性能良好，能很好地开发各类纱线及其面料产品。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1） 将比表面应大于500m2·g-1的废毛活性炭研磨制备成废毛活性炭颗粒；
（2）利用化学还原法将在废毛活性炭颗粒上负载平均粒径为5nm～75nm的纳米银离子；
（3）将负载纳米银离子的废毛颗粒活性炭加入粘胶纺丝原液中，并按常规的湿法纺丝喷丝工艺成型，从而获得含负载纳米银离子废毛活性炭的抗菌除臭粘胶纤维。
按上述方案，步骤（1）中微纳米超细废毛活性炭粉末由空气气氛中行星式高能球磨机研磨获得，粒径控制小于450nm。
按上述方案，步骤（1）中所述研磨过程需向废毛活性炭中加入小分子无机聚合物或无机电解质分散剂（如硅酸钠、铝酸钠、柠檬酸铵、三聚磷酸钾、焦磷酸钾、2-磷酸丁烷-1,2,4三羟酸等）配成球磨原料，要求分散剂占废毛活性炭的用量控制在1%～18%，后将球磨原料按球料比5：1到16：1装入钢罐中进行研磨。
按上述方案，步骤（2）中所述化学还原法将微纳米废毛颗粒活性炭负载纳米银粒子的过程为：首先将废毛活性炭加入硝酸银或高氯酸银或配制络合银离子溶液中，以银为基准计算，银与废毛活性炭的质量比为0.05‰～3.5‰；然后向溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮、丁二酸二甲酯、聚乙烯醇、柠檬酸钠、明胶、甲壳素等分散剂，再添加葡萄糖、水合肼、硼氢化钠、次亚磷酸钠、氨水、双氧水等作还原剂还原银化合物，从而在废毛活性炭上沉积获得平均粒径为5nm～75nm的纳米银离子。
按上述方案，步骤（3）中所述含废毛活性炭的除臭粘胶粘胶纤维中活性炭含量控制在0.5%-4.0%。
按上述方案，步骤（3）中所述含废毛活性炭的除臭粘胶粘胶纤维的干强≥2.02cN/dtex 、湿强≥1.12cN/dtex、断裂伸长率≥15%；对氨气的除臭率为82%～90%、对酸臭的除臭率达到92%～98%；对大肠杆菌的抗菌率≥89.5% 金黄色葡萄球菌≥87.3%。
与常规的抗菌粘胶纤维制备相比，本发明的工作原理及有益效果如下：
（1）利用负载有银离子的废毛活性炭颗粒添加到粘胶原液中，可使粘胶粘胶纤维具有除臭功效，同时吸湿透气性进一步得以增强。以废毛活性炭球磨形成的废毛活性炭颗粒富含活性炭，其表面均匀稳定的沉积有大量的银离子，这种负载有银离子的废毛活性炭颗粒形成均匀且粒径较小的复合颗粒，在纺丝的过程中活性炭和银都加载在成品纤维的内部结构中，在赋予成品纤维抗菌、除臭的同时，这些颗粒的存在在纤维内部形成一定的毛细孔，从而增强了成品纤维的吸湿透气性，粘胶纤维的整体抗菌能力与纤维的综合性能得到提高。
（2）分散性好，纺况良好。本申请中，废毛活性炭颗粒的粒径在450nm以下，其比表面积≥700m2/g，将其投入银离子溶液中进行化学还原时，银离子可以均匀稳定的沉积在其颗粒表面，从而形成均匀且粒径较小的复合颗粒，该复合颗粒的比表面积仍然较大，其与粘胶纺丝原液具有很好的相容性，避免了因粒径过大、质量不匀所引起的纺况不佳，且比传统添加银颗粒粉末具有更细的粒径、更强的抗菌能力和更高的分散能力，同时，在与纺丝原液一道添加到粘胶纺丝工艺中，进行二次分散，进一步提高了银离子在粘胶纤维中的分散程度，提高了分散程度，添加了复合颗粒的纺丝原液质量均一、稳定，纺况良好。
（3）产品加工工艺过程简单、适合于批量工业化生产。本申请的工序大致可分为三步：废毛活性炭球磨形成废毛活性炭颗粒，废毛活性炭颗粒经化学还原反应负载银离子形成复合颗粒，复合颗粒再添加到粘胶纺丝原液中进行湿法纺丝即可形成成品，整个过程中，加工工艺简单，各添加物的添加状态以及添加比可控性好，因此即可适用于小批量生产，也可适用于批量工业化生产。
具体实施方式
实施例1
利用空气气氛中行星式高能球磨机对柠檬酸铵（添加质量比为10%）和比表面应为527m2·g-1的废毛活性炭（添加质量比为90%）构成的球磨原料进行研磨，控制球料比为12:1，从而获得小于430nm的微纳米超细的废毛活性炭颗粒；然后将微纳米超细的废毛活性炭颗粒加入高氯酸银溶液中，以银为基准计算，银与废毛活性炭颗粒的质量比为0.5‰；然后向溶液中加入柠檬酸钠作为分散剂，再添加次亚磷酸钠作还原剂还原银化合物，从而在废毛活性炭颗粒上沉积并获得平均粒径为35nm的纳米银离子；最后将负载纳米银离子的废毛活性炭颗粒加入粘胶纺丝原液中，并按常规的湿法纺丝喷丝工艺成型，从而获得含2%负载纳米银离子废毛活性炭的抗菌除臭粘胶纤维。
本实施例所制备的抗菌除臭粘胶纤维的干强≥1.93cN/dtex，湿强≥1.01cN/dtex，断裂伸长率≥12%；对氨气的除臭率为82.8%，对酸臭的除臭率达到92.05%；对大肠杆菌的抗菌率≥90.2%，金黄色葡萄球菌≥88.2%。
实施例2
利用空气气氛中行星式高能球磨机对焦磷酸钾（添加质量比为13%）和比表面应为737m2·g-1的废毛活性炭（添加质量比为87%）构成的球磨原料进行研磨，控制球料比为15:1，从而获得小于380nm的微纳米超细的废毛活性炭颗粒；然后将微纳米超细的废毛活性炭颗粒加入硝酸银溶液中，以银为基准计算，银与废毛活性炭颗粒的质量比为1.5‰；然后向溶液中加入聚乙烯醇作为分散剂，再添加聚乙烯吡咯烷酮作还原剂还原银化合物，从而在废毛活性炭颗粒上沉积获得平均粒径为27nm的纳米银离子；最后将负载纳米银离子的废毛颗粒活性炭颗粒加入粘胶纺丝原液中，并按常规的湿法纺丝喷丝工艺成型，从而获得含2.2%负载纳米银离子废毛活性炭的抗菌除臭粘胶纤维。
本实施例所制备抗菌除臭粘胶纤维的干强≥2.02cN/dtex，湿强≥1.11cN/dtex，断裂伸长率≥13%；对氨气的除臭率为86.4%，对酸臭的除臭率达到95.9%；对大肠杆菌的抗菌率≥92.5%，金黄色葡萄球菌≥90.2%。
实施例3
利用空气气氛中行星式高能球磨机对铝酸钠（添加质量比为15%）和比表面应为900m2·g-1的废毛活性炭（添加质量比为85%）构成的球磨原料进行研磨，控制球料比为15:1，从而获得小于375nm的微纳米超细的废毛活性炭颗粒；然后将微纳米超细的废毛活性炭颗粒加入配制的络合银离子溶液中，以银为基准计算，银与废毛活性炭颗粒的质量比为2‰；然后向溶液中加入丁二酸二甲酯分散剂，再添加葡萄糖作还原剂还原银化合物，从而在废毛活性炭颗粒上沉积获得平均粒径为25nm的纳米银离子；最后将负载纳米银离子的废毛活性炭颗粒加入粘胶纺丝原液中，并按常规的湿法纺丝喷丝工艺成型，从而获得含1.9%负载纳米银离子废毛活性炭的抗菌除臭粘胶纤维。
本实施例所制备的抗菌除臭粘胶纤维的干强≥2.12cN/dtex，湿强≥1.14cN/dtex，断裂伸长率≥14%；对氨气的除臭率为87.3%，对酸臭的除臭率达到96.7%；对大肠杆菌的抗菌率≥93.5%，金黄色葡萄球菌≥91.8%。。
以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
Claims (9)
1.抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：采用化学还原法，将废毛活性炭颗粒上负载纳米银离子后，将其投入到粘胶纺丝原液中，湿法纺丝得到成品抗菌防臭粘胶纤维，其中，所述的废毛活性炭颗粒是由废毛活性炭球磨形成，其比表面积≥700 m2/g ，成品抗菌除臭粘胶纤维中活性炭含量为0.5-4.0%；所述的化学还原法具体是指：将废毛活性炭颗粒添加到银离子溶液中，待加入分散剂二后，再加入还原剂进行还原反应，从而在废毛活性炭颗粒表面沉积银离子，银离子的平均粒径为5-75nm。
2.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述废毛活性炭的比表面积≥500 m2/g 。
3.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的球磨是指：以废毛活性炭为原料，无机聚合物或无机电解质为分散剂一，分散剂一添加量为废毛活性炭质量的1～18%；将废毛活性炭和分散剂一按球料比（5-16）：1研磨，即得废毛活性炭颗粒。
4.如权利要求3所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的分散剂一为硅酸钠、铝酸钠、柠檬酸铵、三聚磷酸钾、焦磷酸钾、2-磷酸丁烷-1,2,4三羟酸中的任一种或多种的组合。
5.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的分散剂二为聚乙烯吡咯烷酮、丁二酸二甲酯、聚乙烯醇、柠檬酸钠、明胶、甲壳素中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为葡萄糖、水合肼、硼氢化钠、次亚磷酸钠、氨水、双氧水中的一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的银离子相对废毛活性炭颗粒的添加量为0.05-3.5%。
8.如权利要求1所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述的银离子溶液为硝酸银溶液、高氯酸银溶液或络合银离子溶液。
9.如权利要求1-8任一项所述的抗菌除臭粘胶纤维的制备方法，其特征在于：所述抗菌除臭粘胶纤维的干强≥2.02cN/dtex，湿强≥1.12cN/dtex，断裂伸长率≥15%；对氨气的除臭率为82%～90%，对酸臭的除臭率达到92%～98%；对大肠杆菌的抗菌率≥89.5%，金黄色葡萄球菌≥87.3%。
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