[发明专利]一种抗菌纤维及纤维制品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用纳米技术与高聚物结合而得到的抗菌高聚物。以化学相转移方法将水性纳米银抗菌剂制备成有机相纳米银溶胶，使抗菌剂与高聚物基体具有良好的相容性。并直接以该溶胶与高聚物混合干燥后，能制备多种抗菌纤维，由此纤维制备的纤维制品具有持久的抗菌作用。

背景技术

目前，合成纤维制品在人们的日常生活和工农业生产中占有十分重要的地位。为使合成纤维制品得到更广泛的应用，人们常在制备纤维中添加抗菌剂，从而获得抗菌纤维。抗菌纤维中使用的抗菌剂可归为无机类、有机类和天然类。有机类抗菌剂存在毒理安全差，化学稳定性差，会使微生物产生的耐药性；易迁移耐久性差，特别是耐热差，许多抗菌纤维在加工高温下抗菌成份易分解。天然类抗菌剂在高温下易炭化分解，应用范围窄，抗菌效果差。无机抗菌剂通过将无机抗菌材料固有的稳定性和抗菌成分的高效性、广谱性相结合，成功地克服了以上缺点。

无机纳米材料的制备是当前材料研究的一个热点，特别是纳米银制备技术在加速发展，方法多种多样。按实施状态可分为乳液法、溶液法、气相法，按反应条件分为还原法、光照法、超声法、水热法、电解法以及最近采用Y射线辐射法，上述方法各具特点。其中化学还原法因为所需实验条件简单，易于控制而得到普遍应用。但这一方法的合成通常应用于水相，因为水能溶解许多金属盐以及不同类型的表面活性剂和多种聚合物，并可通调整溶液中各组分之间的浓度比来控制粒子的尺寸和形状，并使其处于稳定状态。水溶液中的纳米银粒子要获得广泛应用，一般需要借助无机载体(玻璃粉、磷酸锆盐、沸石、硅藻土、碳纤维等)及有机载体(棉及粘胶纤维等)，将所含纳米银载体磨成干燥粉体，用于各类抗菌制品是当前最主要的工艺方法。此法工艺复杂、能耗高，获得纳米银产品粒度大、易团聚，其载体粒径经过超微粉碎后一般为1微米左右。添加该粉体在生产过程中容易堵塞喷丝孔，造成纺丝断头率高、后加工拉伸性能差、成品强度低等问题。而减少粉体添加又影响了纤维的抗菌效果，在成品生产中无法达到使用要求。

因此，研究开发一种以无机纳米抗菌成分的纤维，以拓展纤维的应用范围，是人们所十分期望的。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现状而提供一种抗菌纤维制备方法，以制备具有高效持久抗菌件熊的纳米抗菌纤维，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案，其特征在于，所述方法为：

本方法依据聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在水中溶解度随温度升高而降低，在有机相中温度升高而增加的特性，建立了将PVP保护的纳米银离子从水相转移到油相的简单而有效相转移技术。它与传统的纳米粒子相转移技术完全不同的方法，该法利用化学还原法先于水溶液中制备粒度均匀含分散剂PVP表面活性剂的纳米银粒子水溶液，然后向纳米水溶胶中加入适量正丁醇，在搅拌条件下升温至85℃，即可使金属纳米银粒子从水相转移至有机相，纳米银粒子不仅相转移效率高，而且在油相分散性好，无团聚发生。

以化学相转移方法将水性纳米银抗菌剂制备成有机相纳米银溶胶，使抗菌剂与纤维基体具有良好的相容性。并直接以该溶胶与纤维制品的高聚合物混合干燥后，制得一种抗菌高聚合物，所获得的抗菌高聚合物具有通用性强，分散性好，工艺简单，加工性、耐温性好和无环境污染等特点。经过纺丝或熔喷的加工方式可将该抗菌高聚合物直接制备抗菌纤维，所获得的纤维具有抗菌长效快速的优异性能。

该方法具体包含下列步骤：

(1)纳米银水溶胶的制备：

在搅拌下将NaOH溶液加入AgNO₃溶液中产生沉淀。再将氨水加入使沉淀溶解，在搅拌下加入葡萄糖溶液，成为纳米银溶液，在纳米银水溶液中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合搅拌后制得纳米银水溶胶。

反应机理如下：

2AgNO₃+2NaOH→2AgOH+2NaNO₃

2AgOH→Ag₂O+H₂O

Ag₂O+4NH₄OH→2Ag(NH₃)OH+3H₂O

2Ag(NH₃)₂OH+C₆H₁₂O₆→2Ag+C₆H₁₂O₇+2NH₃+H₂O

(2)纳米银粒子的相转移