[发明专利]一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于抗菌纤维的制备领域，特别一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维及其制备方法。

背景技术

当今社会极端环境、环境污染等生态大环境严重恶化，密闭空间等特殊生存微环境导致人们对功能防护纺织品的迫切需求。目前制备纺织品的纤维本身不具有抗菌能力，在一定条件下回给细菌提供生存和繁殖的环境，威胁人类健康。解决纤维抗菌问题的主要方法是利用具有抗菌作用的纳米粒子与聚合物基体进行复合改性，制备具有抗菌作用的改性纤维。该纤维在使用过程中会逐步释放抗菌成分，达到抗菌的目的。目前抗菌纤维应用广泛，需求量大，但是目前技术不能有效解决功能组分添加量多、分散难、高温加工不稳定、连续化生产制成率低等难题，致使抗菌纤维不能有效的形成规模化生产，难以满足目前市场的广泛需求。

目前，实现纤维具有抗菌功能的主要方法是通过表面改性技术和共混改性技术。前者是通过抗菌组分与纤维或织物表面形成化学键的作用使抗菌组分附着在纤维或织物的表面，从而达到抗菌作用。专利CN101942759A是将纤维加入到含有硝酸银的溶液中吸附溶液中的硝酸银，在通过对吸附后的纤维进行还原得到表面附着银的抗菌纤维或织物。该方法不能形成均一稳定的抗菌涂层，且抗菌时间有限，不能达到持久抗菌。整个过程过于复杂极易对环境产生污染。后者则是将抗菌组分直接或改性后加入到聚合物中，通过螺杆挤出制备抗菌母粒，在经过熔融纺丝技术制备抗菌纤维。专利CN101440533是将纳米竹炭和纳米银为抗菌组分，以涤纶或丙纶或锦纶中的一种为载体切片，通过螺杆挤出制备抗菌纤维。但是该方法，添加量较大、抗菌组分分布不均匀，不易实现连续化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌组分添加量小且分布均匀的抗菌聚酰胺纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维，其特征在于，包括聚酰胺基体，所述的聚酰胺基体中分散有Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体。

优选地，所述的Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体的尺寸大小为200～700nm。

优选地，所述的Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体与聚酰胺基体的质量比为0.5:99.5～3:97。

优选地，所述的聚酰胺基体为聚己内酰胺、聚己二酸己二胺、聚十一内酰胺、聚十二内酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二甲酰己二胺、聚癸二酰癸二胺和聚己二酰间苯二甲胺中的一种。

本发明还提供了上述的介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于，包括：

第一步：利用发烟硫酸处理介孔磷酸锆得到表面带有磺酸基的介孔磷酸锆，将银离子化合物和二元醇搅拌超声，得到含有银离子的溶胶，将所述的表面带有磺酸基的介孔磷酸锆加入到含有银离子的溶胶中，在20～100℃下搅拌1～3h，获得银@介孔磷酸锆溶胶前驱体，在管式炉中氮气气氛下在200～550℃下加热2～5h，制备Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体；

第二步：将包括上述的Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体和聚酰胺反应单体的原料加入到聚酰胺反应器中进行原位聚合制备介孔磷酸锆-纳米银抗菌复合材料，干燥，最后经熔融纺丝法纺制成介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维。

优选地，所述的利用发烟硫酸处理介孔磷酸锆的具体步骤为：发烟硫酸的质量分数为50％～98％，反应温度为40～80℃，反应时间20～80min。

优选地，所述的表面带有磺酸基的介孔磷酸锆、银离子化合物与二元醇质量比为60～90:0.5～5:5～39.5。

优选地，所述的银离子化合物为氯化银、溴化银、碘化银、氢氧化银、硫化银和硫酸银中的一种或几种。

优选地，所述的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇和异山梨醇中的一种或几种。

优选地，所述的原位聚合反应的反应过程为220～240℃、0.5Mpa下开环1～3h，在250～280℃缩聚反应3～6h；或在50～90℃下成盐，在230～270℃、1.70Mpa氮气保护下反应2～6h。

本发明方法制备的抗菌纤维是基于常规聚酰胺聚合基础上，利用含有银的化合物作为抗菌组分前驱体，通过与二元醇形成溶胶，利用经磺化的介孔磷酸锆的孔道吸附作用和磺酸基与银离子的离子键作用，使介孔磷酸锆孔道与表面均负载银离子，经管式炉后获得Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体，加入到聚合体系中，在聚合反应过程中原位制备制备Ag@介孔磷酸锆/尼龙抗菌复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：