[发明专利]一种铜系抗菌纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于抗菌聚酯纤维制备领域，特别涉及一种低添加、高功效的铜系抗菌纤维的制备方法。

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白度高、抗菌功能持久的铜系抗菌纤维的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种铜系抗菌纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：将二价铜化合物加入到乙醇碱溶液中形成Cu(OH)₂凝胶，过滤洗涤至中性，加入介孔磷酸锆，利用介孔磷酸锆孔道的吸附作用将Cu(OH)₂凝胶吸附到介孔孔道中，得到氧化铜介孔磷酸锆凝胶前驱体；

第二步：将上述氧化铜介孔磷酸锆凝胶前驱体、对苯二甲酸(PTA)、二元醇、稳定剂和催化剂按比例加入到聚酯反应器中采用原位聚合利用聚合反应热制备介孔磷酸锆纳米氧化铜/聚酯基复合抗菌母粒，将介孔磷酸锆纳米氧化铜/聚酯基复合抗菌母粒和聚合物按一定质量比在180～280℃下共混造粒，干燥，熔融纺丝获得铜系抗菌纤维。

优选地，所述的二价铜化合物为氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的至少一种。

优选地，所述的氧化铜介孔磷酸锆凝胶前驱体中介孔磷酸锆和Cu(OH)₂的质量比为90～99.5∶0.5～10。

优选地，所述的第二步中的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇和异山梨醇中的至少一种。

优选地，所述的第二步中的氧化铜介孔磷酸锆凝胶前驱体的质量分数为0.1％～10％，稳定剂的质量分数为50ppm，催化剂的质量分数为300ppm，对苯二甲酸和二元醇的摩尔比为1∶1-1.5，氧化铜介孔磷酸锆凝胶前驱体、稳定剂、催化剂、对苯二甲酸和二元醇的质量分数之和为100％。

优选地，所述的介孔磷酸锆纳米氧化铜/聚酯基复合抗菌母粒包括聚酯基体以及分散在聚酯基体中的介孔磷酸锆负载纳米氧化铜。

更优选地，所述的聚酯基体为为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸丙二酯中的一种。

更优选地，所述的分散在聚合物基体中的介孔磷酸锆负载纳米氧化铜的尺寸在100～700nm。

优选地，所述的聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、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。

优选地，所述的原位聚合的反应过程为：在180～240℃，300KPa，N₂气氛下反应2～5h，在260～285℃，低于150pa的条件下反应2～6h。

优选地，所述的铜系抗菌纤维形成的织物白度值≥60。

优选地，所述的介孔磷酸锆纳米氧化铜/聚酯基复合抗菌母粒和聚合物的质量比为3～97∶3～97。

优选地，所述的介孔磷酸锆纳米氧化铜/聚酯基复合抗菌母粒中的氧化铜由氢氧化铜转变而来，其转变温度为180～270℃。