[发明专利]一种高效抗菌抗病毒纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种高效抗菌抗病毒纤维的制备方法，特别是涉及一种通过TiO₂负载纳米Cu制备抗菌抗病毒聚酰胺6复合纤维的制备方法。本发明的特点是首先通过原位还原法在TiO₂表面生成纳米单质Cu，然后对表面生成纳米单质Cu的TiO₂羧酸改性后经原位聚合引入聚酰胺6得到高效抗菌抗病毒聚酰胺6，以抗菌抗病毒聚酰胺6为皮层、常规聚酰胺6为芯层经复合纺丝得到抗菌抗病毒聚酰胺6复合纤维。本发明制备的聚酰胺6纤维在使用过程中不会对环境造成危害，具有高效持久的抗菌抗病毒特点。

技术领域

本发明属抗菌抗病毒纤维合成领域，涉及一种抗菌抗病毒聚酰胺6纤维的制备方法，特别是涉及一种通过TiO₂负载纳米铜制备具有较高力学性能的抗菌抗病毒聚酰胺6复合纤维的制备方法。

背景技术

聚酰胺6(PA6)是一种通常为白色半透明的热塑性材料，其结晶性强，分子主链上的酰胺键使分子间能够形成氢键，分子间作用力强，PA6具有较高的力学强度、耐磨性及耐腐蚀性，PA6及其纤维广泛应用于纺织品、工业丝及包装行业等领域。由致病菌引起的健康风险给猝不及防的人们带来一次次严峻的考验，若能提高PA6的抗菌抗病毒功能，则能将PA6的综合性能进一步提高，可更多的应用于需要抗菌抗病的场景。

PA6的抗菌改性主要是通过添加抗菌剂来实现，包括织物后整理和熔融共混挤出。织物后整理是指通过将抗菌剂附着在成型的纤维上进行抗菌改性的方法，包括浸渍、涂抹、喷洒抗菌剂等方法，织物后整理方法简便，损失较少，受其他纤维成型环节影响较小，但纤维耐洗性较差，不够环保。共混挤出是利用螺杆的剪切效应将抗菌助剂分散到PA6，后经熔融纺丝得到PA6抗菌纤维，共混挤出可以间歇生产母粒并不断调节助剂用量进行差别化生产，但由于抗菌剂仅靠螺杆挤出难以将助剂分散均匀，需要添加分散剂等避免助剂团结，可纺性较差、纤维力学性能下降明显。

抗菌剂主要分为有机与无机两类抗菌剂。有机抗菌剂主要是通过影响生物蛋白质活性来抗菌。有机抗菌剂的来源广泛高效、成本低廉、工艺简单，但是有机抗菌剂的毒性较大、耐久性较差，还会使微生物产生耐药性。无机抗菌剂主要分为金属离子抗菌剂与光催化抗菌剂。金属离子抗菌剂通过溶出重金属离子破坏细胞代谢来进行杀菌，但重金属离子经长时间溶出积累过后会对人体产生毒性。光催化抗菌剂在光照条件下产生羟基自由基和过氧自由基，两种自由基均有较强的氧化活性，会与微生物体内有机物结合进行杀菌。

纳米铜为非溶出型抗菌剂，相较于一般铜系抗菌剂，具有比表面积大、无毒、稳定的特点，纳米铜粒子通过直接与空气中水和氧气反应生成活性氧自由基起到抗菌抗病毒的作用。专利CN202110324666.2通过将石墨烯、纳米铜、微孔二氧化硅和纳米微胶囊进行混合杂化得到了纳米铜微胶囊包裹石墨烯的复合抗菌材料，然后将该材料与聚丙烯切片熔融混合挤出造粒得到了纳米铜抗菌抗病毒母粒。

由于尺寸原因纳米铜容易发生团聚，现有技术对纳米铜在纤维的抗菌方面的应用较少，TiO₂虽然抗菌性能较好，但其抗菌性能需要在有紫外线的条件下才能发挥作用，且在聚合物基体中的分散性较差，开发高效抗菌抗病毒纤维具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效抗菌抗病毒纤维的制备方法，特别是涉及一种通过TiO₂负载纳米铜制备抗菌抗病毒聚酰胺6纤维的制备方法。本发明首先通过原位还原法在TiO₂表面生成尺寸在2-10nm的纳米单质铜(Cu-TiO₂)，然后对Cu负载TiO₂羧酸改性得到羧酸改性的Cu-TiO₂(CM-Cu-TiO₂)，通过在聚酰胺6合成过程中原位引入CM-Cu-TiO₂得到抗菌抗病毒聚酰胺6，最后以抗菌抗病毒聚酰胺6为皮层、常规聚酰胺6为芯层经复合纺丝得到抗菌抗病毒聚酰胺6复合纤维。