CN108395680A - 一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布 - Google Patents

一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，它属于高技术功能性复合材料领域。所述台布是由按比例共混聚酯抗菌母料的涤纶树脂，经过常规的预结晶、干燥后，熔纺，制备抗菌涤纶纤维，再织造，或和棉、麻及其他化学纤维混纺交织而成抗菌织物。抗菌织物经过印染整理制备具有抗菌功能的台布。本发明可以使纳米Cu/C复合材料得到充分有效的分散；防止其因为“团聚”而失效、保持抗菌效果的持久性、使纳米Cu/C复合材料得以能够在涤纶树脂中有效应用。本发明的台布具有广谱抗菌、高效、持久，耐洗涤、对人体无毒无害、环保等的特点。

Description

一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布
技术领域
本发明属于高技术功能性复合材料领域，具体涉及一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布。
背景技术
台布，是覆盖于台、桌面上用以防污或增加美观的物品。因为习惯性的是覆盖于桌子上的，所以也称桌布。由于国内外使用习惯及桌子的规格，形状不同，名称各异，有方台套、圆台套、茶台套、餐台套等，主要用于陈设、宴会、用餐，一般适用于宾馆，茶馆等高雅的地方。
台布的使用属性，在潮湿、营养和合适的温度下，使其极易导致微生物的滋生和繁殖。故其抗菌处理不可忽视。目前，台布的抗菌性主要是通过后整理方法实现。借助硅氧烷季铵盐类，有机卤素类和壳聚糖类等对棉织物进行后整理，即可一定程度赋予台布的抗菌能力(鹿桂乾等，“反应性高分子抗菌剂的合成及对棉织物的抗菌整理”，《离子交换与吸附》,2010,26，289-299)。
然而，这些使用单一材料进行后整理制备的抗菌台布，抗菌效果持久性较差，抗菌剂的脱落还会对环境造成一定污染。采用不同抗菌母料对纺织品进行处理，可相互取长补短，避免单一抗菌母料使用时的不足，目前该途径是获得优良抗菌织物的新颖方法之一。例如，来水利等采用纳米Ag/HACC复合抗菌剂对棉织物进行了整理(来水利等，“纳米Ag/HACC复合抗菌整理”，《印染》，2010,5-35-37)；赵晓燕等采用低温磁控溅射技术，借助稀土/TiO2复合抗菌剂对非织造布进行了处理(赵晓燕等，“磁控溅射制备稀土激活TiO2复合抗菌非织造布”，《纺织学报》2008,29,39-43)。上述物理方法虽可使台布获得良好的抗菌性，但长久抗菌能力仍需要进一步探索。
专利CN 102499260 A公开了一种纳米Cu/C复合材料，其对大肠杆菌、金色葡萄球菌、白色念球菌和双极霉属真菌等其他真菌都有抑菌或杀菌作用。但是由于应用上的技术问题，至今未见有在高分子聚合物材料中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布。这种包含有纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布具备有持久、高效、广谱抗菌、对人体无毒无害、于人体接触不会引起过敏或损伤的、环境友好、生态友好、的优势。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，所述台布是通过按比例共混聚酯抗菌母料的涤纶树脂，经过常规的预结晶、干燥后，熔纺，制备抗菌涤纶纤维，再织造，或和棉、麻及其他化学纤维混纺交织而成抗菌织物；抗菌织物经过印染整理制备具有抗菌功能的台布；其中聚酯抗菌母料是以聚酯树脂共混纳米Cu/C复合材料、微纳级无机粉体、助剂等经过塑化、混炼、挤出、拉条、冷却、造粒制成；所述聚酯抗菌母料的原料按重量份计算包括以下组分：聚酯树脂36～88份、纳米Cu/C复合材料5～20份、无机粉体5～25份、表面修饰剂0.6～3份、分散剂1～5份、抗氧剂0.2～2份、润滑剂0.3～4份与稳定剂0～5份。
在本技术方案中，纳米Cu/C复合材料，在通常环境中可以长时间保持金属铜的化学状态，在氧化条件下，纳米铜颗粒会形成铜-氧化亚铜(1价铜)的平衡体系，不会生成二价铜。当遇到还原环境时(许多细菌生长会产生还原环境)，铜-氧化亚铜体系中的氧化亚铜又可以还原成为零价铜。这样的“铜-氧化亚铜-铜”的循环氧化-还原反应会涉及到不断的电子交换，正是这些电子的交换反应会对微生物细胞的生长产生干扰，进而抑制、破坏细胞的生长，起到抗菌和杀菌的作用，再加上由于氧化亚铜不溶于水，避免了纳米铜颗粒在水中的溶解，不仅防止了铜离子对环境的污染，也保证了铜纳米颗粒的耐用性。
在本技术方案中，可以使纳米Cu/C复合材料得到充分有效的分散；防止其因为“团聚”而失效、保持抗菌效果的持久性、使纳米Cu/C复合材料得以能够在涤纶树脂中有效应用。本发明的这种聚酯抗菌母料可以在台布的抗菌、抑菌和防腐中得到应用。
作为优选，所述聚酯抗菌母料中的聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种。
作为优选，所述聚酯抗菌母料中的纳米Cu/C复合材料的粒径是10～50nm。
作为优选，所述的聚酯抗菌母料中的无机粉体为纳米级或亚微米级；所述的无机粉体为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或几种的复配物。
作为优选，所述的聚酯抗菌母料中的表面修饰剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛酸酯偶联剂中的一种或几种的复配物。
作为优选，所述的聚酯抗菌母料中的分散剂为低分子量的聚乙烯、低分子量的聚丙烯、低分子量的乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种的复配物。
作为优选，所述的聚酯抗菌母料中的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配物。
作为优选，所述的聚酯抗菌母料中的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺、高分子量聚硅氧烷、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙等的一种或几种的复配物；所述的稳定剂为磷酸三甲苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯中的一种或几种的复配物。
作为优选，所述聚酯抗菌母料的制备方法包括以下步骤：
(1)纳米Cu/C复合材料和无机粉体的表面修饰处理：称取纳米Cu/C复合材料和无机粉体，置于带有夹套加热装置的高速混合机中，启动搅拌，升高温度至100～110℃，然后加入表面修饰剂，高速运转5～30分钟；测试活化度，达到100％，即可；
(2)纳米Cu/C复合材料和无机粉体预分散处理：将步骤(1)表面修饰后的纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于捏合机中，加入分散剂，加热至110～130℃，进行预分散处理，时间2～10分钟；
(3)将所述的聚酯树脂按照常规方法进行干燥处理；
(4)混练、造粒：将步骤(2)得到的预分散后纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于带有夹套加热装置的高速混合机中，加入步骤(3)干燥处理后的聚酯树脂和剩余的原料，启动搅拌，混合2～10分钟，然后喂入双螺杆挤出机，进行塑化、混炼、挤出、拉条、冷却、造粒；所述双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆转速：200～500转/分钟。
作为优选，所述台布的生产工艺包括以下步骤：
将制备好的聚酯抗菌母料，按照5～20％的比例和涤纶树脂共混，按照常规工艺预结晶、干燥后，熔纺制备涤纶抗菌纤维。以涤纶抗菌纤维织造，或者和棉、麻、及其他化学纤维混纺、机织，得到坯布，将坯布通过印染整理后，根据需要制作成为抗菌台布。将得到的台布，按规格进行裁剪、捆束、包装、入库。
本发明具有以下有益效果：
(1)使纳米Cu/C复合材料在整个制备过程中，保持其化学性质的稳定，而不会减效或失效；
(2)使纳米Cu/C复合材料在整个制备过程中，得到充分的分散效果；
(3)在材料内部形成微观状态下的微孔或者空穴，借此形成毛细管似的通道，使纳米Cu/C复合材料在材料的内部比较容易地迁移到材料表面，而保持其高效持久的抗菌作用；
(4)采用本发明配方制成的台布具备有持久、高效、广谱抗菌、对人体无毒无害、于人体接触不会引起过敏或损伤的、环境友好、生态友好的优势。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布的制备：
步骤1：聚酯抗菌母料的制备：
原料包括以下按重量份计算的组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)62份、纳米Cu/C复合材料15份、无机粉体15份、表面修饰剂1.3份、分散剂4份、抗氧剂0.8份、润滑剂1.2份、稳定剂0.7份。
PBT树脂，是纤维级的PBT树脂；
纳米Cu/C复合材料的粒径为10～50nm的市售产品。
无机粉体是3000目碳酸钙粉体。
无机粉体的表面修饰剂是铝酸酯偶联剂和钛酸酯按照质量比1：1的复配物。
分散剂为低分子量的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)按照质量比1：1的复配物。
润滑剂是N，N-乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
稳定剂是磷酸三甲苯酯(TCP)。
聚酯抗菌母料制备的步骤：
a)纳米Cu/C复合材料和无机粉体的表面修饰处理：称取纳米Cu/C复合材料和无机粉体，置于带有夹套加热装置的高速混合机中，启动搅拌，升高温度至100℃，然后加入表面修饰剂，高速运转5分钟；测试活化度，达到100％，即可；
B)纳米Cu/C复合材料和无机粉体预分散处理：将步骤(1)表面修饰后的纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于捏合机中，加入分散剂，加热至110℃，进行预分散处理，时间2分钟；
C)将所述的PBT树脂按照常规方法进行干燥处理；
D)混练、造粒：将所述预分散后纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于带有夹套加热装置的高速混合机中，加入所述干燥处理后的PBT树脂和剩余几种物料，启动搅拌，混合2分钟，然后，喂入双螺杆挤出机，进行塑化、混炼、挤出、拉条、冷却、造粒；所述双螺杆挤出机的设备和工艺条件为：
SHJ36同向双螺杆混炼挤出机
螺杆长径比L/D:40：1
料筒温度控制：
控制区间 1区 2区 3区 4区 5区 6区 7区 机头
温度℃ 150 200 220 225 225 225 220 230
螺杆转速：300～500转/分钟。
步骤2：将制备好的聚酯抗菌母料，按照5～20％的比例和涤纶树脂共混，按照常规工艺预结晶、干燥后，熔纺制备涤纶抗菌纤维。以涤纶抗菌纤维织造，或者和棉、麻、及其他化学纤维混纺、机织，得到坯布，将坯布通过印染整理后，根据需要制作成为抗菌台布。将得到的台布，按规格进行裁剪、捆束、包装、入库。
抗菌效果测试：按照《GBT 21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法》测试结果如下：
实施例2
一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，
步骤1：聚酯抗菌母料的制备：
原料包括以下按重量份计算的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂88份、纳米Cu/C复合材料20份、无机粉体25份、表面修饰剂0.6份、分散剂1份、抗氧剂2份、润滑剂4份，稳定剂5份。
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂是市售的；
纳米Cu/C复合材料：其粒径为10～50nm的市售产品。
无机粉体是2500目碳酸钙粉体与3000目滑石粉的混合物，其质量比为1:2。
无机粉体的表面修饰剂是质量比为2:1的KH560硅烷偶联剂与铝钛酸酯的混合物。
分散剂为质量比为2：3低分子量的聚丙烯与低分子量的乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物。
抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)按照质量比2：1的复配物。
润滑剂是质量比为1:1:3:2的N，N-乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸酰胺与芥酸酰胺的复配物。
稳定剂为质量比为1:1.5的亚磷酸三苯酯与磷酸三苯酯的复配物。
聚酯抗菌母料制备的步骤：
a)：纳米Cu/C复合材料和无机粉体的表面修饰处理：称取纳米Cu/C复合材料和无机粉体，置于带有夹套加热装置的高速混合机中，启动搅拌，升高温度至110℃，然后加入表面修饰剂，高速运转30分钟；测试活化度，达到100％，即可；
b)：纳米Cu/C复合材料和无机粉体预分散处理：将步骤(1)表面修饰后的纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于捏合机中，加入分散剂，加热至130℃，进行预分散处理，时间10分钟；
c)：将所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂按照常规方法进行干燥处理；
d)：混练、造粒：将所述预分散后纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于带有夹套加热装置的高速混合机中，加入所述干燥处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和剩余物料，启动搅拌，混合10分钟，然后，喂入双螺杆挤出机，进行塑化、混炼、挤出、拉条、冷却、造粒；所述双螺杆挤出机的设备和工艺条件为：SHJ36同向双螺杆混炼挤出机
螺杆长径比L/D:40：1
料筒温度控制：
控制区间 1区 2区 3区 4区 5区 6区 7区 机头
温度℃ 240 275 280 285 280 278 275 280
螺杆转速：300～500转/分钟。
步骤2：将制备好的聚酯抗菌母料，按照5～20％的比例和涤纶树脂共混，按照常规工艺预结晶、干燥后，熔纺制备涤纶抗菌纤维。以涤纶抗菌纤维织造，或者和棉、麻、及其他化学纤维混纺、机织，得到坯布，将坯布通过印染整理后，根据需要制作成为抗菌台布。将得到的台布，按规格进行裁剪、捆束、包装、入抗菌效果测试：按照《GBT 21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法》测试结果如下：
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，所述台布的织物是由按比例共混聚酯抗菌母料的涤纶树脂，通过常规预结晶、干燥后，熔纺制备的抗菌涤纶纤维织造，或由抗菌涤纶纤维和棉、麻及其他化学纤维混纺交织而成抗菌织物；抗菌织物经过印染整理制备具有抗菌功能的台布；所述聚酯抗菌母料是按重量份计算包括以下组分：纳米Cu/C复合材料5～20份、聚酯树脂36～88份、无机粉体5～25份、表面修饰剂0.6～3份、分散剂1～5份、抗氧剂0.2～2份、润滑剂0.3～4份与稳定剂0～5份。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述的抗菌涤纶纤维条中基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料加入到涤纶树脂中的比例是5～20％。
3.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的纳米Cu/C复合材料的粒径是10～50nm；所述聚酯抗菌母料中的的无机粉体为纳米级或亚微米级的碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或几种的复配物。
5.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的的表面修饰剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛酸酯偶联剂中的一种或几种的复配物。
6.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的的分散剂为低分子量的聚乙烯、低分子量的聚丙烯、低分子量的乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种的复配物。
7.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配物。
8.根据权利要求1所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料中的的润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺、高分子量聚硅氧烷、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙等的一种或几种的复配物；所述聚酯抗菌母料中的的稳定剂为磷酸三甲苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯中的一种或几种的复配物。
9.根据权利要求1-8所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述聚酯抗菌母料的制备方法包括以下步骤：
(1)纳米Cu/C复合材料和无机粉体的表面修饰处理：称取纳米Cu/C复合材料和无机粉体，置于带有夹套加热装置的高速混合机中，启动搅拌，升高温度至100～110℃，然后加入表面修饰剂，高速运转5～30分钟；测试活化度，达到100％，即可；
(2)纳米Cu/C复合材料和无机粉体预分散处理：将步骤(1)表面修饰后的纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于捏合机中，加入分散剂，加热至110～130℃，进行预分散处理，时间2～10分钟；
(3)将所述的聚酯树脂按照常规方法进行干燥处理；
(4)混练、造粒：将步骤(2)得到的预分散后纳米Cu/C复合材料和无机粉体置于带有夹套加热装置的高速混合机中，加入步骤(3)干燥处理后的聚酯树脂和剩余的原料，启动搅拌，混合2～10分钟，然后喂入双螺杆挤出机，进行塑化、混炼、挤出、拉条、冷却、造粒；所述双螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆转速：200～500转/分钟。
10.根据权利要求9所述的一种基于纳米Cu/C复合材料的聚酯抗菌母料的台布，其特征在于，所述台布的生产工艺包括以下步骤：将制备好的聚酯抗菌母料，按照5～20％的比例和涤纶树脂共混，按照常规工艺预结晶、干燥后，熔纺制备涤纶抗菌纤维；以涤纶抗菌纤维织造，或者和棉、麻、及其他化学纤维混纺、机织，得到坯布，将坯布通过印染整理后，根据需要制作成为抗菌台布；将得到的台布，按规格进行裁剪、捆束、包装、入库。
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