CN110158183B - 一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差别化聚酯纤维,为解决目前铜系抗菌纤维加工过程中,可纺性较差,并带有颜色的问题,本发明提出了一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法,所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构,单丝纤度1dpf~3dpf,采用铜锌复合抗菌,有效地解决了铜抗菌纤维的可纺性及带色的问题,并且铜锌在抗菌性上,能相互弥补。
Description
技术领域
本发明涉及一种差别化聚酯纤维,具体是一种功能型双组分复合纤维及其制备方法。
背景技术
抗菌纤维是一个传统功能性产品,传统制备方法包括:(1)混入型的制法:是将含银、铜、锌离子等具有耐热性的无机抗菌剂,混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中进行纺丝而得,这类纤维抗菌、耐洗性好,易于织染加工;(2)后处理型:是将天然纤维用季铵化物或脂肪酰亚胺等有机抗菌剂浸渍处理制得,这种方法加工简便,但耐洗性略差。
银系抗菌已被广泛应用,并被人熟知,但由于银抗菌的安全性,目前在欧美市场银抗菌纤维受到限制。铜作为抗菌纤维,最大的缺点就是可纺性较差,并带有颜色,不方便做浅色面料,且抗菌性在某些菌种上偏弱。氧化锌作为抗菌材料,已被应用多年,被广泛应用护肤化妆品行业,是一种良好的生物亲和性产品。氧化锌不仅不显色,还有增白作用。采用铜锌复合抗菌的优势明显,首先可以减弱铜抗菌带色的问题;再次,铜锌抗菌可以相互弥补彼此在抗菌方面存在的弱项,能较好的平衡抗菌性。但是,针对铜锌共混纺丝,铜抗菌纤维与锌抗菌纤维本身可纺性一般,如再叠加添加,可纺性会变差,若降低添加量,则抗菌性能又会受影响。
发明内容
为解决目前铜系抗菌纤维加工过程中,可纺性较差,并带有颜色的问题,本发明提出了一种含铜双组分复合抗菌纤维及其制备方法,采用铜锌复合抗菌,有效地解决了铜抗菌纤维的可纺性及带色的问题,并且铜锌在抗菌性上,能相互弥补。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种含铜双组分复合抗菌纤维,所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构,单丝纤度1dpf~3dpf,组分A与组分B的质量比例为1∶1,其中组分A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成,组分B为高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成。
本发明采用并列型双组份复合纺丝方式,保证铜锌抗菌粉体在基体中的浓度,从而使抗菌性有保障。
目前并列型双组分复合弹性纤维,一种是低粘PET与高粘PTT进行并列复合,开发双组分弹性纤维;另一种是低粘PET与高粘PET进行并列复合,开发出弹性略低的双组分复合纤维,本发明采用PBT代替高粘PTT和高粘PET,成本更低,弹性优异,可直接用于织造,无需再包覆氨纶。
本专利制备的双组分复合抗菌纤维具有三维卷曲特性,卷曲收缩率30%~40%。横截面为外并列型结构,该结构有利于两个组份产生异收缩特性,从而形成三维卷曲,产生优异的弹性,无需再与氨纶包覆使用。同时接触处会形成沟槽,有利于吸湿透气。
作为优选,单丝纤度为1dpf~3dpf,太细的单丝纤度,不利于弹性,而太粗的单丝,不利于手感。
作为优选,组分A和组分B的质量比例为1∶1,对等的质量比,更有利于形成卷曲性。
作为优选,组份A中的低粘聚对苯二甲酸乙二酯,特性粘度为0.5dl/g~0.55dl/g,单质铜的平均粒径为0.1u~1u,其在组分A中的质量占比为0.1%~1%。太高的质量占比,影响可纺性,而太低则没有抗菌性。
作为优选,组分B中的高粘聚对苯二甲酸丁二酯,特性粘度为1.1dl/g~1.3dl/g,与A组份较大的粘度差,更利于产生异收缩,从而形成弹性。
纳米氧化锌,为一种活性氧化锌,棒状结构,平均粒径长30nm~60nm,直径10nm~20nm,其在组分B中的质量占比为0.1%~1%。这种结构的活性氧化锌,抗菌效率更高。
所述的含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法为:分别将A组分和B组分按比例混合均匀,通过螺杆熔融,再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件,同时通过一个能制备并列结构的分配***和喷丝板,在出喷丝孔的瞬间,两种熔体接触并粘合,然后冷却、上油、牵伸、定型,最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维。
组分A的纺丝温度为270℃~280℃,组分B的纺丝温度为264~275℃,牵伸比2.3~2.8,定型温度110℃~125℃,卷绕速度3800~4500m/min。
作为优选,组份A和组份B的喷丝孔距离为D,D=0.07mm~0.12mm,这样的距离有利于组份A与组份B出喷丝孔后膨胀接触,并产生沟槽。
由于本发明的含铜双组分复合抗菌纤维,具有优异的弹性,可直接应用于袜子、裤子等弹性纺织品,无需再包覆氨纶,因此大幅节约加工成本。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1)所述的含铜双组分复合抗菌纤维,无需再包覆氨纶,可直接使用;
2)采用并列纺丝的方式,通过在不同的组份分别添加铜抗菌和锌抗菌,解决了铜锌共混纺丝时可纺性较差的问题,减弱了铜抗菌带色的问题,同时复合了铜锌的抗菌性,使材料的抗菌能力更强了。
3)性价比高,适用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种含铜双组分复合抗菌纤维的横截面图示意图;
图2为本发明一种含铜双组分复合抗菌纤维制备工艺中喷丝板的示意图;这个图表示错了。
其中,A:组分A;B:组分B;1:沟槽;2:组分A的喷丝孔;3:组分B的喷丝孔。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明,实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
实施例1
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成,低粘PET特性粘度为0.5dl/g,单质铜平均粒径为0.3u,其在组分A中的质量占比为0.2%。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成,高粘PBT特性粘度为1.1dl/g,纳米氧化锌为棒状活性氧化锌,平均粒径长40nm,直径15nm,其在组分B中的质量占比为0.8%。
(2)采用双组分复合纺丝设备:分别将组分A和组分B按质量比例为1∶1混合均匀,通过螺杆熔融,再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件,同时通过一个能制备并列结构的分配***和喷丝板,组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D,D=0.1mm,如图2所示,在出喷丝孔的瞬间,两种熔体接触并粘合,然后冷却、上油、牵伸、定型,最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维a。
组分A的纺丝温度为272℃,组分B的纺丝温度为267℃,牵伸比2.6,定型温度118℃,卷绕速度4000m/min。
含铜双组分复合抗菌纤维a的单丝横截面为外并列型结构,接触处会形成沟槽1,如图1所示,颜色为白,单丝纤度为2dpf,具有三维卷曲特性,卷曲收缩率35%。
实施例2
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成,低粘PET特性粘度为0.53dl/g,单质铜平均粒径为0.4u,其在组分A中的质量占比为0.4%。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成,高粘PBT特性粘度为1.2dl/g,纳米氧化锌为棒状活性氧化锌,平均粒径长40nm,直径15nm,其在组分B中的质量占比为0.6%。
(2)生产流程同实施例1步骤(2),其中,组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D,D=0.12mm,如图2所示,制得一种含铜双组分复合抗菌纤维b。
其中,组分A的纺丝温度为275℃,组分B的纺丝温度为270℃,牵伸比2.7,定型温度120℃,卷绕速度4100m/min。
一种含铜双组分复合抗菌纤维b的单丝横截面为外并列型结构,接触处会形成沟槽1,如图1所示,颜色灰白,单丝纤度为3dpf。具有三维卷曲特性,卷曲收缩率38%。
实施例3
(1)组份A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成,低粘PET特性粘度为0.56dl/g,单质铜平均粒径为0.6u,其在组分A中的质量占比为0.7%。
组份B由高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成,高粘PBT特性粘度为1.3dl/g,纳米氧化锌为棒状活性氧化锌,平均粒径长40nm,直径15nm,其在组分B中的质量占比为0.4%。
(2)生产流程同实施例1步骤(2),其中,组份A的喷丝孔2与组份B的喷丝孔3距离为D,D=0.07mm,如图2所示,制得一种含铜双组分复合抗菌纤维c。
其中,组分A的纺丝温度为276℃,组分B的纺丝温度为272℃,牵伸比2.4,定型温度115℃,卷绕速度3900m/min。
一种含铜双组分复合抗菌纤维c的单丝横截面为外并列型结构,接触处会形成沟槽1,如图1所示,颜色浅粉,单丝纤度为1dpf。具有三维卷曲特性,卷曲收缩率32%。
测试例:
将与实施例同等数量的铜抗菌粉和锌抗菌粉,采用单螺杆共混纺丝的方式,制备出对比例1~3,并与实施例1-3制备的一种含铜双组分复合抗菌纤维1-3,进行测试得到数据如表1所示:
表1:
Claims (8)
1.一种含铜双组分复合抗菌纤维,其特征在于,所述的双组分复合抗菌纤维的横截面为外并列型结构,单丝纤度1dpf~3dpf,组分A与组分B的质量比例为1:1,其中组分A由低粘聚对苯二甲酸乙二酯和纳米铜组成,组分B为高粘聚对苯二甲酸丁二酯和纳米氧化锌组成;
所述复合抗菌纤维采用并列型双组份复合纺丝方式,其中组份A和组份B的喷丝孔距离为D,D=0.07mm~0.12mm。
2.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维,其特征在于,双组分复合抗菌纤维具有三维卷曲特性,卷曲收缩率30%~40%。
3.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维,其特征在于,所述的低粘聚对苯二甲酸乙二酯,其特性粘度为0.5dl/g~0.55dl/g,所述的高粘聚对苯二甲酸丁二酯,其特性粘度为1.1dl/g~1.3dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维,其特征在于,所述的纳米铜在组分A中的质量百分比为0.1%~1%。
5.根据权利要求1所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维,其特征在于,所述的纳米氧化锌,为棒状结构,平均粒径长30nm~60nm,直径10nm~20nm,在组分B中的质量百分比为0.1%~1%。
6.一种根据权利要求1所述的含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法,其特征在于,所述的制备方法为:分别将A组分和B组分按比例混合均匀,通过螺杆熔融,再经计量泵将组分A和组分B的纺丝熔体输送至纺丝组件,同时通过一个能制备并列结构的分配***和喷丝板,在出喷丝孔的瞬间,两种熔体接触并粘合,然后冷却、上油、牵伸、定型,最后卷绕成含铜双组分复合抗菌纤维。
7.根据权利要求6所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法,其特征在于,组分A的纺丝温度为270℃~280℃,组分B的纺丝温度为264~275℃,牵伸比2.3~2.8,定型温度110℃~125℃,卷绕速度3800~4500m/min。
8.根据权利要求6所述的一种含铜双组分复合抗菌纤维的制备方法,其特征在于,组份A和组份B的喷丝孔距离为D,D=0.07mm~0.12mm。
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