CN116288787A - 一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括包合、稳定、改性聚乙烯醇的制备、交联、乳化、共混、造粒和纺丝。本发明制备的锦纶大生物纤维具有良好的抑菌效果,抑菌性能持久且天然无污染,水洗50次后对金色葡萄球菌的抑菌率为99‑99.6%,白色念珠菌抑菌率97.9‑98.5%,大肠杆菌抑菌率99.2‑99.7%。本发明中将聚乙烯醇进行接枝改性,加入改性剂接枝后,热稳定性更强;将生物活性成分包合物在碱性溶液中活化,再与改性聚乙烯醇和环氧氯丙烷交联聚合形成网络结构,抗菌效果更加持久。将生物活性成分制成生物活性剂,不仅避免了高温熔融环境的大量流失,同时与锦纶切片相容性良好,避免纤维的力学性能下降。
Description
技术领域
本发明属于纤维技术领域,具体涉及一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法。
背景技术
锦纶,也称作尼龙纤维、聚酰胺纤维,是世界上出现的第一种合成纤维,以其优异的耐磨性著称,可以混纺或纯纺成各种医疗及纺织品,如各种耐磨的锦纶袜、锦纶外衣等或混纺制成各种耐磨经穿的衣料。随着人们保健意识的增强,对纺织品也提出了抗菌需求,减少病菌在人体的附着。因此,人们常在纤维中添加抑菌剂,从而获得具备抑菌功能的PP制品,目前所添加的抑菌剂多以无机抑菌剂为主,如专利号“CN201810145868.9”名称为“一种耐变色抗菌锦纶纤维的制备方法”提供了一种抗菌锦纶纤维,以纳米银作为抗菌剂,但纳米银不仅对人体有损害,还会造成一定的环境污染。
将具有抗菌功能的生物活性成分添加到锦纶纤维中,不仅可赋予锦纶纤维天然的抗菌性,而且安全环保,对人体有益无害。采用后整理的方法将生物活性成分添加到锦纶纤维,抗菌成分仅仅存在于纤维的表面,水洗或摩擦后抗菌效果会大打折扣,抗菌性不持久;而在纤维制备过程中加入生物活性成分,由于锦纶纤维的制备环境温度较高,容易造成生物活性成分的大量流失,同时生物活性成分易团聚,对纤维的力学性能也会造成一定的影响。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明提供一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,实现减少锦纶大生物纤维制备过程中生物活性成分大量流失、避免纤维力学性能下降的发明目的。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,包括以下步骤:
S1、包合
将生物活性成分加入到10-15倍的去离子水中,搅拌10-15min,再加入β-环糊精,50-60℃超声处理1-2h,超声频率为120-150KHz,由于β-环糊精具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,空腔内受到C-H键的屏蔽作用形成疏水区,可以嵌入生物活性成分形成包合物;反应结束后80-90℃减压浓缩,再冷却至室温,放入冷却室析出结晶,得沉淀物;将沉淀物洗涤3-5次,置于70-80℃干燥箱中干燥2-3h,得生物活性成分包合物。
优选的,所述生物活性成分与β-环糊精的质量比为1:2-4。
优选的,所述生物活性成分为茶叶提取物、海藻提取物、灵芝提取物、艾草提取物、金银花提取物、橙提取物、薄荷提取物、竹提取物、樱花提取物、丝兰提取物的一种或多种。
优选的,所述冷却室温度为5-10℃。
S2、稳定
向生物活性成分包合物中加入稳定剂,搅拌20-25min,利用冻干机进行冻干,得到稳定的生物活性成分包合物。
优选的,所述冻干,先在-50~-60℃条件下处理16-20h,再在30-35℃条件下真空干燥20-24h。
优选的,所述稳定剂的加入量为生物活性成分包合物的3-6wt%;所述稳定剂包括羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉,所述羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉的质量比为5-8:10-12:1-3:0.5-1。
S3、改性聚乙烯醇的制备
将聚乙烯醇加入到去离子水中,85-90℃下搅拌60-70min,待溶液均一稳定,得聚乙烯醇溶液;加入1-3mol/L的盐酸调节pH至4-5后加入改性剂,70-80℃下超声处理40-50min,超声频率220-260kHz,再加入戊二醛和过氧化月桂酰,70-80℃下搅拌30-40min,抽滤并洗涤3-5次,干燥后得到改性聚乙烯醇,改性后的聚乙烯醇热稳定性更好。
优选的,所述聚乙烯醇溶液的质量分数为5-10%。
优选的,所述改性剂为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯,所述丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为5-10:3-6:10-15:2-5;所述改性剂的加入量为聚乙烯醇的10-15wt%。
优选的,所述戊二醛的加入量为聚乙烯醇的5-7wt%,所述过氧化月桂酰的加入量为戊二醛的1-2wt%。
S4、交联
将稳定的生物活性成分包合物加入到NaOH溶液中,40-45℃下搅拌8-12min,得混合液;
向混合液中加入改性聚乙烯醇,再加入石墨烯,40-50℃下搅拌15-25min,冷却至室温后逐滴加入环氧氯丙烷搅拌60-80min,搅拌速率为500-600r/min,得聚合物溶液,交联聚合在包合物表面形成网络结构,既保留了β-环糊精的包合作用,同时性能和结构更加稳定。
优选的,所述改性聚乙烯醇的加入量是稳定的生物活性成分包合物的20-30wt%;所述环氧氯丙烷的加入量为稳定的生物活性成分包合物的10-15wt%,滴加速率为1-3ml/min;所述石墨烯的加入量为稳定的生物活性成分包合物的0.5-1.5wt%。
S5、乳化
向聚合物溶液中加入甲基硅油和乳化剂搅拌18-25min乳化分散,搅拌速率300-400r/min;再水浴加热至55-65℃,密闭反应3-4h,反应结束后60-80℃减压浓缩并用丙酮和去离子水反复洗涤3-4次,70-80℃下真空干燥2-4h,得生物活性剂。
所述生物活性剂呈微球状,粒径均匀,形状圆整,粒径为90-100μm,具有良好的热稳定性。
优选的,所述甲基硅油与聚合物溶液的质量比为5-6:1-2。
进一步的,所述乳化剂的加入量为甲基硅油的4-6wt%;所述乳化剂的组份为月桂醇硫酸钠和吐温60,所述月桂醇硫酸钠和吐温60的质量比为1:5-6。
S6、共混
按重量份数计,将生物活性剂8-10份、锦纶切片90-100份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.3-0.5份、EBS0.4-0.6份加入到高速混炼机共混5-10min,得到共混物。
S7、造粒
将共混物加入到双螺杆挤出机中,主机各区温度设定为:290-300℃、285-295℃、295-305℃、300-310℃、295-305℃、285-295℃,主机转速为240-360rpm,进行熔融造粒,得到生物活性母粒。
S8、纺丝
将生物活性母粒和锦纶切片置入纺丝机中进行熔融纺丝,得纤维丝束;将纤维丝束冷却、上油、拉伸定型后得锦纶大生物纤维。
优选的,所述生物活性母粒和锦纶切片的质量比为5-7:93-95。
由于采用了上述技术方案,本发明达到的技术效果是:
1、本发明制备的锦纶大生物纤维抗菌效果持久,水洗50次后对金色葡萄球菌的抑菌率为99-99.6%,白色念珠菌抑菌率97.9-98.5%,大肠杆菌抑菌率99.2-99.7%(按照GB/T20944.3-2007测定)。
2、本发明将生物活性成分进行改性,不仅避免了高温熔融环境的大量流失,同时与锦纶切片相容性良好,避免纤维的力学性能下降。经检测,在熔融造粒过程中,生物活性成分的流失率为2.3-3.1%;锦纶大生物纤维的断裂强度为4.2-4.6cN/dtex,断裂伸长率为47-51%,力学性能优异。
3、向生物活性成分包合物中加入稳定剂,保证β-环糊精的包合支撑效果,同时提高包合物的分散性,避免出现团聚现象影响纤维的性能。
4、将聚乙烯醇进行接枝改性,加入改性剂接枝后,热稳定性更强;将生物活性成分包合物在碱性溶液中活化,再与改性聚乙烯醇和环氧氯丙烷交联聚合形成网络结构,对生物活性成分有一定的缓释作用,抗菌效果更加持久;再加入甲基硅油和乳化剂乳化分散形成复合微球,即生物活性剂;该生物活性剂粒径均匀,形状圆整,粒径为90-100μm,在高温环境下稳定性更高,防止挤出造粒过程中高温对生物活性成分造成破坏。
5、本发明制备的锦纶大生物纤维具有良好的抑菌效果,抑菌性能持久且天然无污染,对人体无害,在纤维领域具有一定的发展前景。
具体实施方式
下面结合具体的实施例,进一步阐述本发明。
实施例1一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,包括以下步骤:
S1、包合
将生物活性成分加入到12倍的去离子水中,搅拌15min,再加入β-环糊精,55℃超声处理1.5h,超声频率为130KHz,由于β-环糊精具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,空腔内受到C-H键的屏蔽作用形成疏水区,可以嵌入生物活性成分形成包合物;反应结束后80℃减压浓缩,再冷却至室温,放入冷却室析出结晶,得沉淀物;将沉淀物洗涤5次,置于80℃干燥箱中干燥2h,得生物活性成分包合物。
所述生物活性成分与β-环糊精的质量比为1:3。
所述生物活性成分为质量比为1:1:1:1的茶叶提取物、海藻提取物、艾草提取物、金银花提取物;所述冷却室温度为8℃。
S2、稳定
向生物活性成分包合物中加入稳定剂,搅拌25min,利用冻干机进行冻干,得到稳定的生物活性成分包合物。
所述冻干,先在-55℃条件下处理18h,再在35℃条件下真空干燥22h。
所述稳定剂的加入量为生物活性成分包合物的5wt%;所述稳定剂包括羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉,所述羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉的质量比为6:11:2:0.7。
S3、改性聚乙烯醇的制备
将聚乙烯醇加入到去离子水中,85℃下搅拌65min,待溶液均一稳定,得聚乙烯醇溶液;加入2mol/L的盐酸调节pH至4.5后加入改性剂,75℃下超声处理45min,超声频率240kHz,再加入戊二醛和过氧化月桂酰,75℃下搅拌35min,抽滤并洗涤5次,干燥后得到改性聚乙烯醇,改性后的聚乙烯醇热稳定性更好。
所述聚乙烯醇溶液的质量分数为8%。
所述改性剂为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯,所述丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为7:5:12:3;所述改性剂的加入量为聚乙烯醇的13wt%。
所述戊二醛的加入量为聚乙烯醇的6wt%,所述过氧化月桂酰的加入量为戊二醛的1.5wt%。
S4、交联
将稳定的生物活性成分包合物加入到NaOH溶液中,45℃下搅拌10min,得混合液;
向混合液中加入改性聚乙烯醇,再加入石墨烯,45℃下搅拌20min,冷却至室温后逐滴加入环氧氯丙烷搅拌70min,搅拌速率为500r/min,得聚合物溶液,交联聚合在包合物表面形成网络结构,既保留了β-环糊精的包合作用,同时性能和结构更加稳定。
所述改性聚乙烯醇的加入量是稳定的生物活性成分包合物的25wt%;所述环氧氯丙烷的加入量为稳定的生物活性成分包合物的13wt%,滴加速率为2ml/min;所述石墨烯的加入量为稳定的生物活性成分包合物的1wt%。
S5、乳化
向聚合物溶液中加入甲基硅油和乳化剂搅拌20min乳化分散,搅拌速率350r/min;再水浴加热至60℃,密闭反应3.5h,反应结束后70℃减压浓缩并用丙酮和去离子水反复洗涤4次,80℃下真空干燥3h,得生物活性剂。
所述甲基硅油与聚合物溶液的质量比为5:1。
所述乳化剂的加入量为甲基硅油的5wt%;所述乳化剂的组份为月桂醇硫酸钠和吐温60,所述月桂醇硫酸钠和吐温60的质量比为1:5。
S6、共混
按重量份数计,将生物活性剂9份、锦纶切片95份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.4份、EBS0.5份加入到高速混炼机共混8min,得到共混物。
S7、造粒
将共混物加入到双螺杆挤出机中,主机各区温度设定为:295℃、290℃、300℃、305℃、300℃、290℃,主机转速为300rpm,进行熔融造粒,得到生物活性母粒。
S8、纺丝
将生物活性母粒和锦纶切片置入纺丝机中进行熔融纺丝,得纤维丝束;将纤维丝束冷却、上油、拉伸定型后得锦纶大生物纤维。
所述生物活性母粒和锦纶切片的质量比为6:94。
采用实施例1制备的锦纶大生物纤维抗菌效果持久,水洗50次后对金色葡萄球菌的抑菌率为99.5%,白色念珠菌抑菌率98.2%,大肠杆菌抑菌率99.5%;断裂强度为4.6cN/dtex,断裂伸长率为47%,力学性能优异;在熔融造粒过程中,生物活性成分的流失率为2.3%。
实施例2一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,包括以下步骤:
S1、包合
将生物活性成分加入到10倍的去离子水中,搅拌10min,再加入β-环糊精,50℃超声处理1h,超声频率为120KHz,由于β-环糊精具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,空腔内受到C-H键的屏蔽作用形成疏水区,可以嵌入生物活性成分形成包合物;反应结束后80℃减压浓缩,再冷却至室温,放入冷却室析出结晶,得沉淀物;将沉淀物洗涤3次,置于70℃干燥箱中干燥3h,得生物活性成分包合物。
所述生物活性成分与β-环糊精的质量比为1:2。
所述生物活性成分为质量比为1:1:1:1的茶叶提取物、海藻提取物、灵芝提取物、艾草提取物。
所述冷却室温度为5℃。
S2、稳定
向生物活性成分包合物中加入稳定剂,搅拌20min,利用冻干机进行冻干,得到稳定的生物活性成分包合物。
所述冻干,先在-50℃条件下处理16h,再在30℃条件下真空干燥20h。
所述稳定剂的加入量为生物活性成分包合物的3wt%;所述稳定剂包括羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉,所述羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉的质量比为5:10:1:0.5。
S3、改性聚乙烯醇的制备
将聚乙烯醇加入到去离子水中,85℃下搅拌60min,待溶液均一稳定,得聚乙烯醇溶液;加入1mol/L的盐酸调节pH至4后加入改性剂,70℃下超声处理40min,超声频率220kHz,再加入戊二醛和过氧化月桂酰,70℃下搅拌30min,抽滤并洗涤3次,干燥后得到改性聚乙烯醇,改性后的聚乙烯醇热稳定性更好。
所述聚乙烯醇溶液的质量分数为5%。
所述改性剂为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯,所述丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为5:3:10:2;所述改性剂的加入量为聚乙烯醇的10wt%。
所述戊二醛的加入量为聚乙烯醇的5wt%,所述过氧化月桂酰的加入量为戊二醛的1wt%。
S4、交联
将稳定的生物活性成分包合物加入到NaOH溶液中,40℃下搅拌8min,得混合液;
向混合液中加入改性聚乙烯醇,再加入石墨烯,40℃下搅拌15min,冷却至室温后逐滴加入环氧氯丙烷搅拌60min,搅拌速率为500r/min,得聚合物溶液,交联聚合在包合物表面形成网络结构,既保留了β-环糊精的包合作用,同时性能和结构更加稳定。
所述改性聚乙烯醇的加入量是稳定的生物活性成分包合物的20wt%;所述环氧氯丙烷的加入量为稳定的生物活性成分包合物的10wt%,滴加速率为1ml/min;所述石墨烯的加入量为稳定的生物活性成分包合物的0.5wt%。
S5、乳化
向聚合物溶液中加入甲基硅油和乳化剂搅拌18min乳化分散,搅拌速率300r/min;再水浴加热至55℃,密闭反应3h,反应结束后60℃减压浓缩并用丙酮和去离子水反复洗涤3-4次,70℃下真空干燥4h,得生物活性剂。
所述甲基硅油与聚合物溶液的质量比为6:1。
所述乳化剂的加入量为甲基硅油的4wt%;所述乳化剂的组份为月桂醇硫酸钠和吐温60,所述月桂醇硫酸钠和吐温60的质量比为1:5。
S6、共混
按重量份数计,将生物活性剂8份、锦纶切片100份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.3份、EBS0.4份加入到高速混炼机共混5min,得到共混物。
S7、造粒
将共混物加入到双螺杆挤出机中,主机各区温度设定为:290℃、285℃、295℃、300℃、295℃、285℃,主机转速为240rpm,进行熔融造粒,得到生物活性母粒。
S8、纺丝
将生物活性母粒和锦纶切片置入纺丝机中进行熔融纺丝,得纤维丝束;将纤维丝束冷却、上油、拉伸定型后得锦纶大生物纤维。
所述生物活性母粒和锦纶切片的质量比为5:95。
采用实施例2制备的锦纶大生物纤维抗菌效果持久,水洗50次后对金色葡萄球菌的抑菌率为99%,白色念珠菌抑菌率97.9%,大肠杆菌抑菌率99.2%;断裂强度为4.45cN/dtex,断裂伸长率为50%,力学性能优异;在熔融造粒过程中,生物活性成分的流失率为3.1%。
实施例3一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,包括以下步骤:
S1、包合
将生物活性成分加入到15倍的去离子水中,搅拌15min,再加入β-环糊精,60℃超声处理2h,超声频率为150KHz,由于β-环糊精具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,空腔内受到C-H键的屏蔽作用形成疏水区,可以嵌入生物活性成分形成包合物;反应结束后85℃减压浓缩,再冷却至室温,放入冷却室析出结晶,得沉淀物;将沉淀物洗涤5次,置于80℃干燥箱中干燥3h,得生物活性成分包合物。
所述生物活性成分与β-环糊精的质量比为1:4。
所述生物活性成分为质量比为1:1:1:1:1的茶叶提取物、海藻提取物、灵芝提取物、艾草提取物、金银花提取物。
所述冷却室温度为10℃。
S2、稳定
向生物活性成分包合物中加入稳定剂,搅拌25min,利用冻干机进行冻干,得到稳定的生物活性成分包合物。
所述冻干,先在-60℃条件下处理20h,再在35℃条件下真空干燥24h。
所述稳定剂的加入量为生物活性成分包合物的6wt%;所述稳定剂包括羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉,所述羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉的质量比为8:12:3:1。
S3、改性聚乙烯醇的制备
将聚乙烯醇加入到去离子水中,90℃下搅拌70min,待溶液均一稳定,得聚乙烯醇溶液;加入3mol/L的盐酸调节pH至5后加入改性剂,80℃下超声处理50min,超声频率260kHz,再加入戊二醛和过氧化月桂酰,80℃下搅拌40min,抽滤并洗涤5次,干燥后得到改性聚乙烯醇,改性后的聚乙烯醇热稳定性更好。
所述聚乙烯醇溶液的质量分数为10%。
所述改性剂为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯,所述丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为10:6:15:5;所述改性剂的加入量为聚乙烯醇的15wt%。
所述戊二醛的加入量为聚乙烯醇的7wt%,所述过氧化月桂酰的加入量为戊二醛的2wt%。
S4、交联
将稳定的生物活性成分包合物加入到NaOH溶液中,45℃下搅拌12min,得混合液;
向混合液中加入改性聚乙烯醇,再加入石墨烯,50℃下搅拌25min,冷却至室温后逐滴加入环氧氯丙烷搅拌80min,搅拌速率为600r/min,得聚合物溶液,交联聚合在包合物表面形成网络结构,既保留了β-环糊精的包合作用,同时性能和结构更加稳定。
所述改性聚乙烯醇的加入量是稳定的生物活性成分包合物的30wt%;所述环氧氯丙烷的加入量为稳定的生物活性成分包合物的15wt%,滴加速率为3ml/min;所述石墨烯的加入量为稳定的生物活性成分包合物的1.5wt%。
S5、乳化
向聚合物溶液中加入甲基硅油和乳化剂搅拌25min乳化分散,搅拌速率400r/min;再水浴加热至65℃,密闭反应4h,反应结束后80℃减压浓缩并用丙酮和去离子水反复洗涤4次,80℃下真空干燥4h,得生物活性剂。
所述甲基硅油与聚合物溶液的质量比为5.5:1.3。
所述乳化剂的加入量为甲基硅油的5wt%;所述乳化剂的组份为月桂醇硫酸钠和吐温60,所述月桂醇硫酸钠和吐温60的质量比为1:5。
S6、共混
按重量份数计,将生物活性剂10份、锦纶切片90份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5份、EBS0.6份加入到高速混炼机共混10min,得到共混物。
S7、造粒
将共混物加入到双螺杆挤出机中,主机各区温度设定为:300℃、295℃、305℃、310℃、305℃、295℃,主机转速为360rpm,进行熔融造粒,得到生物活性母粒。
S8、纺丝
将生物活性母粒和锦纶切片置入纺丝机中进行熔融纺丝,得纤维丝束;将纤维丝束冷却、上油、拉伸定型后得锦纶大生物纤维。
所述生物活性母粒和锦纶切片的质量比为7:93。
采用实施例1制备的锦纶大生物纤维抗菌效果持久,水洗50次后对金色葡萄球菌的抑菌率为99.6%,白色念珠菌抑菌率98.5%,大肠杆菌抑菌率99.7%;断裂强度为4.2cN/dtex,断裂伸长率为51%,力学性能优异;在熔融造粒过程中,生物活性成分的流失率为2.6%。
对比例1
选择具有代表性的实施例1,将生物活性剂去掉,直接加入等比例的生物活性成分,其余均与实施例1一致,作为对比例1,由于造粒的高温环境,生物活性成分大量高温分解流失,流失率80%以上,同时纤维的力学性能大幅度下降,断裂强度为2.1cN/dtex,断裂伸长率为20%。
对比例2
选择具有代表性的实施例1,将改性聚乙烯醇去掉,在S4步骤中直接加入等比例的聚乙烯醇,其余均与实施例1一致,作为对比例2,对比例2制得的锦纶纤维断裂强度为3.2cN/dtex,断裂伸长率为37%,在熔融造粒过程中,生物活性成分的流失率为34%,与实施例1相比力学性能下降,生物活性成分更易流失,说明改性后的聚乙烯醇热稳定性能更好,在熔融环境中更耐高温不易分解。
对比例3
选择具有代表性的实施例1,去掉稳定剂,直接将生物活性成分包合物与改性聚乙烯醇反应,其余均与实施例1一致,作为对比例3,对比例3制得的锦纶纤维生物活性成分的流失率为2.7%,与实施例1相比基本不变,但纤维的断裂强度为2.9cN/dtex,断裂伸长率为30%,力学性能大幅度下降,说明稳定剂的加入提高包合物的分散性,避免出现团聚现象影响纤维的力学性能。
除非特殊说明,本发明所述比例,均为质量比例,所述百分比,均为质量百分比;原料均为市购。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括包合、稳定、改性聚乙烯醇的制备、交联、乳化、共混、造粒和纺丝。
2.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述包合,将生物活性成分加入到10-15倍的去离子水中,搅拌10-15min,再加入β-环糊精,50-60℃超声处理1-2h,超声频率为120-150KHz,反应结束后80-90℃减压浓缩,再冷却至室温,放入冷却室析出结晶,得沉淀物;将沉淀物洗涤3-5次,置于70-80℃干燥箱中干燥2-3h,得生物活性成分包合物。
3.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述稳定,向生物活性成分包合物中加入稳定剂,搅拌20-25min,利用冻干机进行冻干,得到稳定的生物活性成分包合物。
4.根据权利要求3所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述稳定剂的加入量为生物活性成分包合物的3-6wt%;所述稳定剂包括羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉,所述羟丙基-β-环糊精、聚乙二醇、甘露醇、阳离子淀粉的质量比为5-8:10-12:1-3:0.5-1。
5.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述改性聚乙烯醇的制备,将聚乙烯醇加入到去离子水中,85-90℃下搅拌60-70min,待溶液均一稳定,得聚乙烯醇溶液;加入1-3mol/L的盐酸调节pH至4-5后加入改性剂,70-80℃下超声处理40-50min,超声频率220-260kHz,再加入戊二醛和过氧化月桂酰,70-80℃下搅拌30-40min,抽滤并洗涤3-5次,干燥后得到改性聚乙烯醇。
6.根据权利要求5所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇溶液的质量分数为5-10%;
所述改性剂为丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯,所述丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为5-10:3-6:10-15:2-5;所述改性剂的加入量为聚乙烯醇的10-15wt%;
所述戊二醛的加入量为聚乙烯醇的5-7wt%,所述过氧化月桂酰的加入量为戊二醛的1-2wt%。
7.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述交联,将稳定的生物活性成分包合物加入到NaOH溶液中,40-45℃下搅拌8-12min,得混合液;
向混合液中加入改性聚乙烯醇,再加入石墨烯,40-50℃下搅拌15-25min,冷却至室温后逐滴加入环氧氯丙烷搅拌60-80min,搅拌速率为500-600r/min,得聚合物溶液;
所述改性聚乙烯醇的加入量是稳定的生物活性成分包合物的20-30wt%;所述环氧氯丙烷的加入量为稳定的生物活性成分包合物的10-15wt%,滴加速率为1-3ml/min;所述石墨烯的加入量为稳定的生物活性成分包合物的0.5-1.5wt%。
8.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述乳化,向聚合物溶液中加入甲基硅油和乳化剂搅拌18-25min乳化分散,搅拌速率300-400r/min;再水浴加热至55-65℃,密闭反应3-4h,反应结束后60-80℃减压浓缩并用丙酮和去离子水反复洗涤3-4次,70-80℃下真空干燥2-4h,得生物活性剂;
所述甲基硅油与聚合物溶液的质量比为5-6:1-2;
所述乳化剂的加入量为甲基硅油的4-6wt%;所述乳化剂的组份为月桂醇硫酸钠和吐温60,所述月桂醇硫酸钠和吐温60的质量比为1:5-6。
9.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述共混,按重量份数计,将生物活性剂8-10份、锦纶切片90-100份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.3-0.5份、EBS0.4-0.6份加入到高速混炼机共混5-10min,得到共混物。
10.根据权利要求1所述的一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法,其特征在于,所述纺丝,将生物活性母粒和锦纶切片置入纺丝机中进行熔融纺丝,得纤维丝束;将纤维丝束冷却、上油、拉伸定型后得锦纶大生物纤维;
所述生物活性母粒和锦纶切片的质量比为5-7:93-95。
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CN202310053690.6A CN116288787B (zh) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | 一种含生物活性成分的锦纶大生物纤维的制备方法 |
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