含氮离子液体在聚氨酯复合纤维中的应用制造技术

本发明专利技术公开含氮离子液体在聚氨酯复合纤维中的应用。含氮离子液体作为抗菌添加剂在聚氨酯复合纤维中的应用。加入有含氮离子液体的聚氨酯复合纤维分别对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌表现出非常优异的抑菌和杀菌的特性。本发明专利技术的抗菌聚氨酯复合纤维薄膜可以应用在医学、生物、环保、纺织等领域。

【技术实现步骤摘要】
含氮离子液体在聚氨酯复合纤维中的应用
本专利技术属于纺织
，涉及含氮离子液体在聚氨酯复合纤维中的应用，可通过含氮离子液体利用纺丝技术制备出抗菌的聚氨酯复合纤维膜。
技术介绍
抗菌纤维可广泛用于家纺用品、保健内衣、服装和体育用品面料、医疗材料和环保材料等。例如，使用抗菌纤维制成的衣服或者医疗用品，具有很好的抗菌性能，能够抵抗细菌或者真菌在材料上的附着，从而使人远离病菌的侵扰。为了更好地促进健康，市场或者研究机构颇为关注的是银系抗菌纤维，如银系抗菌锦纶、银系抗菌涤纶、银系抗菌丙纶等。所以，纳米银、纳米氧化银、银盐和银硅胶等广泛用做抗菌纤维的抗菌剂。此外，其它无机抗菌剂，包括氧化钛、氧化锌等，也被用作抗菌剂。但是，上述的这些抗菌剂以及抗菌纤维的制备方法都存在一定的不足。银系抗菌剂只针对革兰氏阴性细菌(如大肠杆菌)等有抗菌性，而对于革兰氏阳性细菌(如金黄色葡萄球菌)抗菌效果不佳。此外，制备均匀分散的纳米银抗菌纤维方法较繁琐，甚至不是一步法完成，中间过程需要经过银离子还原为纳米银粒子，复杂了制备流程，制备成本上升。其它抗菌剂在满足抗菌效果后的高填充会使得材料的其它物理性能变差，甚至还会出现使用长久后的析出现象等，降低了抗菌纤维的使用寿命。聚氨酯因其优异的生物相容性而广泛应用在纺织、医学器材以及电气领域，其抗菌性在这些领域的应用是非常重要的。然而，目前抗菌聚氨酯纤维的制备方法较繁琐，特别是银系抗菌聚氨酯，其往往需要纤维的后处理；除此之外，其抗菌剂会在使用过程中从纤维的基体迁移出来，造成聚氨酯抗菌纤维使用寿命较短，抗菌效率降低。所以，有效且永久抗菌聚氨酯纤维的制备对于上述应用领域是非常迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供含氮离子液体作为抗菌剂在聚氨酯复合纤维中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术手段如下：步骤(1).将聚氨酯、含氮离子液体分别在100～110℃下真空干燥48～72h；步骤(2).将20g干燥后的聚氨酯、干燥后的含氮离子液体按质量比为100：0.1～50加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在常温下磁力搅拌4～8h，得到均一的静电纺丝前驱体溶液；N,N-二甲基甲酰胺与聚氨酯的质量比为100：10～30；作为优选，N,N-二甲基甲酰胺与聚氨酯的质量比为100：20；作为优选，静电纺丝前驱体的溶液中加入的干燥后聚氨酯与干燥后含氮离子液体的质量比为100：5～40；步骤(3).先将2～4毫升配制好的静电纺丝前躯体溶液吸入5毫升医用注射器针筒中，将高压电源正极连在纺丝不锈钢针头上，负极接铝箔，铝箔放在不锈钢针头水平方向处10～15厘米处作为收集板，提供15～16千伏电压即可在铝箔上收集到聚氨酯纳米纤维薄膜；纺丝结束，关闭电源。上述方法制备得到的聚氨酯复合纤维膜为共混物，该共混物包括聚氨酯和含氮离子液体；聚氨酯与含氮离子液体的质量比为100：0.1～50；作为优选，聚氨酯复合纤维膜中聚氨酯与含氮离子液体的质量比为100：5～40。所述的含氮离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类阳离子；所述的咪唑类阳离子为二元取代咪唑类阳离子、三元取代咪唑阳离子或四元取代咪唑类阳离子：所述的二元取代咪唑类阳离子的结构式如下；其中：R1、R2为氢原子或C1～20烷基或烯基，R1、R2不同时为氢原子；作为优选，二元取代咪唑类阳离子为1，3-二甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-辛基-3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-乙基咪唑阳离子、1-苄基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-烯丙基咪唑阳离子、1-十二烷基-3-甲基咪唑阳离子、1-十六烷基-3-甲基咪唑阳离子、1-二十烷基-3-甲基咪唑阳离子、N-甲基咪唑阳离子、N-丁基咪唑阳离子或N-十二烷基咪唑阳离子；所述的三元取代咪唑类阳离子为1,2,3-三甲基咪唑阳离子、1,3,4-三甲基咪唑阳离子、1,3-二丁基-2-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-十二烷基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-十二烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子、1-丁基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-丁基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-苄基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-苄基-2,3-二甲基咪唑阳离子、1-苄基-3,4-十二烷基咪唑阳离子、1-丁基-3,4-二丙基咪唑阳离子、1-十二烷基-3,4-二丁基咪唑阳离子、1-苄基-3,4-十六烷基咪唑阳离子或1-苄基-2,3-二丁基咪唑阳离子。所述的四元取代咪唑类阳离子为1,3,4,5-四甲基咪唑阳离子、1，4,5-三甲基-3-丁基咪唑阳离子、1-甲基-3,4,5-三丁基咪唑阳离子、1-甲基-3,4,5-三己基咪唑阳离子或1-甲基-4,5-二丁基-3-己基咪唑阳离子。所述的吡啶类阳离子的结构式如下：其中：R3、R4为氢原子或C1～20烷基，R3、R4不同时为氢原子；作为优选，吡啶类阳离子为1，3-二甲基吡啶阳离子、1-丁基-3-甲基吡啶阳离子、1-己基-3-甲基吡啶阳离子、1-戊基-3-甲基吡啶阳离子、1-丁基-3-乙基吡啶阳离子、1-癸基-3-甲基吡啶阳离子、1，3-二己基吡啶阳离子、1，3-二丁基吡啶阳离子、1-丙基-3-丁基吡啶阳离子、1-十二烷基-3-甲基吡啶阳离子、1-十二烷基-3-丁基吡啶阳离子、1-己基-3-丁基吡啶阳离子、N-甲基吡啶阳离子、N-丁基吡啶阳离子、N-丙基吡啶阳离子、N-己基吡啶阳离子、N-戊基吡啶阳离子、N-辛基吡啶阳离子、N-癸基吡啶阳离子或N-十二烷基吡啶阳离子；所述的季铵盐类阳离子的结构式如下：其中：R5、R6、R7、R8各自独立为C1～20烷基；作为优选，季铵盐类阳离子为N,N,N-三(乙基)甲铵阳离子、N,N,N-三(正丁基)甲铵阳离子、N,N,N-三(己基)甲铵阳离子、N-甲基-N-乙基-N,N-二丁基铵阳离子、N,N,N-三(癸基)甲铵阳离子、N-十六烷基-N，N-二乙基甲铵阳离子、N,N,N,N-四(十二烷基)铵阳离子、N,N,N-三(十二烷基)乙铵阳离子、N,N,N-三(十二烷基)正丁基铵阳离子或N,N,N-三(二十烷基)十烷基铵阳离子。所述的吡咯类阳离子的结构式如下：其中：R9、R10各自独立为C1～20烷基；作为优选，吡咯类阳离子为N,N-二(甲基)吡咯阳离子、N,N-二(正丁基)吡咯阳离子、N,N-二(乙基)吡咯阳离子、N,N-二(丙基)吡咯阳离子、N,N-二(己基)吡咯阳离子、N,N-二(十二烷基)吡咯阳离子、N-甲基-N-乙基吡咯阳离子、N-丁基-N-甲基吡咯阳离子、N-己基-N-甲基吡咯阳离子、N-癸基-N-甲基吡咯阳离子、N-丙基-N-甲基吡咯阳离子、N,N-二(十六烷基)吡咯阳离子或N-苄基-N-十二烷基吡咯阳离子；所述的哌啶类阳离子的结构式如下：其中：R11、R12各自独立为C1～20烷基；作为优选，哌啶类阳离子为N,N-二(甲基)哌啶阳离子、N,N-二(正丁基)哌啶阳离子、N,N-二(乙基)哌啶阳离子、N,N-二(丙基)哌啶阳离子、N,N-二(己基)哌啶阳离子、N,N-二(十二烷基)哌啶阳离子、N-乙基-N-甲基哌啶阳离子、N-丁基-N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
含氮离子液体作为抗菌添加剂在聚氨酯复合纤维中的应用。

【技术特征摘要】
1.含氮离子液体作为抗菌添加剂在聚氨酯复合纤维中的应用，其特征在于：所述的含氮离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类阳离子；所述的咪唑类阳离子为二元取代咪唑类阳离子、三元取代咪唑阳离子或四元取代咪唑类阳离子；其中二元取代咪唑类阳离子的结构式如下：其中：R1、R2为氢原子或C1～C20烷基或烯基，R1、R2不同时为氢原子；所述的吡啶类阳离子的结构式如下：其中：R3、R4为氢原子或C1～C20烷基，R3、R4不同时为氢原子；所述的季铵盐类阳离子的结构式如下：其中：R5、R6、R7、R8各自独立为C1～C20烷基；所述的吡咯类阳离子的结构式如下：其中：R9、R10各自独立为C1～C20烷基；所述的哌啶类阳离子的结构式如下：其中：R11、R12各自独立为C1～C20烷基；上述聚氨酯复合纤维采用以下方法制备而成：步骤(1).将聚氨酯、含氮离子液体分别在100～110℃下真空干燥48～72h；步骤(2).将20g干燥后的聚氨酯、干燥后的含氮离子液体按质量比为100：0.1～50加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在常温下磁力搅拌4～8h，得到均一的静电纺丝前驱体溶液；N,N-二甲基甲酰胺与聚氨酯的质量比为100：10～30；步骤(3).先将2～4毫升配制好的静电纺丝前躯体溶液吸入5毫升医用注射器针筒中，将高压电源正极连在纺丝不锈钢针头上，负极接铝箔，铝箔放在不锈钢针头水平方向处10～15厘米处作为收集板，提供15～16千伏电压即可在铝箔上收集到聚氨酯纳米纤维薄膜；纺丝结束，关闭电源。2.如权利要求1所述的含氮离子液体作为抗菌添加剂在聚氨酯复合纤维中的应用，其特征在于：所述的含氮离子液体的阴离子为氟离子，氯离子，溴离子，硫酸根，硫酸氢根，碳酸根，磷酸根，甲苯磺酸根，磷酸二氢根，磷酸二乙酯基，磷酸氢二根，硝酸根，甲基硫酸根，甲基磺酸根，六氟磷酸根，四氟硼酸根，三氟甲基磺酸根，硫氰酸根，乙酸根，双(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸根，双(丙二酸根合)硼酸根，硼酸根，双氰胺基，氯铝酸根，双(草酸根合)硼酸根，双(三氟甲基)亚胺基，双(三氟甲烷磺酰)亚胺基，双(邻苯二甲酸根合)硼酸根，溴氯酸根，癸基苯磺酸根，二氯铜酸根，双(五氟乙基)次膦酸根，双(水杨酸根合)硼酸根，双(三氟甲烷磺酰基)甲烷基，(十二烷基)苯磺酸根，二乙基膦酸根，硫酸乙酯基，磺酸乙酯基，四氰基硼酸根，四(硫酸氢根合)硼酸根，四(甲基硫酸根合)硼酸根，三(五氟乙基)三氟磷酸根或三氟乙酸根。3.如权利要求1所述的含氮离子液体作为抗菌添加剂在聚氨酯复合纤维中的应用，其特征在于：所述的二元取代咪唑类阳离子为1，3-二甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-辛基-3-甲基咪唑阳离子、1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-乙基咪唑阳离子、1-苄基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-烯丙基咪唑阳离子、1-十二烷基-3-甲基咪唑阳离子、1-十六烷基-3-甲基咪唑阳离子、1-二十烷基-3-甲基咪唑阳离子、N-甲基咪唑阳离子、N-丁基咪唑阳离子或N-十二烷基咪唑阳离子；所述的三元取代咪唑类阳离子为1,2,3-三甲基咪唑阳离子、1,3,4-三甲基咪唑阳离子、1,3-二丁基-2-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3,4-二甲基咪唑阳离子、1-十二烷基-3,4-二甲基咪唑阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇进，邢晨阳，管纪鹏，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33