一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，包括芯层和皮层的复合结构，皮层上均匀分布纳米孔洞，孔洞的直径在400nm以下；芯层主要由聚合物树脂和防蚊剂组成，皮层主要由石墨烯材料和聚合物树脂组成。其制备方法包括：(A)将石墨烯材料、钙和/或钡的难溶盐、聚合物树脂共混作为皮层，防蚊剂和聚合物树脂共混作为芯层，将皮层与芯层的组分复合熔融纺丝，加弹得到复合纤维；(B)将所述复合纤维的表面进行酸处理制孔，即得。本发明专利技术实施例的纤维的表层分布着纳米级孔洞，芯层的防蚊剂就可以通过孔洞向外缓慢释放，赋予了纤维持久的防蚊效果。皮层中添加的石墨烯还可赋予纤维本身的良好的抗菌抑菌效果。

【技术实现步骤摘要】
一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维及其制备方法
本专利技术涉及纤维加工制备领域，具体而言，涉及一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维及其制备方法。
技术介绍
蚊虫普遍存在于人类居住场所，对人类生活带来了极大困扰。蚊虫叮咬人体皮肤，可以通过血液传播疾病。尤其在相对落后贫穷的非洲地区，蚊虫叮咬严重威胁人类健康，虽然人们可以使用蚊帐，但是效果并不理想，人们仍然在遭受蚊子的攻击，并因疟疾而死亡。目前，应用纤维科学，研制出一种具有良好防蚊效果的纤维及面料，对保护人类的健康和生命，具有重要意义。中国专利CN100350085C涉及了一种避蚊加捻丝及其制造方法，采用皮芯结构，皮层料全部为线性聚合物，芯层料为聚合物93％-98％、驱蚊剂2％-7％。驱蚊剂选择避蚊胺、氯菊酯、丙烯菊酯、戊菊酯、甲醚菊酯、丁香酚或三氯虫酯中的至少一种。中国专利CN101967695B涉及了一种具有防蚊功能聚丙烯纤维的制备方法，采用皮芯结构，将防蚊剂FWJ与聚丙烯树脂切片共混造粒，再将母粒于聚丙烯切片共混作为芯层料，进行熔融纺丝，制备具有防蚊效果的聚丙烯纤维。中国专利CN106757505A涉及了一种冰感防蚊虫纤维及其制备方法和冰感防蚊虫面料，纤维采用包括皮层和芯层的复合结构，其中芯层为含有防蚊虫的聚丙烯层，皮层为含有凉感物质的聚酰胺层。本专利技术制备的纤维具有防蚊虫和冰感双重效果。现有技术中，采用皮芯结构制备的防蚊纤维，防蚊剂一般均处于纤维芯层，解决了防蚊剂释放快，不耐洗涤，效果不持久的问题。但是这样一来，芯层中的防蚊剂被皮层纤维完全的包覆，一定程度的限制了防蚊剂向纤维表层的扩散，从而降低了纤维实际的防蚊效果。通过增加芯层中的防蚊剂含量是可以某种程度上提高防蚊效果，但一方面大幅增加了纤维成本，另一方面，降低了纤维的可纺性且对生产技术要求颇高。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种结构新颖的皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，该纤维通过对原料的合理配比设计，尤其创新性的添加了钙和/或钡的难溶盐这个组分可以后续制孔处理形成孔洞，使得纤维的表层分布着纳米级孔洞，芯层的防蚊剂就可以通过孔洞向外缓慢释放，从而赋予了纤维持久的防蚊效果。同时皮层中添加的石墨烯还可赋予纤维本身的良好的抗菌抑菌效果，总之该纤维材料的开发，进一步扩大了纤维材料的市场应用范围，提高了产品的附加值，有利于进一步推广应用。本专利技术的第二目的在于提供上述皮芯多孔型防蚊抗菌纤维的制备方法，通过酸化等一系列操作步骤对纤维进行制孔，使得纤维皮层上均匀分布着纳米级孔洞，从而促进了防蚊剂向纤维扩散，切实提高了纤维本身的防蚊效果，并且该制备方法前后步骤衔接紧密，方法简单快捷，与现有生产工艺设备和流程可实现无缝对接，具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，操作条件温和，可实现工业化生产，经济效益非常良好。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，包括芯层和皮层的复合结构，所述皮层上均匀分布纳米孔洞，孔洞的直径在400nm以下；所述芯层主要由聚合物树脂和防蚊剂组成，所述皮层主要由石墨烯材料和聚合物树脂组成；优选地，所述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物中的一种或几种的混合。上述石墨烯材料可以通过机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、热裂解法制备得到。现有技术中，采用皮芯结构制备的防蚊纤维，防蚊剂一般均处于纤维芯层，解决了防蚊剂释放快，不耐洗涤，效果不持久的问题。但是这样一来，芯层中的防蚊剂被皮层纤维完全的包覆，一定程度的限制了防蚊剂向纤维表层的扩散，从而降低了纤维实际的防蚊效果。通过增加芯层中的防蚊剂含量是可以提高防蚊效果，但一方面大幅增加了纤维成本，另一方面，降低了纤维的可纺性且对生产技术要求颇高。本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，尤其是皮层采用石墨烯材料和聚合物树脂组成，所添加的钙和/或钡的难溶盐组分因为酸化制孔后被腐蚀，因此在制孔后的纤维皮层中并不含有。此外通过采用石墨烯材料可以提高纤维本身的抗菌性，无机矿石盐的添加可以后续制孔处理后在皮层上形成孔洞结构，从而更利于防蚊剂的扩散。本专利技术在皮层上所形成的孔洞的直径一般控制在400nm以下，更优地直径控制在100-300nm之间，而且对孔密度也有一定的限制，孔密度最好控制在5-50孔/μm之间。优选地，制孔后的纤维皮层中所含有的石墨烯材料，以质量百分比计，在0.1-5.5％之间，更优地，石墨烯材料1-3％，其余为聚合物树脂。通过控制适宜的比例，使得各个组分能够发挥出最优的效果。优选地，石墨烯材料的粒径控制在30-800mm之间，优选为100-400mm之间，粒径控制后可以使得石墨烯材料与其他组分混合后更为均一。制孔后的纤维皮层中还含有一定量残余的钙和/或钡的难溶盐，钙和/或钡的难溶优选为盐碳酸钙和/或碳酸钡，最优选为碳酸钙。此外，各个组分在添加时最好以母粒的形式添加，因为采用母粒的形式添加后可以降低分散的难度，也更利于纤维的加工，对于石墨烯材料来说以石墨烯母粒的形式添加的情况下，石墨烯母粒中，石墨烯含量为10-50wt％之间，其含量还可以为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％等。优选地，当以母粒的形式添加时，石墨烯母粒的制备方法如下：将石墨烯粉体采用偶联剂溶液溶解混合均匀后形成无机粉体，与分散剂、干燥后的聚合物切片高速搅拌混合机预混，熔融挤出，即可以得到石墨烯母粒，熔融挤出采用的设备一般为双螺杆挤出机。优选地，防蚊剂为防蚊母粒时，所述防蚊母粒中，有效成分为25wt％以上的多环芳香酯，基体材料为聚合物。总之，通过将各个组分采用母粒的形式进行互相混合，更利于各组分的有效混合也使得制备得到的纤维各方面的性能均比较优异，尤其是通过对组分配方进行合理设计，不仅使得纤维具有防蚊效果，还可以显著提高本身的防蚊效果，并赋予相应的抗菌抑菌效果。在本专利技术中，纤维中两层之间皮层与芯层的体积比最好控制在1：(0.25-4)之间，更优地为1：(1-3)之间，除此之外，体积比还可以为1：2、1：2.5等。控制了两者之间的体积比可以保证纤维本身的机械性能，以满足实际使用的各方面性能的要求。本专利技术所采用的聚合物树脂可包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乳酸中的任意一种或几种的混合，以上几种均可以采用，并没有特别限制。本专利技术除了提供了一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维的配方，还提供了一种上述纤维的制备方法，主要包括如下步骤：(A)将石墨烯材料、钙和/或钡的难溶盐、聚合物树脂共混作为皮层，防蚊剂和聚合物树脂共混作为芯层，将皮层与芯层的组分复合熔融纺丝，加弹得到复合纤维；(B)将所述复合纤维的表面进行酸处理制孔，即得。本专利技术的皮芯多孔型防蚊抗菌纤维的制备方法，通过酸化制孔的步骤对纤维进行制孔，使得纤维皮层上均匀分布着纳米级孔洞，从而促进了防蚊剂向纤维扩散，切实提高了纤维本身的防蚊效果，并且该制备方法前后步骤衔接紧密，方法简单快捷，与现有生产工艺设备和流程可实现无缝对接，具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，操作条件温和，可实现工业化生产，经济效益非常良好。优选地，所添加的皮层各原料中，石墨烯材料0.1-5％，钙和/或钡的难溶盐0.1-5％之间，其余则为聚合物树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，其特征在于，包括芯层和皮层的复合结构，所述皮层上均匀分布纳米孔洞，孔洞的直径在400nm以下；所述芯层主要由聚合物树脂和防蚊剂组成，所述皮层主要由石墨烯材料和聚合物树脂组成；优选地，所述孔洞的直径为100‑300nm之间，孔密度为5‑50孔/μm；优选地，所述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物中的一种或几种的混合；优选地，所述皮层中还包括钙和/或钡的难溶盐，所述钙和/或钡的难溶更优选为盐碳酸钙和/或碳酸钡，最优选为碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种皮芯多孔型防蚊抗菌纤维，其特征在于，包括芯层和皮层的复合结构，所述皮层上均匀分布纳米孔洞，孔洞的直径在400nm以下；所述芯层主要由聚合物树脂和防蚊剂组成，所述皮层主要由石墨烯材料和聚合物树脂组成；优选地，所述孔洞的直径为100-300nm之间，孔密度为5-50孔/μm；优选地，所述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物中的一种或几种的混合；优选地，所述皮层中还包括钙和/或钡的难溶盐，所述钙和/或钡的难溶更优选为盐碳酸钙和/或碳酸钡，最优选为碳酸钙。2.根据权利要求1所述的纤维，其特征在于，所述皮层中，以质量百分比计，石墨烯材料0.1-5.5％；优选地，以质量百分比计，石墨烯材料1-3％。3.根据权利要求1或2所述的纤维，其特征在于，所述石墨烯材料的粒径控制在30-800mm之间，优选为100-400mm之间；优选地，所述石墨烯材料的添加以石墨烯母粒的形式，所述石墨烯母粒中，石墨烯含量为10-50wt％；优选地，所述石墨烯母粒的制备方法包括：将石墨烯粉体采用偶联剂溶液溶解，混合均匀后形成改性无机粉体，与分散剂、干燥后的聚合物切片高速搅拌预混，熔融挤出，即得。4.根据权利要求1或2所述的纤维，其特征在于，所述防蚊剂为防蚊母粒，所述防蚊母粒中，有效成分为25wt％以上的多环芳香酯；优选地，所述皮层与所述芯层的体积比控制在1：(0.25-4)之间，更优地为1：(1-3)之间。5.根据权利要求4所述的纤维，其特征在于，聚合物树脂包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乳酸中的任意一种或几种的混合。6.权利要求1-5任一项所述的皮芯多孔型防蚊抗菌纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(A)将石墨烯材料、钙和/或钡的难溶盐、聚合物树脂共混作为皮层，防蚊剂和聚合物树脂共混作为芯层，将皮层与芯层的组分复合熔融纺丝，加弹得到复合纤维；(B)将所述复合纤维的表面进行酸处理制孔，即得；优选地，以质量百分比计，石墨烯材料0.1-5％，钙和/或钡的难溶盐0.1-5％；优选地，钙和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐地源，胡兴文，吕冬生，王双成，许日鹏，
申请(专利权)人：山东圣泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37