纳米抗菌纤维材料及其生产方法技术

本发明专利技术涉及纳米抗菌超细纤维材料及生产方法，尤其涉及熔融纺丝法生产纳米抗菌超细纤维材料。本发明专利技术的纳米抗菌超细纤维材料由高分子超细纤维和抗菌剂超细颗粒组成，其中各组成物按重量百分比为高分子超细纤维占９８％～９９．９％，纳米抗菌剂占０．１％～２％；制备时采用在母料制备阶段将纳米抗菌剂和高分子超细纤维均匀混合熔融，通过双螺杆挤出机的作用，制成纤维材料后经碱水解法进行剥离，得到纳米抗菌超细纤维材料。本发明专利技术产品具有透气性好、抗菌效果佳、过滤效率高、加工工艺简单、适用范围广、易于工业生产的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米抗菌超细纤维材料及生产方法，尤其熔融纺丝法生产纳米抗菌超细纤维材料。
技术介绍
在人类生活的环境中生息着各种各样的微生物，日常所使用的各种纺织品如毛巾、棉被、内衣裤、玩具等都是微生物滋生繁衍的适宜场所，对人体健康影响巨大，甚至释放令人恶心的臭味，影响环境卫生；随着现代纤维技术的迅速发展，以及生活水平的提高，人们对日常生活中应用的纤维的功能提出了更高的要求，高科技纤维的比重将日益增加，抗菌型纺织品将在信息产业、生物医学工程、能源工程、环保工程、军事和民用的人体防护和卫生保健等领域都得到广泛应用，因此，开发具有抗菌防臭功能的纺织品成为国际纺织界关注的热点之一。然而，通过文献检索发现，现有的抗菌纤维仍存在着许多缺陷首先，现有抗菌纤维的直径较粗，通常在3微米以上，限制了纤维材料在过滤超细粒子和含有病毒的极细颗粒和气溶胶方面的应用，特别是在服装、医学方面的应用；其次，现有的抗菌纤维主要采用后处理法和原丝改良法，然而前者溶出的抗菌防臭剂可能对人体存在安全隐患和耐久性问题，而后者容易出现毛丝或断头，很难获得高质量的织物手感；再次，有专利报道(中国专利申请号03131864.9)纳米抗菌超细纤维材料中抗菌剂占总重量的2％～40％，大量贵重抗菌剂的应用以及静电纺丝的制备方法，也不利于工业化的生产；最后，现有的纳米抗菌超细纤维大多依赖于进口，国产化技术含量低，迫切需要提高工业化中的技术含量。因此，开发新型绿色纳米抗菌超细纤维及其工业化具有十分重要的意义。因此，有必要研制一种纤维材料其直径小于1微米，甚至达到十几纳米，通过在母料中直接添加的纳米抗菌颗粒，不仅可以有效的抑菌，而且其较大的抗菌比表面积显著增强了抗菌效果。本专利致力于熔融纺丝法生产抗菌超细纤维，在母料制备阶段将无机纳米抗菌剂和聚酯/聚酰胺聚合物均匀混合，通过双螺杆挤出机(上海迅达橡塑机械制造有限公司的XD-双金属精密纺丝挤出机)的作用，制成纤维材料后经碱水解法进行剥离，得到直径在100纳米～1微米之间的超细纤维。该纤维既有超细纤维比表面积大的特点，又具有抗菌纤维抗菌性显著的优点，并且易于实现工业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种透气性好、抗菌效果佳、过滤效率高、加工工艺简单、适用范围广、易于工业生产的纳米抗菌超细纤维材料及其生产工艺。本专利技术的纳米抗菌超细纤维材料由高分子超细纤维和纳米抗菌剂组成，其中按重量百分比计算，高分子超细纤维占材料总重量的98％～99.9％，纳米抗菌剂占材料总重量的0.1％～2％。纳米抗菌剂是指含多纳米孔道的银或锌或铜离子的无机纳米颗粒；或是含银或锌或铜离子的多纳米孔道的无机沸石纳米颗粒；或是氧化锌、硫酸锌、二氧化钛、硫酸铜纳米颗粒中的一种或多种的混合物；或是甲壳素、壳聚糖纳米颗粒，以上纳米抗菌剂颗粒的粒度均小于1微米。高分子超细纤维是指聚酯类和聚酰胺类高分子，高分子超细纤维可以是选自两类高分子物质中的一种，或是两种或两种以上聚酯、聚酰胺类高分子的共混物。高分子超细纤维的直径在10纳米～3微米之间，其优选直径在20纳米～1微米之间。高分子超细纤维混合物中聚酯类高分子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚酰胺类高分子包括尼龙6、尼龙66。纳米抗菌超细纤维材料的生产方法为将一种或多种高分子超细纤维材料分散后与纳米抗菌剂共混均匀后，通过双螺杆挤出机的作用，制成纤维材料后经碱水解法进行剥离，得到纳米抗菌超细纤维材料。碱水解法又称为化学剥离法，是涤锦复合超细纤维的剥离开纤中所用三种方法中的一种，另两种方法分别是机械法和溶胀法，这三种方法均能达到降低纤维直径的作用。碱水解法是利用复合纤维两种组分均可被碱加速水解的机理，在碱水(或再加某些促进剂)溶液中复合纤维两组分的界面发生水解，减弱粘合力，使之易于剥离，达到开纤的目的，从而得到0.1微米～几微米之间的超细纤维。纳米抗菌超细纤维材料还可以通过下述方法进行制造将一种或多种高分子超细纤维材料分散后与纳米抗菌剂均匀混合，高温下熔融，熔融液通过注射泵和导管连接到喷射头，喷射头接高压正电场，铜网接地，通过静电纺丝制得。本专利技术的技术和生产方法与现有技术相比有如下一些优点1)本专利技术提供的抗菌纳米纤维材料是含纳米抗菌颗粒的高分子超细纤维的复合材料，其中，纳米抗菌颗粒的重量百分含量在0.1％～2％，远远低于现有技术的2％～40％，大大节省了生产成本。2)本专利技术提供的纳米抗菌颗粒是含银或锌或铜离子的无机纳米颗粒，或是含银或锌或铜离子的的无机沸石纳米颗粒；或是选自氧化锌、硫酸锌、二氧化钛、硫酸铜纳米颗粒中的一种颗粒或多种颗粒组成的混合物；或是甲壳素、壳聚糖纳米颗粒，上述物质粒度均小于1微米，与原有的技术的超细颗粒相比，纳米抗菌颗粒比表面积显著增加，抗菌效果明显增强。3)本专利技术提供的纳米抗菌超细纤维材料具有加工工艺简单，适用范围广的特征，因此，在熔融纺丝、干法纺丝、湿法纺丝和静电纺丝中都能适用，不需要对原有的工艺进行太大的改动。4)本专利技术提供的纳米抗菌超细纤维材料透气性好、抗菌效果佳、过滤效率高、适用范围广，抗菌测试方法如下主要采用测定接种后的活菌数的菌(落)数减少法之一的改进AATCC试验法100进行评定。先将测试样和对照样接种测试菌，然后加入已知总量的中和液并振荡，将菌从试样上洗脱下来，测定洗脱液中的菌含量，计算抗菌试样上细菌减少的百分率。其计算公式为 式中，M为细菌减少的百分率；A为试样接种细菌并培养18～24h后洗脱液中的菌浓度；B为试样接种细菌后立即洗脱液中的菌浓度；C为对照样与细菌零接触时间洗脱液中的菌浓度。实验表明采用该纳米抗菌纤维后洗脱的菌浓度为普通纤维(对照样)的菌浓度的0.8％，抗菌效率达到了99％以上，该抗菌率由德国Regensburg大学微生物系GMBH实验室于2005年9月对本专利技术的产品进行检测后得出。5)本专利技术提供的抗菌纳米纤维材料对葡萄球菌、大肠杆菌等细菌具有特别好的杀菌作用。实验表明采用该纳米抗菌纤维后洗脱的葡萄球菌和大肠杆菌的菌浓度为普通纤维(对照样)的菌浓度的0.3％，抗菌效率达到了99.5％以上，该抗菌率由德国Regensburg大学微生物系GMBH实验室于2005年9月对本专利技术的产品进行检测后得出。本专利技术所提出的纳米抗菌超细纤维材料可用于日常防护材料、杀菌过滤材料、日用毛巾、日用桌布以及高级化妆材料等方面。具体实施例方式本专利技术的纳米抗菌超细纤维材料包括高分子超细纤维、抗菌剂超细颗粒，其中按重量百分比计算，高分子超细纤维占材料总重量的98％～99.9％，纳米抗菌剂占材料总重量的0.1％～2％。纳米抗菌剂是含银或锌或铜离子的无机纳米颗粒，或是含银或锌或铜离子的多纳米孔道的无机沸石纳米颗粒，或是氧化锌、硫酸锌、二氧化钛、硫酸铜纳米颗粒中的一种或多种的混合物，或是甲壳素、壳聚糖纳米颗粒，其粒度均小于1微米。高分子超细纤维是聚酯、聚酰胺类高分子，或是其中两种或两种以上聚酯、聚酰胺类高分子的共混物。纤维的直径在10纳米～3微米之间，其优选直径在20纳米～1微米之间。在具体实施过程中选取了直径为10纳米、20纳米、100纳米、1微米和3微米的高分子超细纤维。高分子超细纤维混合物中聚酯类高分子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚酰胺类高分子包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米抗菌超细纤维材料，其特征在于：所述的纳米抗菌超细纤维材料由重量百分比为９８％～９９．９％的高分子超细纤维和０．１％～２％的纳米抗菌剂组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩玉平，韩爱民，吴书军，王莉莉，
申请(专利权)人：宁波新顺化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]