一种抗菌阻燃纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌阻燃纤维及其制备方法，其通过将本体阻燃纤维在浸渍液中浸渍后使浸渍液中的活性金属阳离子植入到纤维表层中，然后将该处理过的纤维在固定液中浸渍后使固定液中的固定剂与位于纤维表层中的活性金属阳离子进行原位反应，通过该“离子注入‑化学原位反应固定”的方法，在纤维表层形成具有抗菌活性的纳米粒子，从而获得一种兼具阻燃和抗菌功能的纤维材料。该方法弥补了前处理方法制备抗菌纤维存在的生产过程复杂、对抗菌剂要求高、局限性较大，及后处理工艺存在的抗菌效果持久性差及耐高温洗涤性能差等问题，制备所得的抗菌阻燃纤维可用于对抑菌防霉和高温阻燃性能要求较高的场合。

An antibacterial and flame retardant fiber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌阻燃纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种功能纤维材料及其制备方法，具体涉及一种具有阻燃和抗菌功能的纤维材料及其制备方法，属于功能纺织材料领域。
技术介绍
人类在日常生活中，经常受到细菌和病毒的侵扰，严重影响人们的生活质量，甚至危害生命健康。如2003年爆发的SARS病毒，2019年美国爆发的流感，以及2020年肆虐全球的“新冠”病毒等，这些细菌和病毒迅速传播，并通过皮肤、呼吸道、消化道以及血液系统进入人体并破坏免疫系统，是产生大量致病致死案例的主要原因，严重影响了人类健康和社会经济的发展。在细菌和病毒的传播过程中，人们日常使用的各类纺织材料作为重要的媒介起到了推波助澜的作用。因此迫切需要各类广谱高效和持久抑菌抗病毒的纺织材料。制备抗菌纺织材料主要有两种方法：一种方法是前处理方法。该方法是将抗菌剂加入到纺丝原料中，再通过熔体纺丝或溶液纺丝的方式制备抗菌纤维。如美国专利US20100190404、US9192625，以及中国专利CN201910865538.1、CN201811609425.7、CN201810624209.3等。该方法具有抗菌效果持久(耐洗性好)的优点，但生产过程复杂，对抗菌剂的要求高，局限性较大。另一种方法是后处理方法。该方法是采用抗菌液对纤维进行浸渍、浸轧或涂覆处理，再通过高温焙烘或其他方法将抗菌剂固定在纤维上。如美国专利US20170290329、US20060265814、US5458906、US5271952，以及中国专利CN201811330617.4、CN201810962872.4等。这类方法工艺简单、抗菌剂选择余地大、适用性广，但存在抗菌效果持久性差及耐高温洗涤性能差等问题。用于抗菌纤维及织物的抗菌剂，常用的有金、银、铜、锌、钛等金属及其化合物，以及季铵盐类、苯酚类、杂环类和有机金属化合物等有机物，这些抗菌剂通常以混合、络合或借助载体的方式实现与纤维或织物的结合。银、铜及其系列衍生物是目前研究和应用较多的抗菌剂材料。其中银在目前已知金属中杀菌活性名列第二(第一是金)，具有广谱、杀菌能力强、作用持久、生物毒性小等显著特点，被广泛应用于抗菌、防疫、治疗、康复等医疗卫生领域中(钟浩权等.纳米技术,2012,2,50-57；AmaniD.Politano,etal.SURGICALINFECTIONS,2013,14(13):8-20)。综合分析现有抗菌纤维材料技术，可以发现，现有的抗菌纤维及抗菌整理方法主要针对普通民用领域，并不适用于对高温或阻燃有防护要求的情形，比如类似抢险救援可能要应对的各种复杂环境，潜艇舱内工作人员长期生活在密闭、狭窄的空间内极易滋生有害病菌等等这类军事、航空航天、医疗、电力、矿山、石化等领域对抑菌防霉和高温阻燃性能要求较高的场合。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗菌阻燃纤维及其制备方法，其应用高性能本体阻燃纤维，通过“离子注入-化学原位反应固定”的方法，在纤维表层形成具有抗菌活性的纳米粒子，从而获得一种兼具阻燃和抗菌功能的纤维材料。本专利技术的技术方案是：本专利技术公开了一种抗菌阻燃纤维的制备方法，该制备方法主要包括下述步骤：S1，离子注入：将待处理的纤维在30-100℃的含有活性金属阳离子的浸渍液中浸渍30-100min后取出并水洗干净，使浸渍液中的活性金属阳离子通过浸渍方式植入到纤维表层中；S2，化学固定：将经S1步骤处理后的纤维在20-50℃的固定液中浸渍20-60min后取出洗净烘干，在浸渍过程中固定液中的固定剂与位于纤维表层中的活性金属阳离子进行原位反应，反应所生成的抗菌剂粒子原位沉淀于纤维表层中；其中所述待处理的纤维为本体阻燃纤维；其中所述浸渍液主要由含活性金属阳离子的可溶性金属盐、极性溶剂和水组成，其中所述可溶性金属盐在该浸渍液中的浓度为5-30g/L，且所述极性溶剂在该浸渍液中的浓度为30-60vol.％；其中所述固定液为还原性固定液、含氢氧根的碱性固定液和含氯固定液中的一种；其中所述生成的抗菌剂粒子为：金、银和铜中的一种金属；或银和铜中一种金属的氧化物；或银的氯化物。其进一步的技术方案是：S1步骤所述本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(间位芳纶，PMIA，芳纶1313纤维)、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶、PPTA，芳纶1414纤维)、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维(芳砜纶、PSA)、聚酰亚胺纤维(PI)和聚苯并噁唑纤维(PBO)中的一种，优选聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶1414纤维)或聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(芳纶1313纤维)。S1步骤所述浸渍液中可溶性金属盐中所含有的活性金属阳离子为金、银、和铜中的至少一种，该可溶性金属盐所对应的阴离子为硫酸根、硝酸根、碳酸根和乙酸根中的至少一种。该可溶性金属盐的可溶性是指在该浸渍液中的可溶性，优选硝酸银、硫酸银、碳酸银、乙酸银、硝酸铜和硫酸铜中的一种，其中优选硝酸银和硫酸铜。S1步骤所述浸渍液中极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲亚砜和二甲基甲酰胺中的至少一种。S2步骤所述还原性固定液为肼、硼氢化钠、硼氢化钾、二甲胺硼烷和葡萄糖、柠檬酸钠、甲醛、双氧水中的一种或几种混合物的水溶液，且该还原性固定液中还原剂的浓度为5-40g/L。其中还原剂为肼、硼氢化钠、硼氢化钾和二甲胺硼烷适用于活性金属阳离子为金离子、银离子和铜离子的情况，其余还原剂仅适用于银离子，且该还原剂优选葡萄糖。S2步骤所述含氢氧根的碱性固定液为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种混合物的水溶液，且该含氢氧根的碱性固定液中的氢氧化物的浓度为5-40g/L。其中所述含氢氧根的碱性固定液适用于活性金属阳离子为银离子和铜离子的情况。S2步骤所述含氯固定液为氯化钠、氯化钾、氯化钙和盐酸中的一种或几种的混合物水溶液，且该含氯固定液中的氯化物的浓度为8-50g/L。其中所述含氯固定液适用于活性金属阳离子为银离子的情况。本专利技术还公开了一种上述制备方法制备所得的抗菌阻燃纤维，该抗菌阻燃纤维由本体阻燃纤维和在该本体阻燃纤维表层中原位生成的抗菌剂粒子组成，其中所述抗菌剂粒子的最大处尺寸为5-50nm，且该抗菌剂粒子在该抗菌阻燃纤维中的含量为2-30wt.％。其进一步的技术方案是：所述本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚苯并噁唑纤维中的一种。所述抗菌剂粒子为金、银和铜中的一种金属；或银和铜中的一种金属的氧化物；或银的氯化物。优选的本体阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维或聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，优选的抗菌剂粒子为银、氯化银或氧化铜。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术中所述抗菌阻燃纤维及其制备方法，通过将本体阻燃纤维在浸渍液中浸渍后使浸渍液中的活性金属阳离子植入到纤维表层中，然后将该处理过的纤维在固定液中浸渍后使固定液中的固定剂与位于纤维表层中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌阻燃纤维的制备方法，其特征在于，主要包括下述步骤：/nS1，离子注入：将待处理的纤维在30-100℃的含有活性金属阳离子的浸渍液中浸渍30-100min后取出并水洗干净，使浸渍液中的活性金属阳离子通过浸渍方式植入到纤维表层中；/nS2，化学固定：将经S1步骤处理后的纤维在20-50℃的固定液中浸渍20-60min后取出洗净烘干，在浸渍过程中固定液中的固定剂与位于纤维表层中的活性金属阳离子进行原位反应，反应所生成的抗菌剂粒子原位沉淀于纤维表层中；/n其中所述待处理的纤维为本体阻燃纤维；/n其中所述浸渍液主要由含活性金属阳离子的可溶性金属盐、极性溶剂和水组成，其中所述可溶性金属盐在该浸渍液中的浓度为5-30g/L，且所述极性溶剂在该浸渍液中的浓度为30-60vol.％；/n其中所述固定液为还原性固定液、含氢氧根的碱性固定液和含氯固定液中的一种；/n其中所述生成的抗菌剂粒子为：/n金、银和铜中的一种金属；或/n银和铜中的一种金属的氧化物；或/n银的氯化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌阻燃纤维的制备方法，其特征在于，主要包括下述步骤：
S1，离子注入：将待处理的纤维在30-100℃的含有活性金属阳离子的浸渍液中浸渍30-100min后取出并水洗干净，使浸渍液中的活性金属阳离子通过浸渍方式植入到纤维表层中；
S2，化学固定：将经S1步骤处理后的纤维在20-50℃的固定液中浸渍20-60min后取出洗净烘干，在浸渍过程中固定液中的固定剂与位于纤维表层中的活性金属阳离子进行原位反应，反应所生成的抗菌剂粒子原位沉淀于纤维表层中；
其中所述待处理的纤维为本体阻燃纤维；
其中所述浸渍液主要由含活性金属阳离子的可溶性金属盐、极性溶剂和水组成，其中所述可溶性金属盐在该浸渍液中的浓度为5-30g/L，且所述极性溶剂在该浸渍液中的浓度为30-60vol.％；
其中所述固定液为还原性固定液、含氢氧根的碱性固定液和含氯固定液中的一种；
其中所述生成的抗菌剂粒子为：
金、银和铜中的一种金属；或
银和铜中的一种金属的氧化物；或
银的氯化物。


2.根据权利要求1所述的抗菌阻燃纤维的制备方法，其特征在于，S1步骤所述本体阻燃纤维为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚苯砜对苯二甲酰胺纤维、聚酰亚胺纤维和聚苯并噁唑纤维中的一种。


3.根据权利要求1所述的抗菌阻燃纤维的制备方法，其特征在于，S1步骤所述浸渍液中可溶性金属盐中所含有的活性金属阳离子为金、银和铜中的至少一种，该可溶性金属盐所对应的阴离子为硫酸根、硝酸根、碳酸根和乙酸根中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的抗菌阻燃纤维的制备方法，其特征在于，S1步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：白瑞成，
申请(专利权)人：苏州耐科泰斯纺织新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32