一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法，以海洋资源海藻酸钠为原料，通过原位法工艺制备海藻酸钙/纳米氯化银溶胶纺丝液，并采用平均分子量≥12万的聚乙烯吡咯烷酮K90辅助控制氯化银晶核生长，再用湿法纺丝设备喷丝于锌、钙非氯化物凝固浴中获得纤维，确保纤维制造过程中氯化银呈纳米级尺寸，从而获得纳米氯化银高阻燃强抗菌海洋纤维；该纤维极限氧指数大于60％，抑菌率大于99％，特别适合于对防火和防疫要求很高的装饰材料和家纺用品的规模化生产。家纺用品的规模化生产。家纺用品的规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于海洋生物质阻燃纤维
，具体涉及一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，在日常生活中，火灾引发的财产生命安全已备受重视，为了降低火灾危害，社会各界极度关心阻燃材料及其技术的发展，海洋生物质阻燃纤维备受关注；海洋生物质阻燃纤维主要包括类纤维素结构的海洋生物质基阻燃剂、具有金属离子的海藻纤维、卡拉胶纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维，虽然海洋生物质阻燃纤维可有效避免或减轻火灾起数和损失，比如海藻酸钙，其是一种本体阻燃材料且属于环境友好材料，但它也是一种多糖材料，阻燃性能有限，抗菌性能弱，不能满足对阻燃和抗菌功能都很高的纺织品及其装饰材料的要求。
[0003]同时除了火灾危险外，传染性疾病对人类的威胁也是巨大的，比如肆虐全球的新冠冠状病毒就造成了全球数百万人感染，几十万人死亡，且严重阻碍了经济发展，所以开发兼具阻燃和抗菌性能的海洋生物质纤维具有重要意义。在纤维中加入具有抗菌性的金属离子或者天然抗菌剂得到抗菌海藻纤维是时下流行的方式之一。
[0004]在海藻酸纤维中载银的方法有多种，主要分为喷涂浸渍法、离子交换法、共混纺丝法。其中，喷涂浸渍法是直接将纳米银浆喷涂在纤维上或者将纤维浸渍在纳米银浆中，再经过干燥等工序得到载银海藻酸钙纤维，虽然简便快捷，但是存在易板结、处理均匀性差的问题；离子交换法是利用海藻酸钙纤维浸渍在硝酸银溶液中，纤维中的钙离子或氢离子与溶液中的银离子之间的离子交换作用在纤维中载银，由于海藻酸中的羧基组既要与钙离子交联，又要封闭银离子，这直接使得纤维的力学性能和稳定性下降。共混纺丝法是在原纺丝液中混合银盐或纳米银，经过湿法纺丝或静电纺丝得到载银海藻酸钙纤维，但由于加入PVA、戊二醛或魔芋葡甘聚糖等物质，改变了纯海藻酸盐纤维在生理盐水中完全溶解的性能，甚至会发生粘连，且银浆容易出现团聚现象而导致喷丝孔堵塞，不适合于纺丝工艺。加之，纳米级氯化银制备的困难新，这使得要简便地制备一种高阻燃、强抗菌的纳米氯化银/海洋生物质复合纤维，在工艺方法备受挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出的解决方案。其技术解决方案是：
[0006]一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)配制溶液A：先将去离子水加热至30-50℃，在超声波作用下，再依次将聚乙烯吡咯烷酮K90、氯化物和海藻酸钠溶于其中，维持反应30-60min后即得；
[0008](2)配制溶液B：称取与氯化物等摩尔的硝酸银，在常温下将硝酸银溶解于去离子水中，然后在搅拌下将氨水滴加至溶液中，再维持搅拌反应3-5min，即得；
[0009](3)制备结晶物C：在35-50℃水浴加热、搅拌条件下将溶液B滴加到溶液A中，然后，见到反应液变成乳白色时终止搅拌，并40-50℃恒温养护10-20min，即得；
[0010](4)按照结晶物C与可溶性非卤化物盐溶液为1:5-10的质量比，将结晶物C在湿法纺丝设备中喷丝成形后于可溶性非卤化物盐溶液中交联反应10-15min，制得纤维后，用硼盐溶液喷洗1-3次，再用去离子水浸洗3-5次，再蒸汽干燥、热拉伸，冷却至常温，即得负载纳米氯化银的海洋纤维。
[0011]所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化铵中任意一种或多种组合；进一步优选氯化钠。
[0012]所述溶液A中氯化物、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、去离子水的质量比为1：(0.1-0.3)：(15-25)：(400-500)。
[0013]所述聚乙烯吡咯烷酮，其平均分子量≥12万。
[0014]所述可溶性非卤化物盐为硝酸钙、醋酸钙、乳酸钙、硝酸锌、醋酸锌、乳酸锌中任意一种或多种组合；优选为乳酸钙或乳酸锌。
[0015]所述溶液B中硝酸银、氨水、去离子水的质量比为1：(5-6)：(5-7)。
[0016]所述氨水，其体积浓度为25％。
[0017]所述水浴加热，其温度为35-50℃。
[0018]所述恒温养护，其温度为40-50℃。
[0019]所述结晶物C，其粒径为5-50nm。
[0020]所述可溶性非卤化物盐溶液，其质量浓度为1-3％。
[0021]所述交联反应中结晶物C与可溶性非卤化物盐溶液的质量比是1：5-10。
[0022]所述硼盐溶液，其质量浓度为0.1-0.3％。
[0023]所述硼盐由硼酸与硼砂按质量比4:1组成。
[0024]所述负载纳米氯化银的海洋纤维，其极限氧指数大于60％，抗菌率大于99％。
[0025]上述技术方案直接带来的技术效果是，以海洋资源海藻酸钠为原料，通过粒径可控技术制备纳米氯化银溶胶，用湿法纺丝设备喷丝于二价金属离子的凝固浴中发生离子交换反应，继而通过硼元素表面修饰，制备了负载极限氧指数大于60％，抗菌率大于99％的纳米氯化银的海洋纤维，该纤维可满足敬老院、幼儿园、娱乐场合、军事装备、汽车、动车、客轮等场合的装饰材料等对高阻燃强抗菌性能的功能需求。
[0026]有益效果：
[0027]1、原工艺是海藻酸钠和银氨离子溶胶进入氯化钙凝固浴中直接一步生成氯化银和海藻酸钙复合纤维。本专利申请是先通过预混氯化银生成体氯离子于溶胶体中，改氯化银和海藻酸钙一步生成工艺为先后生成氯化银和海藻酸钙的两步工艺，克服了原工艺不能调控氯化银粒径的弊端。
[0028]2、在纺丝溶胶中预混了平均分子量≥12万的聚乙烯吡咯烷酮模型剂，实验证明起到了氯化银晶粒调控作用，确保了氯化银微粒在纳米尺寸，更有利于湿法纺丝不会堵塞喷丝孔。
[0029]3、氯化银的原位生成-复合过程，克服了在海藻酸盐中直接添加氯化银容易团聚不易喷丝的缺陷，使得纳米氯化银在海藻大分子本体内分布均匀，均一性好，流体性能好，不会堵塞喷丝孔，特别适合于湿法纺丝。
[0030]4、可溶性非卤化物钙盐和锌盐的选用，避免了过量氯离子能促进纳米氯化银团聚增大而失去纳米尺寸的弊端。
[0031]5、用硼盐溶液(硼酸：硼砂＝4:1)喷洗初生钙化纤维，表面生成少量硼化钙，具有耐盐、耐洗涤剂作用，克服了海藻酸盐不耐盐、不耐洗涤剂的缺陷。
[0032]6、蒸汽干燥消除了纤维的内应力，克服了纤维的脆性，使纤维具有良好的弹性，易于织造成布或者制造无纺布。
[0033]7、该工艺简单，可操作性强，无污染，材料环境友好，适合大批量工业化生产。
附图说明
[0034]图1：实施例1中成品材料的电镜图；
[0035]图2：实施例4中成品材料的电镜图；
[0036]图3：实施例2中成品材料的电镜图；
[0037]图4：实施例5中成品材料的电镜图；
[0038]图5：实施例3中成品材料的电镜图；
[0039]图6：实施例6中成品材料的电镜图。
具体实施方式
[0040]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制溶液A：先将去离子水加热至30-50℃，在超声波作用下，再依次将聚乙烯吡咯烷酮K90、氯化物和海藻酸钠溶于其中，维持反应30-60min后即得；(2)配制溶液B：称取与氯化物等摩尔的硝酸银，在常温下将硝酸银溶解于去离子水中，然后在搅拌下将氨水滴加至溶液中，再维持搅拌反应3-5min，即得；(3)制备结晶物C：在35-50℃水浴加热、搅拌条件下将溶液B滴加到溶液A中，然后，见到反应液变成乳白色时终止搅拌，并40-50℃恒温养护10-20min，即得；(4)按照结晶物C与可溶性非卤化物盐溶液为1:5-10的质量比，将结晶物C在湿法纺丝设备中喷丝成形后于可溶性非卤化物盐溶液中交联反应10-15min，制得纤维后，用硼盐溶液喷洗1-3次，再用去离子水浸洗3-5次，再蒸汽干燥、热拉伸，冷却至常温，即得负载纳米氯化银的海洋纤维。2.如权利要求1所述一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法，其特征在于，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化铵中任意一种或多种组合。3.如权利要求1或2所述一种负载纳米氯化银的海洋纤维的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子超，付坤丽，李群，刘学军，周晓东，薛涵静，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：