一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法技术

本发明专利技术公开一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，属于改性聚酰胺材料技术领域。本发明专利技术采用Zr(HPO

【技术实现步骤摘要】
一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法
本专利技术涉及改性聚酰胺材料
，更具体的说是涉及一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法。
技术介绍
聚酰胺高分子产品在生产生活中的使用频率高、应用广，但其产品本身的抑菌功能弱，容易滋生细菌等微生物，影响人体健康。因此，亟需改良聚酰胺产品的抗菌性能。近年来，国内外对聚酰胺纤维的抗菌性研究中，主要通过添加少量抗菌剂的方法获得抗菌性能，抗菌剂一般分为这几类：无机型、有机型和天然型。其中，研究较多的是无机型抗菌剂，无机型抗菌剂是以金属(如Ag、Cu、Zn等)离子为抗菌剂，以磷酸盐、膨润土等多孔无机非金属材料为载体制得，这些无机的抗菌剂用于制备抗菌聚酰胺纤维，常存在与聚酰胺相容性差、抗菌粉体在聚合物中的分散困难、抗菌粉体负载量少、抗菌效果不理想等问题。磷酸氢锆是一种新型多功能介孔材料，是一类具有类似磷酸锆(α-ZrP)层状结构特征的多功能材料,具有较高的热稳定性和较强的耐酸碱性，层间具有大量的P-OH基团，可以与其他官能团作用，实现修饰改性。目前已有采用介孔磷酸氢锆或磷酸锆负载抗菌纳米金属粉制备具有抗菌效果的研究。专利CN1640263A提供了一种层状磷酸锆载银粉末的制备方法，CN105386147A公开了一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酰胺纤维的制备方法，将Ag@介孔磷酸锆抗菌粉体和聚酰胺反应单体的原料加入到聚酰胺反应器中进行原位聚合制备介孔磷酸锆-纳米银抗菌复合材料，CN105332083A提供了一种介孔磷酸锆负载纳米氧化铜抗菌聚酰胺纤维的制备方法。虽然其抗菌效果显著，但其抗菌剂往往在聚合物中分散性差，易团聚，且相容性不好，生产工艺复杂、成本高。现有专利大多采用金属离子与磷酸锆进行离子交换的方法实现抗菌金属的负载，如CN105332085B一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌纤维及其制备方法，采用银@介孔磷酸锆溶胶前驱体等与聚酯原位聚合，通过离子交换的方式实现银的负载，聚合过程中与二元醇在聚合热的作用下原位氧化还原生成纳米银，很少采用对金属粉末改性负载的报道。赖登旺等提供了Zr(HPO4)2浇铸尼龙6的制备方法，采用原位聚合法制备磷酸氢锆/浇铸尼龙6(Zr(HPO4)2/MCPA6)，得到抗冲击强度和热稳定性增加的复合材料(高分子材料科学与工程.2019,35(5)：150-156.)，但受尼龙6与Zr(HPO4)2的相容性局限，磷酸氢锆的添加量只能在1.5％才有效果。本专利技术采用Zr(HPO4)2负载有机聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球，通过对金属粉末的改性修饰再与磷酸氢锆相互作用，实现纳米金属粉的高负载，获得与聚酰胺良好的相容性，所得抗菌聚酰胺纤维的抗菌性良好，纤维的强度和热稳定性强。这在已有文献中尚未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，采用Zr(HPO4)2负载聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球，通过将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与金属粉高速球磨制备分散性良好的纳米金属粉，然后再与糠醇发生聚合反应，制备聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球，避免了纳米金属粉的团聚，有机聚糠醇的羟基与Zr(HPO4)2的P-OH之间氢键相互作用，实现抗菌纳米金属粉的负载，聚糠醇可与聚酰胺获得良好的相容性，制备得到的抗菌聚酰胺纤维材料具有良好的抗菌性、热稳定性和纤维强度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，包括以下步骤：1)制备抗菌纳米金属粉将金属粉、水和聚乙烯吡咯烷酮配制成溶液，然后加入研磨助剂，搅拌混合均匀，在惰性气氛中高能球磨，50℃烘箱干燥，即得所述抗菌纳米金属粉；2)制备Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球采用水热法制备聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球溶液，加入Zr(HPO4)2粉末，搅拌并超声处理，离心后干燥处理，得到Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球；3)制备介孔Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺纤维在预处理反应釜中加入聚酰胺反应单体、催化剂、抗氧化剂、封端剂和活化剂，再加入步骤2)中制备的Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球，经氮气置换三次后，密闭反应釜，通过原位聚合反应制备得到Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺复合材料，然后经铸带，切片，水洗萃取，烘干，再通过熔融纺丝机熔融，经过纺丝组件从喷丝板挤出，最后经冷却成型拉伸，卷绕，熔融纺丝制得所述介孔Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺纤维。优选的，步骤1)中所述金属粉为铜粉、锌粉、镍粉、铜锌合金粉和铜铁合金粉中的任意一种；所述研磨助剂为N46基础油、三乙醇胺和硬脂酸助磨剂的混合；所述惰性气氛为N2；所述抗菌纳米金属粉的粒径范围为50～300nm。铜粉、锌粉有较好的杀菌效果，可通过与细菌等微生物相互作用，使微生物失去活性；在研磨助剂的助磨作用下以及惰性气氛中高能球磨，可获得稳定分散的纳米金属粉末。优选的，步骤1)中所述金属粉、水和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(40～80):(1～5)；所述研磨助剂中N46基础油、三乙醇胺和硬脂酸助磨剂的质量比为2:0.5:0.5；所述研磨助剂的加入量占所述金属粉质量的0.5％～5％；所述高能球磨的条件为：球料质量比为(5～10):1，时间为2～10h，转速为500～1000r/min。球料比对球磨效果有显著的影响，球料比大，球磨效果越好。因此选择合适的球料比，并在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的分散作用和高能转速下，能够获得分散性好、粒径尺寸小的金属粉末。优选的，步骤2)中所述采用水热法制备聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球溶液具体为：在聚乙烯吡咯烷酮中加入水，搅拌均匀，然后加入糠醇和步骤1)中制备的抗菌纳米金属粉，搅拌均匀，于150～180℃温度下水热反应20～24h制得聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球溶液。金属颗粒越小越细，比表面积越大，越容易团聚。通过糠醇的水热聚合，可包裹在抗菌纳米金属粉表面，使得纳米金属粉末的颗粒与颗粒之间形成屏障，因此拉开了颗粒间距，避免了纳米金属粉的团聚。优选的，上述糠醇：聚乙烯吡咯烷酮：水：抗菌纳米金属粉：Zr(HPO4)2粉末的配比为(1～3)mL:(1～3)g:(60～100)mL:(0.5～2)g:(2～5)g。其中Zr(HPO4)2粉末为市售产品，粒径为100～700nm，孔径为10～60nm。优选的，所述超声处理条件为：温度为50～80℃，时间为0.5～2h；选择糠醇、纳米金属粉和Zr(HPO4)2合适的比例，一方面能够使糠醇包裹纳米金属粉，保证聚糠醇可与聚酰胺获得良好的相容性；另一方面能够保证聚糠醇与Zr(HPO4)2相互作用，实现有效负载。即便Zr(HPO4)2稍微有多余，也不影响与聚合物的相容性。所述离心条件为：转速为2000～4000r/min，时间为5～30min；所述干燥条件为：温度为60～100℃，时间为1～12h。合适的离心条件能够获得较纯净的Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球产品，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)制备抗菌纳米金属粉/n将金属粉、水和聚乙烯吡咯烷酮配制成溶液，然后加入研磨助剂，搅拌混合均匀，在惰性气氛中高能球磨，然后干燥，即得所述抗菌纳米金属粉；/n2)制备Zr(HPO

【技术特征摘要】
1.一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备抗菌纳米金属粉
将金属粉、水和聚乙烯吡咯烷酮配制成溶液，然后加入研磨助剂，搅拌混合均匀，在惰性气氛中高能球磨，然后干燥，即得所述抗菌纳米金属粉；
2)制备Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球
采用水热法制备聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球溶液，加入Zr(HPO4)2粉末，搅拌并超声处理，离心后干燥处理，得到Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球；
3)制备介孔Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺纤维
在预处理反应釜中加入聚酰胺反应单体、催化剂、抗氧化剂、封端剂和活化剂，再加入步骤2)中制备的Zr(HPO4)2负载的纳米金属微球，经氮气置换三次后，密闭反应釜，通过原位聚合反应制备得到Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺复合材料，然后经铸带，切片，水洗萃取，烘干，在熔融纺丝机中经过纺丝组件从喷丝板挤出，最后经冷却成型拉伸，卷绕，熔融纺丝制得所述介孔Zr(HPO4)2负载纳米金属抗菌聚酰胺纤维。


2.根据权利要求1所述的一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，其特征在于，步骤1)中所述金属粉为铜粉、锌粉、镍粉、铜锌合金粉和铜铁合金粉中的任意一种；
所述研磨助剂为N46基础油、三乙醇胺和硬脂酸助磨剂的混合；
所述惰性气氛为N2。


3.根据权利要求2所述的一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，其特征在于，步骤1)中所述金属粉、水和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(40～80):(1～5)；
所述研磨助剂中N46基础油、三乙醇胺和硬脂酸助磨剂的质量比为2:0.5:0.5；所述研磨助剂的加入量占所述金属粉质量的0.5％～5％；
所述高能球磨的条件为：球料质量比为(5～10):1，时间为2～10h，转速为500～1000r/min。


4.根据权利要求1所述的一种原位聚合制备抗菌聚酰胺纤维的方法，其特征在于，步骤2)中所述采用水热法制备聚糠醇包裹抗菌纳米金属粉微球溶液具体为：在聚乙烯吡咯烷酮中加入水，搅拌均匀，然后加入糠醇和步骤1)中制备的抗菌纳米金属粉，搅拌均匀，于150～180℃下水热反应20～24h制得聚糠醇包裹抗菌纳米金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡英，颜志勇，王晓馨，于利超，李喆，生俊露，易洪雷，姚勇波，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33