一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维及其制备方法和应用，属于抗菌阻燃材料技术领域。该功能复合纤维由尼龙6、MoS2纳米片、MOFs和含氮无卤阻燃剂制备而成。其中，具有二维层状结构MoS2纳米片和具有多孔结构MOFs，可以作为物理屏障限制尼龙6燃烧过程中热量传递并抑制热解产物的逸出；同时，MoS2和MOFs中的金属离子既可以催化材料成炭，形成致密的保护层阻止材料的进一步燃烧又可以快速高效杀菌。含氮无卤阻燃剂还可以进一步促进材料的炭化，释放大量惰性气体，促使炭化层膨胀发泡，从而达到隔绝氧气阻止燃烧的目的。和纯尼龙6相比，该功能复合纤维的峰值放热率和总放热率极大降低，极限氧指数极大升高，垂直燃烧测试(UL 94)可达到V

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于抗菌阻燃材料
，涉及一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]尼龙6是世界上第一个工业化生产的合成纤维，其产量仅次于涤纶，具有强度高、耐磨性好、弹性好等优点，产品用途十分广泛。但是尼龙6纤维的极限氧指数(LOI)仅为21％左右，容易燃烧，燃烧过程中会产生熔滴现象，易造成大面积火势蔓延。此外，当尼龙6制备成服装制品时，与人体皮肤直接接触，在汗渍、皮屑、体温等的共同作用下，细菌非常容易在织物表面滋生繁殖。因此，工业化生产的尼龙6时刻威胁危害人们的生命安全和身体健康。随着人们对安全和健康意识的不断提高，开发一种具有阻燃和抗菌性的尼龙6复合材料显得尤为重要。
[0003]CN108047711A公开了一种阻燃抗菌尼龙6，通过在尼龙6中掺杂氯化银和硫酸钡来赋予尼龙6抗菌和阻燃的特性。然而纳米银系无机抗菌剂已被美国等国家规定禁止在纺织品中使用；CN102643539A则以四溴双酚A作阻燃剂，吡啶硫酸锌作抗菌剂赋予尼龙6阻燃和抗菌的性能。但是四溴双酚A会诱发癌症，已被列入二类致癌物中；CN108048929A也公开了一种阻燃抗菌尼龙6，其中以氧化石墨烯作抗菌剂，三聚氰胺石墨烯作阻燃剂。然而目前对于氧化石墨烯的抗菌机理以及在纺织领域中的抗菌应用已有大量的研究，且比较成熟。因此，为了避免使用有害的抗菌剂或阻燃剂，同时开辟新的改善途径来推动本领域的进一步发展，有必要研发一种新型的阻燃抗菌尼龙6的复合材料。
专利
技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维的制备方法；本专利技术的目的之二在于提供一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维；本专利技术的目的之三在于提供一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维在制备纺织品或无纺制品方面的应用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]1.一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维的制备方法，所述制备方法如下：
[0007](1)制备MoS2纳米片@MOFs：将MoS2纳米片溶于无水甲醇中，超声形成均匀的悬浮液A；将硝酸盐和2
‑
甲基咪唑分别溶于无水甲醇中形成溶液B和溶液C；将所述溶液B滴加到所述悬浮液A中，超声得到溶液D，将所述溶液C加入到所述溶液D中搅拌得到溶液E，然后以3000～5000rmp的转速离心5～10min，于22～28℃下过滤，收集沉淀后用无水甲醇清洗3～5次，在40～60℃下干燥10～16h即可；
[0008](2)制备功能复合纤维：将步骤(1)中的MoS2纳米片@MOFs、含氮无卤阻燃剂和尼龙6切片在双螺杆挤出机中熔融混合形成混合物，然后挤出进入纺丝箱，通过计量泵送至纺丝组件，经上油系统上油、卷绕设备牵伸卷装即可。
[0009]优选的，步骤(1)中所述MoS2纳米片的制备方法如下：
[0010]将MoS2晶体添加到聚乙烯吡咯烷酮的N，N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，超声得到均匀分散体，然后于22～28℃过滤得到沉淀物，去离子水洗涤所述沉淀物3～5次，再于40～60℃条件下干燥10～16h即可。
[0011]优选的，所述MoS2晶体、聚乙烯吡咯烷酮和N，N
‑
二甲基甲酰胺的质量体积比为0.75～2.0:2.0～4.0:50～100，g:mL:g。
[0012]优选的，步骤(1)中所述MoS2纳米片的平均厚度为4.0
±
0.8nm，外形尺寸在0.8～2.2μm之间。
[0013]优选的，步骤(1)中所述MoS2纳米片、硝酸盐和2
‑
甲基咪唑的质量比为0.75:1.0～1.2:1.2。
[0014]优选的，步骤(1)中所述硝酸盐为六水硝酸钴、六水硝酸锌、硝酸银或九水硝酸铁中的任意一种。
[0015]优选的，步骤(2)中所述含氮无卤阻燃剂为三聚氰胺脲酸盐或三聚氰胺聚磷酸盐中的任意一种。
[0016]优选的，按质量百分含量计，步骤(2)中所述MoS2纳米片@MOFs的质量占所述混合物的总质量的2～8％；所述含氮无卤阻燃剂的质量占所述混合物的总质量的0～6％；所述熔融的温度为245～265℃；所述纺丝箱的温度为255～265℃；所述纺丝箱的侧吹风风量为15～40m3/min；所述上油系统的上油率为2～6wt.％；所述卷绕设备的卷绕速度为800～2000m/min。
[0017]2.所述方法制备的阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维。
[0018]3.所述阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维在制备纺织品或无纺制品中的应用。
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维，该功能复合纤维由尼龙6、MoS2纳米片、MOFs和含氮无卤阻燃剂制备而成。其中，MoS2纳米片具有二维层状结构，MOFs具有多孔结构，两种结构可以作为物理屏障限制尼龙6燃烧过程中热量传递并抑制热解产物的逸出；同时，由于MoS2和MOFs中还存在金属离子，故在形成功能复合纤维后的应用中，一方面这些金属离子起催化作用催化材料成炭，从而形成致密的保护层，阻止材料的进一步燃烧；另一方面这些金属离子又起杀菌作用，当金属离子到达细菌表面时，因细胞膜带有负电荷，金属离子依靠库仑力牢固地吸附于细胞膜表面，进一步穿透细胞壁，导致细胞壁破裂，引起细胞质外流，阻碍细胞繁殖，最终导致细菌死亡；此外，释放的金属离子也可作为催化活性中心产生氧化应激反应，破坏细菌的繁殖能力，进一步致使细菌死亡。该复合纤维中还添加了含氮无卤阻燃剂，该阻燃剂具有含氮量高、低毒、少烟和阻燃效率高等特点，可以促进材料的炭化，同时在高温下还会分解出大量的惰性气体，这些惰性气体在释放过程中会使材料燃烧的炭化层膨胀发泡，从而达到隔绝氧气阻止燃烧的目的。和纯尼龙6相比，通过向尼龙6中添加MoS2纳米片、MOFs和含氮无卤阻燃剂，得到的复合纤维的峰值放热率(pHRR)能下降37.2％以上，总放热率(THR)能下降17.6％以上，极限氧指数(LOI)能上升30.2％以上，垂直燃烧测试(UL 94)可达到V
‑
0级；当该复合纤维中MoS2纳米片@MOFs的含量大于2wt.％时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率能达到99.99％以上，经洗涤100次后抑菌率仍达到98％以上。本专利技术中的阻燃剂和抗菌剂环保、无毒、阻燃抗菌效果非常好。本专利技术还提供了一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维的制备方法，该制备方法简单易操作，适合扩大化生产。
[0020]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0022]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抗菌尼龙6功能复合纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：(1)制备MoS2纳米片@MOFs：将MoS2纳米片溶于无水甲醇中，超声形成均匀的悬浮液A；将硝酸盐和2
‑
甲基咪唑分别溶于无水甲醇中形成溶液B和溶液C；将所述溶液B滴加到所述悬浮液A中，超声得到溶液D，将所述溶液C加入到所述溶液D中搅拌得到溶液E，然后以3000～5000rmp的转速离心5～10min，于22～28℃下过滤，收集沉淀后用无水甲醇清洗3～5次，在40～60℃下干燥10～16h即可；(2)制备功能复合纤维：将步骤(1)中的MoS2纳米片@MOFs、含氮无卤阻燃剂和尼龙6切片在双螺杆挤出机中熔融混合形成混合物，然后挤出进入纺丝箱，通过计量泵送至纺丝组件，经上油系统上油、卷绕设备牵伸卷装即可。2.根据权利要求1所述的功能复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述MoS2纳米片的制备方法如下：将MoS2晶体添加到聚乙烯吡咯烷酮的N，N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，超声得到均匀分散体，然后于22～28℃过滤得到沉淀物，去离子水洗涤所述沉淀物3～5次，再于40～60℃条件下干燥10～16h即可。3.根据权利要求2所述的功能复合纤维的制备方法，其特征在于：所述MoS2晶体、聚乙烯吡咯烷酮和N，N
‑
二甲基甲酰胺的质量体积比为0.75～2.0:2.0～4.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁佰锁，
申请(专利权)人：理工清科重庆先进材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：