【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属复合功能材料，具体涉及一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代科技的高速发展和人民生活水平的提高，人们追求人体健康的意识越来越强烈，尤其是对人体足部卫生。作为人体无法缺少的一部分，在日常生活出行中，足部包裹在鞋体内部，而脚底、尤其是脚趾缝隙处的小汗腺分布相对密集。在剧烈运动后或长达数小时的穿着后，趾间会积聚大量汗液，汗液里含有乳酸及尿素，局部微湿环境极易产生细菌、真菌、霉菌生长和繁衍，从而诱发剧烈瘙痒、脱皮、糜烂等症状，严重时会危害人体生命安全。同时足部卫生具有可传播性，大部分细菌、真菌可以通过“鞋袜与鞋袜”、“鞋袜与人体”、“人体与人体”等多种接触途径进行传播，这给人民的生活及家人的健康带来了极大的危害，因此，具有强消杀菌的足部用材及产品在医疗、卫生等领域有着广泛的需求。
2、现有的抗菌抑菌材料主要分为三大类：无机抗菌剂、有机抗菌剂及天然抗菌剂。1)天然抗菌剂：主要是指壳聚糖、甲壳质、日柏醇、艾蒿、芦荟等本身具有抗菌活性的物质为主成分，来自于天然提取物，经过改性得到的抗菌剂。主要品种有海藻纤维、壳聚糖、山梨果等；这种抗菌剂抗菌效率高，安全无毒，但使用寿命短。2)有机抗菌剂：主要是以季铵盐类、双胍类、醇类、含氯类盐酸、(异)噻唑类、有机卤化物、有机金属化合物、酚类、吡啶类、咪唑类卤代烷基类、碘化物等等为主成分的抗菌剂。主要品种有：铵盐，酚醚类，苯酚类，双胍类，异噻唑类，吡咯类，有机金属类，咪唑类，吡啶类，噻唑类等；这种抗菌剂杀菌速度快，杀菌能力强，部分抗菌剂无毒
3、对于人体足部的潮湿环境带来的细菌滋生、导致人体健康受到危害的现象，市场上出现了各种各样的抗菌抑菌产品，如带有杀菌功能的袜子、鞋垫及鞋，而这些产品选用的抗菌材料以无机抗菌型为主，通过将金属元素(主要包括银、铜、锌等)作为抗菌剂通过不同的加工方法引入到无抗菌功能的纤维中，使其具有抗菌性。目前，市场上出现最多的人工抗菌纤维是含有银离子的含银抗菌纤维。编号为zl201210243032.5的专利公布了一种抗菌除臭袜，其采用银系抗菌剂能使病菌细胞停止呼吸、变形、破裂、死亡，从而使其具有抗菌作用；但仍存在以下缺点：由于纳米银易受光热、氧、湿气、降雨等因素影响，使得袜子易发生变黄现象。申请号为cn202210910417.6的申请文件中公开了一种抑菌除臭鞋垫及鞋，其基垫主要采用铜网片、竹炭片(由20％银离子颗粒+80％活性炭组成)复合添加，从而对脚部进行抑菌和气味消除。然而近些年科学研究发现银离子存在着重金属毒性问题，含银抗菌纺织品中银离子会通过皮肤进入人体体内，而大部分银的化合物都不可溶，会造成重金属在人体内积累，长期如此会危害人体健康，且银本身属于贵金属，生产成本较高。与含银抗菌纤维相比，金属铜作为历史悠久的金属抗菌剂，具有广谱抗菌活性，对多种微生物如细菌、真菌和病毒具有杀灭和抑制作用。当铜与微生物接触时，铜离子会释放出来，进入微生物细胞，干扰其代谢和生物化学反应，导致微生物死亡。专利号为cn103611366 b的申请文件公开了一种抑菌铜纤维空气过滤材料及其制备方法，通过熔铸得到铜银铸锭(按重量百分比计，含有铜99.99-99.97％，银0.01-0.03％)，再通过机床直接切削得到获得直径为22-60um、长度为2-10mm的金属短纤维，最后利用无纺铺散和高温烧结得到铜线维毡，存在生产效率低、成本高、无法实现大批量生产、颜色稳定性差、质量差且性能不稳定的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料，所述铜合金编织材料为铜合金丝材与纺织纤维的共混编织件，所述铜合金编织材料为铜合金丝材与纺织纤维的共混编织件，所述铜合金丝材，按质量分数计，组成如下：锡1～15wt％、铝0.1～3wt％、磷0.01～1wt％、硅0.01～1wt％，余量为铜。
6、本专利技术所提供的铜合金编织材料为铜合金丝材与纺织纤维的共混编织件，本专利技术所提供的铜合金丝材，在cusn合金的基础上，通过多元合金化法，即掺入少量的磷、铝和硅元素，调控合金cu离子的释放行为和腐蚀行为，提高合金的抗菌抑菌性能和抗变色能力；同时，采用基于电脉冲+磁场的多场耦合定向凝固熔铸技术制备高质量铜合金铸坯，结合电脉冲拉拔、深冷处理、退火等工艺制备出具有高抗菌抑菌、高抗变色、高韧性的铜合金细丝。
7、当微生物与铜基体表面接触时，cusn系合金中的铜会释放cu离子。这些离子能够穿透微生物的细胞壁并进入细胞内。一旦进入细胞，铜离子会与细胞内的重要酶和蛋白发生反应，进而抑制其活性，导致微生物的代谢失常，并最终导致其死亡。此外，cu离子还可以生成活性氧种类，这会对微生物的dna和rna造成损害，进一步加速其死亡，从而达到抑菌灭菌的效果，然而要获得好的抑菌灭菌的效果，对于cu离子释放速度的控制至关重要，离子释放过慢，则抑菌效果不明显，离子释放过快，虽然能达到明显的抑菌效果，但是cu离子释放过程完成，编织物表面铜丝区域出现变色；专利技术人发现，本专利技术一方面，通过控制sn的含量，以调控铜离子释放速度，另一方面，掺入少量的磷、铝和硅元素，专利技术人发现，添加铝元素可以大幅度提高合金的机械加工性能和抗变色能力；添加硅元素可以提高合金的抗变色能力特别是提高抗人体汗液侵蚀性能；添加磷元素可以在合金熔炼过程达到脱氧的目的，提高合金熔体的纯净度，进而提高合金的加工性能，形成更加稳定的铜合金丝材。因此本专利技术中，要使铜合金编织材料具有强消杀菌防变色物，需要有效控制铜合金丝材的成分，若sn元素含量过高，会导致合金中sn元素偏析和加工硬化现象严重，加工难度大幅增加，难以加工成细线丝，若sn元素含量过低，会导致合金的力学性能和抗人体汗液侵蚀性能较差，且无法合理的调控铜离子释放速度，导致抗菌抑菌能力大幅下降；若al和si元素含量过高，合金的加工硬化程度明显增大，加工过程易断线断丝，成材率低，生产成本过高，若al和si元素含量过低，合金丝材无法达到抗变色效果。
8、优选的方案，所述铜合金丝材，按质量分数计，组成如下：锡1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料，其特征在于：所述铜合金编织材料为铜合金丝材与纺织纤维的共混编织件，所述铜合金丝材，按质量分数计，组成如下：锡1～15wt％、铝0.1～3wt％、磷0.01～1wt％、硅0.01～1wt％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料，其特征在于：所述纺织纤维由棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶、石墨烯纤维中的一种或多种组成；所述铜合金丝材的直径为0.01～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取原料进行熔炼获得合金液，所述熔炼过程中，施加电磁搅拌并通入脉冲电流，将合金液进行磁致定向结晶获得铸锭，然后将铸锭于深冷环境下进行电脉冲拉拔，再进行等温时效处理即得铜合金丝材，最后将铜合金丝材与纺织纤维共混编织即得铜合金编织材料。
4.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取纯度均大于99.99％的纯锡、纯铝、纯硅、电解铜，按照熔点温度从高到底
5.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：将熔炼所得合金液冷却至1350～1600℃，在磁场下进行定向凝固获得铸锭；所述磁致定向结晶时，控制磁场强度为2000～4000Gs；
6.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：将铸锭置于-200～25℃的深冷环境中，静置10～60s，然后进行电脉冲拉拔；
8.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：所述等温时效处理的温度为300～550℃，等温时效处理的时间为0.5～2h；所述等温时效处理时，等温时效处理的炉膛中加入木炭以形成气氛保护。
9.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：铜合金丝材与纺织纤维共混编织的过程为：将铜合金丝与纺织纤维先进行混合，再精梳、编织，或将铜合金丝先分梳成网，再用纺织纤维水刺无纺布进行复合针刺。
10.根据权利要求1或2所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的应用，其特征在于：将所述铜合金编织材料应用于人体足部。
...【技术特征摘要】
1.一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料，其特征在于：所述铜合金编织材料为铜合金丝材与纺织纤维的共混编织件，所述铜合金丝材，按质量分数计，组成如下：锡1～15wt％、铝0.1～3wt％、磷0.01～1wt％、硅0.01～1wt％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料，其特征在于：所述纺织纤维由棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶、石墨烯纤维中的一种或多种组成；所述铜合金丝材的直径为0.01～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取原料进行熔炼获得合金液，所述熔炼过程中，施加电磁搅拌并通入脉冲电流，将合金液进行磁致定向结晶获得铸锭，然后将铸锭于深冷环境下进行电脉冲拉拔，再进行等温时效处理即得铜合金丝材，最后将铜合金丝材与纺织纤维共混编织即得铜合金编织材料。
4.根据权利要求3所述的一种强消杀菌防变色的铜合金编织材料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取纯度均大于99.99％的纯锡、纯铝、纯硅、电解铜，按照熔点温度从高到底依次放入熔炼炉中，升温至1200～1650℃获得熔体后，施加电磁搅拌并通入脉冲电流，随后静置保温1～5min；<...
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