【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属复合功能材料，具体一种抗菌防变色的铜合金丝编织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，尤其是对人体局部卫生，如(头皮、腋下、指缝、大腿上部内侧、臀部、足部)。上述人体局部中汗腺分布相对密集，在剧烈运动后汗腺会分泌大量汗液，由于汗液里含有乳酸及尿素，局部微湿环境极易产生细菌、真菌乃至微生物(如疥疮)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。对于儿童和成人而言，床垫、枕头、被套等床上用品伴随人体时间更长，汗液的分泌极有可能留存在上述丝织物品中，同时大部分细菌、真菌可以通过“丝织物与丝织物”、“丝织物与人体”、“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，具有强消杀菌防变色铜合金丝编织料及产品在医疗、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，
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。因此，针对杀菌抑菌材料面临的现状，亟需开发出一种强消杀菌防变色铜合金丝编织料。
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一种抗菌防变色的铜合金丝编织料。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种抗菌防变色铜合金编织料的制备方法。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种抗菌防变色的铜合金编织料的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术一种抗菌防变色的铜合金丝编织料，所述铜合金丝编织料为铜合金丝材与纤维丝的共混编织料，所述铜合金丝材，按质量百分比计，组成如下：铁1～10.0wt％、锌0.5～5.0wt％、铝0.05～2.0wt％、锡0～2.0wt％、硅0～0.5wt％、其余为铜。
6、本专利技术所提供的铜合金编织材料为铜合金丝材与纤维丝的共混编织料，应用作为人体皮肤接触类编织产品，对于铜合金的韧性，可编织性能提出非常高的要求，因此，本专利技术中，以铜、铁为主合金，fe元素可以有效提升铜的力学性能，有利于其加工成形；另外，通过调控fe元素含量，可使铜基体中形成富fe的第二相并与铜基体形成原电池对，同时通过添加和调控zn元素含量可以调控铜基体的电极电位，进而调控铜离子的释放速率；随着铜离子的释放，达到抑菌抗菌的效果，然后cu2+离子释放过程完成，编织物表面铜丝区域会出现变色，因而掺入少量的al、sn和si元素，al、sn和si元素可以有效的提高铜合金的力学性能和加工性能，同时其理化性质较为稳定，具备优良的抗变色能力，从而使得共混编织料在抗菌的同时，避免发生变色，使得本专利技术所提供的铜合金丝编织料可广泛应用于人体皮肤接触类丝编织产品(如服装、床上用品、手套、口罩、帽子、内衬等)。
7、优选的方案，所述铜合金丝材，按质量百分比计，组成如下：铁3～10wt％、锌1～2.0wt％、铝0.1～1wt％、锡0.05～1.0wt％、硅0.05～0.1wt％，其余为铜。
8、进一步的优选，所述铜合金丝材，按质量百分比计，组成如下：铁3～10wt％、锌1～1.5wt％、铝0.5～1wt％、锡0.2～0.5wt％、硅0.05～0.1wt％、其余为铜。
9、优选的方案，所述纤维丝选自棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶中的至少一种。
10、优选的方案，所述铜合金丝材与纤维丝的质量比为1：1～10。在上述范围内所得铜合金编织材料具有优异的抗菌、防变色性能，同时最有高的舒适度，原料成本低。
11、本专利技术一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法：按铜合金丝材的成份设计比例配取金属原料置于熔炼炉，待金属原料熔化后，依次对合金液进行超声处理、扒渣、电磁搅拌、电脉冲处理，随后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旋拉处理，再进行等温时效处理即得铜合金丝材，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗菌防变色的铜合金丝编织料，其特征在于：所述铜合金丝编织料为铜合金丝材与纤维丝的共混编织料，所述铜合金丝材，按质量百分比计，组成如下：铁1～10.0wt％、锌0.5～5.0wt％、铝0.05～2.0wt％、锡0～2.0wt％、硅0～0.5wt％、其余为铜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料，其特征在于：所述纤维丝选自棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取金属原料置于熔炼炉，待金属原料熔化后，依次对合金液进行超声处理、扒渣、电磁搅拌、电脉冲处理，随后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旋拉处理，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纤维丝共混编织即得铜合金丝编织料。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，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％的纯铁、纯锌、纯锡、纯铝、纯硅、电解铜，按照熔点温度从高到低依
5.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：将熔炼所得合金液冷却至1450～1700℃，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1000～3000Gs；
6.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：所述磁致定向结晶的过程为：将含合金液的坩埚以0.01～500mm/min，的轴向运动速度从定向凝固炉的热端运动至含合金液的坩埚完全置于外部设置有电磁感应线圈的冷凝器中使熔体冷却成型，冷凝器的循环冷却水的流量为400～2000L/h；
7.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：将铸锭置于-200～25℃的深冷环境中，静置10～60s，然后进行电脉冲旋拉；所述电脉冲旋拉时，脉冲电压为：0.5～15V；脉冲电流为：0～10000A；脉冲频率为5000～24000Hz，旋转角度为：0～30°；旋转角速度：0～10°/min；旋转力为：0～10KN，总变形量为90.0～100％，旋拉速度为1～2000mm/min。
8.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，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0.5～10h；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所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：铜合金丝材与纤维丝共混编织的过程为：将铜合金丝与纤维丝先进行混合，再精梳、编织，或将铜合金丝先分梳成网，再用纤维丝水刺无纺布进行复合针刺。
10.根据权利要求1或2所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的应用，其特征在于：将所述铜合金编织材料应用于人体皮肤接触类丝编织产品。
...【技术特征摘要】
1.一种抗菌防变色的铜合金丝编织料，其特征在于：所述铜合金丝编织料为铜合金丝材与纤维丝的共混编织料，所述铜合金丝材，按质量百分比计，组成如下：铁1～10.0wt％、锌0.5～5.0wt％、铝0.05～2.0wt％、锡0～2.0wt％、硅0～0.5wt％、其余为铜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料，其特征在于：所述纤维丝选自棉、麻、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：按铜合金丝材的成份设计比例配取金属原料置于熔炼炉，待金属原料熔化后，依次对合金液进行超声处理、扒渣、电磁搅拌、电脉冲处理，随后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旋拉处理，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纤维丝共混编织即得铜合金丝编织料。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，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％的纯铁、纯锌、纯锡、纯铝、纯硅、电解铜，按照熔点温度从高到低依次放入熔炼炉中，升温至1300～1680℃，待金属原料熔化后，依次对合金液进行超声处理、扒渣、电磁搅拌、电脉冲处理，然后静置保温1～5min，
5.根据权利要求3所述的一种抗菌防变色的铜合金丝编织料的制备方法，其特征在于：将熔炼所得合金液冷却至1450～1700℃，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1000～3000gs；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李周，姜雁斌，谭騛，肖柱，王阳刚，苏霖，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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