一種抗菌纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維領(lǐng)域，尤其涉及一種抗菌纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行抗菌纖維的制備方法主要分為三大類:
第一類是石油基化纖如PET、PP等和化學(xué)合成生物基纖維如PLA、PDO, PTT等，通過在紡絲材料母粒中共混銀系化合物、銅系化合物、氧化鋅或有機(jī)物抗菌劑粒子實(shí)現(xiàn)，或通過接枝改性、離子交換等后整理方式實(shí)現(xiàn)。此類纖維的優(yōu)點(diǎn)在于耐水洗、具有持久抗菌功能。缺點(diǎn)在于幾乎不吸水，穿著舒適性差。
[0003]第二類是天然纖維素或再生纖維素通過在紡絲原液中添加抗菌劑，采用濕法紡絲工藝實(shí)現(xiàn)抗菌功能。但此類纖維共同存在的問題在于抗菌劑的溶出，不耐洗滌，不能持久發(fā)揮抗菌效果，且溶出的抗菌劑對(duì)人體的皮膚造成不良影響。優(yōu)點(diǎn)是纖維素纖維排汗透氣，穿著舒適，可生物降解，是環(huán)境友好型纖維。
[0004]第三類纖維通過含抗菌劑溶液噴霧、浸泡、浸軋等后整理法實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。缺點(diǎn)與第二類類似，不具備持久抗菌性，且抗菌劑的溶出會(huì)對(duì)皮膚造成不良影響。
[0005]此外，除了上述人工抗菌纖維外，殼聚糖纖維、苧麻纖維、竹原纖維等不需要添加抗菌劑，天然具有一定的抗菌性。但其對(duì)不同細(xì)菌種類具有不同的抑菌率，廣譜抗菌性差，且抑菌率較低。
因此，發(fā)明一種吸濕排汗透氣、持久抗菌、環(huán)境友好、抑菌率高、成本較低的抗菌纖維具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
[0006]海藻酸銅纖維是采用從褐藻中提取的天然線性多糖海藻酸鈉水溶液為紡絲原液，以氯化銅或硫酸銅為凝固液，經(jīng)過濕法紡絲工藝制備得到。海藻酸銅纖維具有天然或再生纖維素纖維吸濕排汗透氣親膚的特點(diǎn)，也因?yàn)楦缓~離子，具備很強(qiáng)的抗菌效果，是良好的抗菌纖維。
[0007]采用一步凝固法用氯化銅或硫酸銅溶液作為凝固液，因?yàn)殂~離子強(qiáng)烈的離子電荷作用，將會(huì)使噴絲孔很快堵孔，導(dǎo)致生產(chǎn)無法繼續(xù)進(jìn)行，此外，由于雙擴(kuò)散速度過快，使得纖維內(nèi)部的鈉離子無法置換完全，將導(dǎo)致纖維強(qiáng)度很低，且在鹽水中形成凝膠，無法在非一次性制品中使用，限制了其用途。
[0008]吳燕/夏延致等人公開發(fā)表的研宄文獻(xiàn)《海藻酸銅的抗菌和抑菌性能》和吳燕等人公開發(fā)表的研宄文獻(xiàn)《海藻酸銅的抗菌性研宄》中，對(duì)海藻酸銅的抗菌和抑菌性能進(jìn)行了研宄，提到海藻酸銅對(duì)大腸桿菌的抑菌率達(dá)97.40%，對(duì)金黃色葡萄糖球菌的抑菌率達(dá)66.20%，且表述“纖維本身由水不溶的海藻酸銅轉(zhuǎn)換成水溶的海藻酸鈉”表明了海藻酸銅在生理鹽水溶液中形成了凝膠。文獻(xiàn)中沒有提到具體的可實(shí)施的海藻酸銅纖維制備工藝。
[0009]楊鵬/夏延致等人公開發(fā)表的研宄文獻(xiàn)《新型海藻酸銅纖維的制備和性能研宄》中，僅提及海藻酸鈉紡絲原液經(jīng)過濕法紡絲工藝進(jìn)行，得到的纖維平均斷裂強(qiáng)度為26.lOCN/dtex,線密度為5.62dtex。文獻(xiàn)中沒有提到具體可實(shí)施的海藻酸銅纖維制備工藝，且其文中制備的海藻酸銅纖維沒有使用價(jià)值，僅限于實(shí)驗(yàn)研宄。
[0010]劉燕華/朱平等人公開發(fā)表的研宄文獻(xiàn)《銅離子改性海藻酸鈣纖維的制備及其耐鹽性研宄》中，提到用海藻酸鈣纖維采用硫酸銅10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度40°C、處理時(shí)間60min，研宄結(jié)論是“耐鹽性提高，在食鹽溶液中浸泡未發(fā)生凝膠化”。未提出具體的可實(shí)施的海藻酸銅制備工藝，僅限于實(shí)驗(yàn)研宄。
[0011]上述專利申請(qǐng)和文獻(xiàn)不具備可實(shí)施的制備工藝，結(jié)論存在較大偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種耐水洗，耐弱酸弱堿，耐鹽的抗菌纖維的制備方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種抗菌纖維的制備方法，用海藻酸鈉按照濕法紡絲工藝制備，其特征在于，為兩步法凝固:第一凝固液為氯化鈣和氯化銅的混合溶液；第二凝固液為氯化銅溶液。
[0013]進(jìn)一步，所述第一凝固液中氯化鈣占50?75%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，氯化銅占25%?50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，混合溶液濃度為2.5%?5.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
進(jìn)一步，所述第二凝固液的氯化銅溶液，濃度為3.0?4.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0014]進(jìn)一步，所述第一凝固液的凝固溫度為40?50°C。
[0015]進(jìn)一步，所述第二凝固液的凝固溫度為50?60°C。
[0016]本發(fā)明還提供一種所述抗菌纖維的制備方法制備得到的抗菌纖維。
[0017]進(jìn)一步，所述抗菌纖維的銅離子含量為45?TSmg/g，^離子含量<20mg/g，鈉離子含量〈10mg/g。
[0018]進(jìn)一步，所述抗菌纖維的纖維細(xì)度為0.4?2.2dtex
本發(fā)明的內(nèi)容提供了一種可制備的具有良好抗菌效果、耐弱酸弱堿、耐鹽性好、耐洗滌的抗菌纖維。
[0019]本發(fā)明通過采用以從褐藻中提取的天然多糖海藻酸鈉制備紡絲原液，依次以CaClJP CuCl 2的混合溶液和CuCl 2溶液為凝固液，濕法紡絲工藝制備成抗菌海藻酸銅纖維。
[0020]將2.8?4.5質(zhì)量％的海藻酸鈉溶于40?60°C的溫水中，充分?jǐn)嚢璺稚⑷芙鉃榫|(zhì)粘稠原液，然后經(jīng)過過濾、真空脫泡、靜置制備好紡絲原液。所述海藻酸鈉的特征粘度不小于20mPa.s，確保所配置原液的粘度在8000?1000mPa.S，根據(jù)海藻酸鈉的特征粘度調(diào)整質(zhì)量百分比和溶液溫度。
[0021]原液經(jīng)0.4MPa壓力的壓縮空氣押出，經(jīng)計(jì)量泵、燭形過濾器、鵝頸管，在浸沒在第一凝固槽凝固液中的噴絲頭噴出細(xì)流并凝固牽引，再依次經(jīng)過第二凝固槽凝固引、60?70°C熱水牽伸、40?60°C水洗、干燥。所述噴絲頭中大噴絲帽孔徑為0.05?0.12mm，根據(jù)所需的單纖維細(xì)度來選擇孔徑大小。
[0022]以不同的凝固液和兩步凝固液來制備抗菌纖維。所述第一步凝固液為50-75 %CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和25-50 %CuCl 2質(zhì)量分?jǐn)?shù)，兩者總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5_5%，凝固液溫度45?50°C。第二步凝固液為3-4.5質(zhì)量％ CuCl2，凝固液溫度50-60°C，進(jìn)行進(jìn)一步置換交聯(lián)。混合離子第一步凝固液的原理在于可以有效減弱銅離子在纖維中的分子間作用力，減緩凝固速度，有利于初生纖維的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成。第二步凝固液的作用在于進(jìn)一步凝固，充分置換已經(jīng)絡(luò)合嵌入的鈣離子，提高耐鹽性、耐弱酸堿、耐表面活性劑洗滌的能力。
[0023]第一步凝固液中CuCl2若高于50%，分子間的作用力太強(qiáng)，反應(yīng)太快，噴絲孔會(huì)被堵住，無法連續(xù)生產(chǎn)。第二步凝固液的CuCl2&度太低不能完全置換，高了則置換速度太快，纖維形成皮芯結(jié)構(gòu)，難以置換析出纖維中部的鈣離子，導(dǎo)致耐鹽性、耐弱酸堿、耐表面活性劑洗滌的能力惡化。
[0024]本發(fā)明所制備得到的纖維具有抗菌、耐水洗，耐弱酸、弱堿，鹽的作用。海藻酸能與二價(jià)金屬離子絡(luò)合形成穩(wěn)定的蛋盒結(jié)構(gòu)，生成不溶于水的海藻酸鹽。但不同二價(jià)金屬離子絡(luò)合海藻酸度能力不同，研宄表明，能力從大到小的排列依次為Pb2+>Cu2+>Ba2+>Sr2+>Cd2+>Ca2+>Co2+>Ni2+>Zn2+>Mn2+>Mg2+o銅離子的絡(luò)合能力遠(yuǎn)大于鈣離子，因此，海藻酸鈣在氯化鈉溶液中，部分鈉離子會(huì)逆置換鈣離子，轉(zhuǎn)化成海藻酸鈉并與海藻酸鈣共同形成凝膠。而銅離子絡(luò)合海藻酸的能力遠(yuǎn)大于鈣離子絡(luò)合海藻酸的能力，鈉離子很難逆置換銅離子。之所以在前述夏延致/朱平等人的研宄文獻(xiàn)中海藻酸銅在氯化鈉溶液中會(huì)成凝膠，原因在于其所實(shí)驗(yàn)的海藻酸銅中含有一定量的鈣離子，當(dāng)浸泡在氯化鈉溶液中時(shí)，鈉離子首先與鈣離子發(fā)生逆置換，然后鈣離子與銅離子發(fā)生逆置換，連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰而形成凝膠。當(dāng)然，低能力的金屬離子要逆置換高能力的金屬離子，需要較高的濃度比才可進(jìn)行。因此，耐鹽性海藻酸銅，關(guān)鍵在于控制鈣離子的含量低于一定的水平。
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