[发明专利]一种纳米银抗菌涤纶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性聚酯纤维技术领域，具体涉及一种纳米银抗菌涤纶的制备方法。

背景技术

织物中的抗菌剂可分为无机系(如金属及其氧化物)、有机系(如有机酸类、酚类、季铵盐类)、天然系(如壳聚糖及天然萃取物)。其中有机系的抗菌剂由于毒性大，会产生微生物耐药性，耐热性较差，易迁移等问题而使其应用受到限制，而天然系抗菌剂因其耐热性差和加工困难等问题，不能实现大规模市场化。因此，目前常用的是无机抗菌剂，且以银系抗菌剂为代表，这是因为其具有较强的抑菌性，良好的抗菌效果以及较好的生物相容性。不管是离子态的银还是胶体态的银都具有很好的抗菌活性。然而，当暴露于光时，离子态的银很容易被氧化，而且沾有银离子的织物将会从白色变成棕黑色，此外，由于银离子很容易被洗掉，所以其耐洗性能很差。银纳米粒子的应用避免了这些缺点。

但纳米银作为一种抗菌材料仍然面临诸多挑战。第一，银纳米颗粒的尺寸要足够小(<10nm)，由于比表面积大，可以获得更高的抗菌效率；第二，与基体的相容性要好；第三，在基体内的分散性要好且不易团聚。

聚酯纤维是指由多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的聚酯为原料所制得纤维的统称，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维，俗称涤纶，因其综合性能优越，是最广泛使用的三大纤维之一。在熔融纺丝过程中向纤维中嵌入银纳米粒子是较简单的抗菌纤维工业生产方法，但PET的极性低，未经过表面改性的银纳米粒子与PET的相容性差，易团聚，影响了其在聚酯材料中抗菌率和抗菌持久性的发挥。

熔体纺丝是涤纶的主要成形方法之一，主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短。其又分为直接纺丝法和切片纺丝法，直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝，加工成本低，特别适于大规模连续性生产，但在可熔体直纺PET的功能化改性中，如果采用直接添加的方式将功能性粉体添加到基体时，要求功能性粉体在基体中具有良好的分散性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的银纳米粒子与聚对苯二甲酸乙二醇酯相容性和分散性差，易团聚，抗菌效果不理想，为了克服以上不足，提供了一种纳米银抗菌涤纶的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述纳米银抗菌涤纶的制备方法，包括以下步骤：

1)功能性复合填料的制备：PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)与非极性溶剂可溶型纳米银的混合物通过螺杆挤出机共混挤出获得功能性复合填料熔体；

2)纳米银抗菌涤纶的制备：步骤1)中的功能性复合填料熔体与PET熔体通过熔体直接纺丝法制备获得纳米银抗菌涤纶；

所述非极性溶剂可溶型纳米银是指高级脂肪酸-烷基胺复配物包覆的纳米银。虽然所述非极性溶剂可溶型纳米银在低极性的PET中的相容性与未改性的纳米银相比已经有所提高，但在加工过程中，非极性溶剂可溶型纳米银与PBT相容性更好，在其中分散度更高，而PBT与PET有很好的相容性，避免了熔体直接纺丝过程中无机填料的团聚，进一步，PBT的熔点低，在PET的加工温度下，PBT与非极性溶剂可溶型纳米银的复合熔体更易分散在PET熔体中，增强了无机填料的分散性。

优选地是，所述非极性溶剂可溶型纳米银的制备方法包括以下步骤：在60-70℃条件下，将高级脂肪酸与烷基胺共混搅拌20-30min后，加入水再搅拌20-30min，最后加入硝酸银水溶液搅拌至体系呈透明溶液，加入抗坏血酸水溶液，反应2.5-3小时，冷却后，加入乙醇静置，过滤收集沉淀物，沉淀物干燥后获得非极性溶剂可溶型纳米银。该方法操作简便，工艺难度低，原料易得低廉，收率理想，可大批量生产，制备的非极性溶剂可溶型纳米银，粒径小，粒径分布窄，性质稳定。

优选地是，所述高级脂肪酸选自油酸或硬脂酸，所述烷基胺选自正丙胺或正丁胺等短直链烷基胺，所述高级脂肪酸与烷基胺的物质的量比为1:3-1:5.5。

优选地是，所述硝酸银与高级脂肪酸的物质的量比为1:1-1:4，优选1:1。

优选地是，所述硝酸银与抗坏血酸的物质的量比为1:1-1:3，优选1:2。

优选地是，步骤1)功能性复合填料的制备包括以下步骤：PBT粉末经干燥塔升温干燥后与非极性溶剂可溶型纳米银预混合，然后在230-250℃下通过双螺杆挤出机熔融共混挤出，最后经过滤器过滤，获得功能性复合填料熔体。该方法能有效的保证非极性溶剂可溶型纳米银在PBT基体中的分散性。

优选地是，步骤1)功能性复合填料中非极性溶剂可溶型纳米银的质量百分数为1-20wt％，优选地是，5-10wt％。