[发明专利]一种海洋工程用长效抗菌聚酯纤维的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种海洋工程用长效抗菌聚酯纤维的制备方法及应用。以对苯二甲酸二甲酯，二醇，含咪唑二醇单体为原料，在催化剂作用下发生酯交换反应得到酯化产物；向酯化产物中加入稳定剂、抗氧化剂和催化剂，进行缩聚反应得到侧基含咪唑官能团的功能化聚酯；将功能化聚酯浸泡于铜离子溶液中，取出后干燥得到负载铜离子的功能化聚酯；再与聚酯切片共混后熔融纺丝制得长效抗菌聚酯纤维。本发明通过在聚酯大分子侧基上引入咪唑基团得到功能化改性的聚酯；再利用咪唑与铜离子间的较强的配位作用将铜离子稳定吸附于聚酯分子中制备出负载铜离子的功能母粒；最后通过熔融共混纺丝得到负载铜离子的聚酯纤维，该聚酯纤维可用于海洋工程且具有长效抗菌效果。

技术领域

本发明涉及功能纤维技术领域，具体涉及一种海洋工程用长效抗菌聚酯纤维的制备方法及应用。

背景技术

以涤纶为代表的聚酯纤维是我国目前生产规模最大和产量最大的合成纤维，具有优良的综合性能，如高强度、高弹性、耐热性好、耐腐蚀等，在服饰以及各种纺织物领域得到广泛的应用。尽管我国纺织品行业在近年来得到飞速发展，产品质量也在不断改善，但是产品同质化严重，附加值低，因此功能性纤维的开发和生产成为了目前一个热点研究方向，具有巨大的市场前景。此外，随着我国海洋工程的发展，海洋用产业纺织品需求使用量逐年稳步上升。聚酯纤维由于抗老化好、耐磨性好以及耐化学腐蚀性好的特点，在船舶用缆绳、防护网、过滤网以及其他航海领域具有良好的应用前景。然而，聚酯纤维在使用过程中受海水冲击、侵蚀、老化以及表面摩擦等，很容易沾染及滋生细菌，导致人体健康的损害。因此，功能化改性聚酯纤维可进一步拓展聚酯纤维的海洋工程领域的应用范围。

功能化聚酯纤维可通过化学、物理或生物技术改性而得，与常规品种的聚酯纤维相比，具有一系列功能性，如阻燃、抗菌、抗静电、防紫外等。生产功能化聚酯纤维主要有以下几个手段：一是对聚酯大分子进行化学改性，引入新的功能化基团，然后纺丝成型；二是对聚酯纤维或织物进行表面改性整理；三是在聚酯中加入功能化母粒，后通过熔融共混纺丝得到功能化聚酯纤维。然而，化学改性过程复杂、成本高，且改性基团的引入通常会造成力学强度的损失；表面改性整理则通常会因为聚酯纤维表面惰性而耐洗牢度差。相对地，添加功能母粒具有灵活性好、功能持久、工艺简单的优点，是目前主流的开发功能化产品的方向。但是，由于聚酯基体刚性较大、结晶度高、粘度大、与功能组分缺少分子间作用力等，因此很难将功能组分均匀地分散在聚酯基体。

目前市场上使用的无机抗菌材料多含银、锌或铜。银类抗菌剂虽然抗菌效果较好，但是纳米银被人体吸收后不易代谢且成本较高，而含锌抗菌材料抗菌效果较弱。而铜离子的使用相对安全，且铜离子具有光谱抗菌性能。因此开发铜离子抗菌纤维是未来发展的趋势。然而，如何将铜离子均匀地以纳米尺度分散在聚合物基体中仍是一个难点。对聚酯而言，由于其结晶度高、难溶以及缺少功能基团的原因，在不影响纺丝成型以及力学强度的基础上制备铜离子负载的聚酯纤维更是一个巨大的挑战。此外，由于铜离子与聚酯分子之间缺乏分子间作用力，因此耐候性及耐洗牢度差，铜离子很容易在长期使用或海水浸泡过程中流失从而失去抗菌效果。如何提高铜离子的耐洗牢度达到长效抗菌的效果也是目前铜离子抗菌纤维急需解决的一个问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种海洋工程用长效抗菌聚酯纤维的制备方法及应用。本发明通过在聚酯大分子侧基上引入咪唑基团，得到功能化改性的聚酯；再利用咪唑与铜离子间的较强的配位作用将铜离子稳定吸附于聚酯分子中制备出负载铜离子的功能母粒；最后通过熔融共混纺丝得到负载铜离子的聚酯纤维，该聚酯纤维可用于海洋工程且具有长效抗菌效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种负载铜离子的功能化聚酯，由以下方法制备：

（1）以对苯二甲酸二甲酯，二醇，含咪唑二醇单体为原料，在催化剂醋酸金属盐作用下发生酯交换反应，得到酯化产物；

（2）向酯化产物中加入稳定剂、抗氧化剂和催化剂，进行缩聚反应，得到侧基含咪唑官能团的功能化聚酯；