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一种抗菌防紫外多功能化学 纤维

阅读：0发布：2023-06-07

专利汇可以提供一种抗菌防紫外多功能化学纤维专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种抗菌防紫外多功能化学纤维。将可溶性金属盐及高分子络合分散剂溶解在水中配制成水溶液，加入到聚合物单体中，在微波或水热作用下反应得到含多功能纳米氧化物的聚合物单体，与聚合物、催化剂、引发剂、稳定剂等加入到聚合反应釜中,经过酯化、缩聚或共聚反应，得到聚合物熔体，经纺丝或铸带切粒，得到抗菌防紫外多功能化学纤维丝或母粒切片。本发明通过在聚合反应前单体中原位生成纳米金属氧化物，保证了纳米金属氧化物的小粒径及分散性，不影响后续纺丝及织造；提供的抗菌防紫外多功能化学纤维，具有高效持久的抗菌防紫外多功能，无金属离子析出，有效地克服了现有技术使用银离子导致的析出变色及功能单一等问题，使用安全环保。，下面是一种抗菌防紫外多功能化学纤维专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种抗菌防紫外多功能化学纤维，其特征在于制备方法包括如下步骤：
（1）将可溶性金属盐与高分子络合分散剂按质量比为1：0.02～0.5溶解于水中，制备得到金可溶性属盐质量浓度为5～10%的水溶液；在剧烈搅拌下将水溶液加入到聚合物单体中，可溶性金属盐在聚合物单体中的摩尔浓度为0.01～0.5M，在温度为130～180℃的微波或水热条件下反应30～50min，真空状态下蒸发除去水分，控制含水率在2%以下，得到含有纳米氧化物的聚合物单体；所述可溶性金属盐为锌、镁、钙、钛、铜、铝、锆、钡、锶、硅的化合物中的两种或多种；所述的高分子络合分散剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇、聚氨酯、聚酰胺、氨基酸中的一种或多种；所述聚合物单体为乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、丙烯醇、乙二胺、己内酰胺、氨基酸中的一种或多种；
（2）在聚合反应开始或中间阶段，将步骤（1）得到的含有纳米氧化物的聚合物单体加入到常规聚合物单体及聚合所需的其他原料中，充分混合，按常规聚合物单体的聚合工艺条件进行聚合反应，制备得到抗菌防紫外多功能聚合物熔融体；
（3）步骤（2）制备的聚合物熔融体经纺丝，得到抗菌防紫外多功能化学纤维；或聚合物熔融体经铸带切粒，得到抗菌防紫外多功能母粒切片。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防紫外多功能化学纤维，其特征在于：所述常规聚合物选自PET、PBT、PTT、PA、PTA、ABS、PP、PE、PVC或PU。

说明书全文

一种抗菌防紫外多功能化学纤维

技术领域

[0001] 本发明涉及一种原位聚合得到抗菌防紫外多功能化学纤维，属于特种纺织材料技术领域。

背景技术

[0002] 化学纤维以其优良的物理性能和化学性能得到了广泛的应用。但是随着科学技术的发展和人们生活水平的进一步提高，功能性化纤纺织品的开发与应用成为我国目前功能纺织品研究和发展的一大方向。由于化学纤维的特性，要想获得较持久的功能效果，功能化学纤维的生产方法主要以共混纺丝法为主。例如：中国发明专利CN104963028A提供了一种抗菌涤纶纤维的制备方法，由PET聚酯切片，抗菌涤纶母粒经熔融纺丝制备获得，其中，抗菌涤纶母粒为PET聚酯切片和预处理纳米银抗菌剂、抗氧化剂、润滑剂及分散剂，经熔融共混挤出制成，预处理纳米银抗菌剂是采用聚乙烯蜡包覆处理得到的纳米银抗菌剂。解决了纳米银抗菌剂在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的抗菌涤纶纤维。中国发明专利CN103184575A提供了一种抗菌锦纶的生产方法，包括以下步骤：（1）制备抗菌锦纶母粒：将锦纶6切片与纳米银磷酸盐共混造粒，得到抗菌锦纶母粒；（2）纺丝：将步骤（1）中制成的抗菌锦纶与锦纶6切片共混纺丝，经过上油卷绕、平衡和拉伸，得到抗菌锦纶。该技术方案由于将纳米银磷酸盐直接添加于锦纶中，导致锦纶的物理性能下降，影响产品使用寿命。也有文献报道了将事先制备的纳米材料直接分散到聚合物单体中，再与其他聚合物单体混合进行聚合，如中国发明专利CN102345179A公开了一种纳米氧化锌改性涤纶纤维的制备方法，直接把氧化锌等金属氧化物分散到聚合物单体中混合，中国发明专利CN105962510A采用将纳米矿物能改质剂从高分子单体的聚合端添加的方法，得到一种纳米矿物能纤维。上述方法纳米材料不容易均匀分散到聚合物单体中，所用氧化物的粒子尺寸大于20nm，因而影响性能的发挥和造成喷丝堵塞。美国专利US9527918B2公开了一种先把一些含锌的盐类溶解到聚合物单体中，然后与其他单体聚合纺丝，其不足之处在于产品的抗菌性仍然依赖锌离子的析出，因此只是尽可能控制锌离子析出在一个较低的浓度，没有从根本上解决问题，而且功能单一。

发明内容

[0003] 本发明针对现有多功能化学纤维技术存在的不足，提供一种原位聚合得到抗菌防紫外多功能化学纤维，具有高效持久的抗菌防紫外多功能，无金属离子析出，使用安全环保。

[0004] 实现本发明目的的技术方案是提供一种抗菌防紫外多功能化学纤维，它按如下步骤制备得到：（1）将可溶性金属盐与高分子络合分散剂按质量比为1：0.02～0.5溶解于水中，制备得到金可溶性属盐质量浓度为5～10%的水溶液；在剧烈搅拌下将水溶液加入到聚合物单体中，可溶性金属盐在聚合物单体中的摩尔浓度为0.01～0.5M，在温度为130～180℃的微波或水热条件下反应30～50min，真空状态下蒸发除去水分，控制含水率在2%以下，得到含有纳米氧化物的聚合物单体；所述可溶性金属盐包括锌、镁、钙、钛、铜、铝、锆、钡、锶、硅的化合物中的两种或多种；所述的高分子络合分散剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇、聚氨酯、聚酰胺、氨基酸；所述聚合物单体包括乙醇、丙酮、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、丙烯醇、乙二胺、己内酰胺、氨基酸；
（2）在聚合反应开始或中间阶段，将步骤（1）得到的含有纳米氧化物的聚合物单体加入到常规聚合物单体及聚合所需的其他原料中，充分混合，按常规聚合物单体的聚合工艺条件进行聚合反应，制备得到抗菌防紫外多功能聚合物熔融体；
（3）步骤（2）制备的聚合物熔融体经纺丝，得到抗菌防紫外多功能化学纤维；或聚合物熔融体经铸带切粒，得到抗菌防紫外多功能母粒切片。

[0005] 上述技术方案中，所述聚合所需的其他原料包括催化剂、稳定剂，也可以包括其它助剂。含有纳米氧化物的聚合物单体与常规聚合物单体的用量可以根据产品效果进行调整，例如可以是以摩尔比计，常规聚合物单体∶含有纳米氧化物的聚合物单体 = 1～2∶1。

[0006] 本发明所述的常规聚合物包括PET、PBT、PTT、PA、PTA、ABS、PP、PE、PVC、PU。

[0007] 本发明以化学纤维聚合所用的单体之一为介质，直接在介质中原位合成小于5nm的纳米氧化物，是一种含多功能纳米氧化物的单体，再将其与其他常规聚合物单体进行聚合反应，从而得到高效多功能的化学纤维或母粒。

[0008] 本发明所得抗菌防紫外多功能化学纤维不仅工艺简单、效率高、节能环保，而且产品具有高效持久的抗菌防紫外多功能，无金属离子析出，使用安全环保，有效地克服了目前普遍使用的银离子导致的析出变色问题以及功能单一等问题。通过在聚合反应前单体中原位生成纳米金属氧化物，保证了纳米金属氧化物的小粒径及分散性，不影响后续纺丝及织造，同时纳米金属氧化物的半导体催化作用加速了单体的聚合速度，比常规的节省了三分之一时间，节约了能量。

[0009] 与传统功能化学纤维相比，由于纳米氧化物事先在单体中原位合成，粒径小、分散性好，不影响后续纺丝及织造，同时功能优异，且没有金属离子析出，非常安全环保。与传统化学纤维合成相比，利用纳米金属氧化物的催化效应，极大缩短了聚合时间，提高了效率，节约了能量。

[0010] 由于纳米氧化物在聚合物单体中原位合成，粒径小、分散性好，不影响后续纺丝及织造，同时功能优异，且没有金属离子析出，非常安全环保。与传统化学纤维合成相比，利用纳米金属氧化物的催化效应，极大缩短了聚合时间，提高了效率，节约了能量。

[0011] 与现有技术相比，本发明的突出优点是：1.以化学纤维聚合所用的单体之一为介质，直接原位合成粒径小于5nm的纳米氧化物，无需再次分散，与其他聚合单体相容性好；
2.利用纳米金属氧化物的催化效应，极大缩短了聚合时间，提高了效率，节约了能量；
3.本发明提供的抗菌防紫外多功能纤维具有极强持久的抗菌防紫外功能，且无金属离子析出，使用安全环保。
附图说明

[0012] 图1 是本发明实施例1提供的纳米抗菌防紫外多功能涤纶的紫外防护效果图。

[0013] 图2 是本发明实施例1提供的纳米抗菌防紫外多功能涤纶纤维的抗菌效果图。

具体实施方式

[0014] 下面结合实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步的阐述。

[0015] 实施例1：将硫酸钛、醋酸锌、聚乙二醇按0.5：0.5：0.1质量比溶解在水中配制成6%的水溶液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到5000毫升乙二醇中，再放入微波炉，在温度为150℃的条件下反应40min，冷却，得到粒子尺寸在5nm以下的含有纳米金属氧化物的乙二醇单体；再在真空状态下蒸发其中的水分直到含量在2%以下；将上述含有纳米金属氧化物的乙二醇单体、对苯二甲酸按摩尔比为1.2:1加入到酯化聚合反应釜中，再按质量百分比加入催化剂三氧化锑0.05%、稳定剂三乙基磷酸酯0.02%,在釜压为2.0MPa、温度为200 ℃的条件下酯化反应
1h；开启真空系统，升温到 270 ℃，缩聚反应2.5h；反应结束后，产物经喷丝、冷却、成形，得到一种具有抗菌防紫外功能的涤纶纤维。

[0016] 参见附图1，它为本实施例提供的功能涤纶织物与普通涤纶产品的紫外防护效果对比图，由图中曲线可以看出，本实施例提供的纳米抗菌防紫外多功能涤纶的紫外防护指数明显高于普通涤纶。

[0017] 参见附图2，它为本发明实施例提供的纳米抗菌防紫外多功能涤纶纤维与普通涤纶的抗菌效果对比图；其中，A图为普通涤纶，B图为本实施例提供的抗菌防紫外多功能涤纶，C图为抗菌防紫外多功能涤纶水洗50次后。

[0018] 实施例2：将醋酸铜、醋酸锌、硫酸钛、聚乙烯吡咯烷酮按0.4：0.3：0.3：0.2质量比溶解在水中配制成7%的水溶液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到5000毫升1，3丙二醇中；放入微波炉中，在170℃下反应30min，冷却，得到粒子尺寸在5nm以下的含纳米金属氧化物的1，3丙二醇单体；在真空状态下蒸发其中的水分直到含量在2%以下，将含纳米金属氧化物的1，3丙二醇单体和对苯二甲酸二甲酯按摩尔比1.5:1、催化剂钛酸四丁酯0.05%、稳定剂三乙基磷酸酯
0.03%加入到反应釜中 , 在氮气保护下，在釜压0.1MPa和210 ℃下酯化1h;然后发送到缩聚反应釜中，在高真空下，升温到 250 ℃开始缩聚 , 反应时间4.5h;反应结束后产物通过喷丝、冷却、切片，即得抗菌防紫外PTT化纤母粒。

[0019] 实施例3：将硫酸钛、硝酸锌、氧氯化锆、聚乙二醇按0.3：0.4：0.3：0.5质量比溶解在水中配制成
6%的水溶液；将水溶液在剧烈搅拌下逐渐加到5000毫升己二酸中；放入水热反应釜中，在
160℃下反应40min，冷却得到粒子尺寸在5nm以下的含纳米金属氧化物的己二酸单体；将己内酰胺单体和少量的水、醋酸钴、耐纶单体盐等物质加入到反应釜中 , 在氮气的氛围下，在釜压2.0MPa和235 ℃下反应4h；然后加入含纳米金属氧化物的己二酸单体，继续反应
2h，加入聚乙二醇软段、钛酸四丁酯催化剂，升温至247 ℃，继续反应2h，得到抗菌防紫外PA6熔融体，反应结束后产物通过喷丝、冷却、切片，即得抗菌防紫外远红外PA6尼龙母粒。

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