纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法

吴东来, 潘跃进

2009年5月27日

2007年11月21日

2007年11月21日

上海中大科技发展有限公司;上海洁润丝纺织品工业有限公司

D01F1/10GK101440533SQ200710170710

竹炭 抗菌 纳米 纤维 制造

1. 一种纳米竹炭抗菌纤维，其特征在于所述的纳米竹炭抗菌纤维是由纳米竹炭粉，纳米银以及载体切片组成；在纳米竹炭抗菌纤维中，纳米竹炭粉的质量分数为1～6％，纳米银的质量分数为0.5～3％，载体切片的质量分数为91～98.5％2. 根据权利1的要求所述的纳米竹炭抗菌纤维，其特征在于 所述的纳米竹炭的粒径范围50 300nrn，纳米4艮粉粒径范围20 ~ 200nm,载体切片是涤纶纤维或丙纶纤维或锦纶中的一种3. 纳米竹炭抗菌纤维的制造方法，其特征在于所述的纳米竹 炭抗菌纤维的制造方法包含2个步骤(1)原料按一定比例熔融共混制备纳米竹炭抗菌纤维母粒； (2 )将纳米竹炭抗菌纤维母粒与纤维切片^t安一定比例混合再经 熔融纺丝制成纤维；所述步骤(1)的方法在于在纳米竹碳抗菌纤维母粒中，纳米 竹炭粉的质量分数1~30%，纳米4艮粉的质量分数为1~10%,载体 切片的质量分数为60 ~ 97%，分敎剂的质量分数为0.3 ~ 5%,偶联剂 的质量分数为0.2~3%,消泡剂的质量分数为0.1 ~ 1%;将原料加入 搅拌机中混合搅拌均匀，然后将以上混合均匀的材料置入双螺杆挤出 机中混炼，再经切粒，制成所需要的纳米竹炭抗菌纤维母粒；所述步骤(2)的方法在于纳米竹炭抗菌纤维的原料为纳米竹 炭抗菌纤维母粒的质量分数为1 ~ 15 % ,载体切片的质量分数为85 ~ 99% ; 二者混合经熔融纺丝可以得到所需的纳米竹炭抗菌纤维

本发明涉及一种抗菌纤维，特别是纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法背景技术在环境污染越来越严重的今天，我们的生活环境中都存在着各种各样的 细菌这就要求我们加强对自身的保护，而在这方面，我们的最基本的防护 就是我们日常所用的内衣，袜子，外套，床单，被套等相关服饰产品如今 随着人们对服饰的要求越来越高，由抗菌纤维制成的服饰将会受到人们的欢 迎同时，由于石油资源的不断减少，可再生资源获得越来越多的发展，尤 其是环保的要求而竹炭来源广泛，制备简单，同时又符合环保的要求最 主要的是，竹炭纤维具有良好的优点竹炭具有特殊的结构，其分子结构为 六角形，炭质致密，比重大，孔隙多含有钾、镁、铁、钙、锆等丰富的天 然矿物质，比表面积大，具有较好的吸附、消臭、吸湿、抑菌及远红外、抗 紫外、负离子发射功能，因此得到了纺织行业的开发应用但目前从竹炭纤 维的加工和应用看，仍存在上述功能未能充分发挥，特别是抗菌功能目前 的抗菌纤维采用原丝改性法和后处理法，其中原丝改性法会产生毛丝和断头，不能得到较好光滑手感的纤维；后处理会使用一些抗菌剂，尤其是一些金属 元素如铅，铜存在于纤维之中，因为其将与人体接触，将会对人体产生一定 的危害；另外， 一些抗菌剂通过浸渍，吸附等方式对纤维表面进行处理，而 纤维经过多次洗涤，也可能会使抗菌剂脱落，抗菌效果将会降低通过以上 分析，不难发现现有技术的缺陷发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出(1)纳米竹炭抗菌纤维； (2)纳米竹炭抗菌纤维及其制造方法本发明的目的是通过以下技术方法来实现的 1.抗菌纤维的原料选择本发明是为了达到纤维具有良好的抗菌效果，选择纳米级银粉做为抗菌纤维的主要材料银是灭菌作用最强的金属，对细菌、霉菌有很强的杀灭作 用，对人无毒副作用，其抗菌功能具有广谱、长效、安全、无副作用等特点 当银粉粒径达到纳米级后，其表面能增加，活性增强，抗菌功能也随之增强， 因此，抗菌材料采用纳米级银粉是最佳的选择2. 纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备当竹炭粉粒径达到纳米级后，其比表面积增加、表面能增强，功能突出， 其主要功能如吸附性、远红外、负离子功能较为明显，同时有一定的抑菌功 能，但它不能灭菌、杀菌，通过和纳米银的结合，可大大解决和提高其抗菌 功能纳米竹碳抗菌纤维母粒的制备方法是将纳米竹炭粉和纳米银粉、载体 切片(涤纶或丙纶、锦纶等)、偶联剂、分散剂等按照一定比例混合通过高 速搅拌机搅拌均匀，然后将以上搅拌均匀的复合材料置入双螺杆挤出机中 按照一定的温度、速度进行混炼、切粒，制成所需要的纳米竹碳抗菌纤维母粒o3. 纳米竹炭抗菌纤维的加工将纳米竹碳抗菌纤维母粒与所需要的载体切片(涤纶或丙纶、锦纶等)， 按照一定的比例混合搅拌，经熔融复合纺丝、降温冷却、巻烧、牵伸、定型， 根据实际的需求，制成长丝或者短纤 本发明纳米竹炭抗菌纤维的制备方法 纳米竹炭抗菌纤维母粒制备(按质量分数) 纳米竹炭粉 1~30% 纳米#4分 1 ~ 10%载体切片 60~97% 分散剂 0.3 ~ 5%偶联剂 0.2 ~ 3%消泡剂 0.1-1% 上述纳米竹炭粉粒径范围50~ 300nm，纳米银粉粒径范围20~200nm, 载体切片为涤纶或丙纶、锦纶中的一种，分散剂为低分子蜡、液体蜡或聚乙 烯蜡，偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或磷酸酯偶联剂，消泡剂为聚硅氧烷消泡剂将纳米竹炭粉和纳米银粉、载体切片及助剂按照配比要求置入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌速度3000-3500转/分，时间4 8小时，然后将以上混 合均匀的材料置入双螺杆挤出机中混炼，混炼温度为230~280°C挤出机内 压力为6.5 8MPa,混炼速度为280-350转/分，通过以上工艺制成所需要 的纳米竹碳抗菌纤维母粒纳米竹炭抗菌纤维的加工方法(按质量分数)纳米竹碳抗菌纤维母粒1~15%载体切片 85~99% 载体切片为涤纶或是丙纶或是锦纶中的一种，将纳米竹炭母粒和载体切 片按照上述比例混合均匀，采取熔融法制取纳米竹炭抗菌纤维其工艺流程 为熔融纺丝—降温冷却—巻烧—牵伸—定型根据实际的需求，制成长丝 或短纤维熔融纺丝的温度为270~290°C,冷却吹风温度24~28°C，风速 0.5 ~ 3米/秒，风的相对湿度65 ~ 80%,牵伸速度900 ~ 1400米/分，巻绕上 油量，针织用丝0.6~0.7%,加弹丝为0.5~0.6%经过上述生产工艺加工， 制成纳米竹炭抗菌纤维，最终，纳米竹炭抗菌纤维中纳米竹炭粉的质量分数 为1 ~ 6%，纳米银的质量分数为0.5 ~ 3%，载体切片的质量分数为91 ~ 98.5 %本发明所公开的纳米竹炭抗菌纤维及制造方法，其优点表现在(1) 利用现有设备，调整部分工艺即可生产；(2) 通过应用试验和检测，纤维、纱线及面料各项指标达到了国家标准， 除具有优良的吸附、吸湿、远红外、负离子、抗紫外等功能外，抗菌率达到 98%以上，与一般竹炭产品比，具有优良的抗菌、杀菌功能；(3) 本发明的纳米竹炭抗菌纤维不仅可以用来制作服装、内衣、袜子、 床上用品，还可以用于交通、环保、医疗等行业的抗菌材料；(4) 本发明的原料之一竹炭是可再生资源，来源广泛，且经济环保