本發(fā)明涉及一種纖維,特別是有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維。
背景技術:
聚乳酸是以微生物發(fā)酵產物乳酸為單位化合而成的。聚乳酸制品廢棄后能夠徹底分解成二氧化碳和誰,不會污染環(huán)境,因而是一種完全自然循環(huán)型的可降解材料。但聚乳酸脆性大、硬度高的缺陷限制了其進一步的應用,尤其是在纖維領域,彈性性能上也有待提高。隨著人們對環(huán)境以及自身健康的日益重視,對聚乳酸纖維的功能型要求也逐漸提高。而且,市面上的彈性纖維色牢度并不是很高,在洗滌、摩擦等情況下均有稍許掉色現(xiàn)象。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種可降解、彈性大、色牢度高且具有抗菌性能的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所設計的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,按質量份數(shù)包括聚乳酸100份、馬來酸酐接枝相容劑5-10份、過氧化苯甲酸叔丁酯1-2份、抗菌劑8-12份、檸檬酸5-8份、叔丁醇10-16份、乙烯基聚二甲基硅烷2-5份、亞磷酸鹽0.2-0.5份、色母粒4-8份;所述抗菌劑按質量份數(shù)包括納米氧化鈰20份、納米氧化鋅75份、改性活性炭5份,其中所述改性活性炭按質量份數(shù)包括活性炭80份、硝酸鈰5份、淀粉5份、濃度為3mol/L的檸檬酸溶液10份;所述色母粒按重量份數(shù)包括:載體65份,色粉12份,殼聚糖3份、二氧化硅2份、PP相容劑5份,其中載體為50份聚乳酸和50份聚對苯二甲酸酯的混合物。
有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維的制備方法如下:
第一步:制備改性活性炭,將活性炭先經(jīng)過乙醇浸泡并攪拌10min后抽濾,取80份放入反應器中,加入10份濃度為3mol/L的檸檬酸溶液、5份硝酸鈰和淀粉5份,在水浴溫度為75℃下攪拌反應3h,冷卻后放入馬弗爐中,在溫度為600℃下煅燒2h后取出冷卻至室溫,研磨至粒徑為80-100nm,待用;
第二步:制備抗菌劑,將20份納米氧化鈰、75份納米氧化鋅和5份改性活性炭充分混合,待用;
第三步:制備色母粒,將50份聚乳酸和50份聚對苯二甲酸酯進行混合5min,得到載體,取65份載體、色粉12份、殼聚糖3份、二氧化硅2份、PP相容劑5份放入反應器中,在85℃下充分攪拌,反應1h后通入螺桿擠出機中,溫度設定為120-140℃,恒溫15min后擠出,側風25-30℃冷卻,切成粒狀,即可得到色母粒,待用;
第四步:制備有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,將100份聚乳酸、5-10份馬來酸酐接枝相容劑和1-2份過氧化苯甲酸叔丁酯放入反應器中,均勻混合,并持續(xù)攪拌,在200-220℃下反應2h,在緩慢攪拌下,再向反應器中加入8-12份抗菌劑、5-8份檸檬酸、10-16份叔丁醇、2-5份乙烯基聚二甲基硅烷、0.2-0.5份亞磷酸鹽和4-8份色母粒,在220-240℃下熔融反應2h,反應結束后通入螺桿擠出機中擠出,側風冷卻,造粒,得到聚乳酸母粒,此處所述螺桿擠出機各區(qū)域溫度控制在200-240℃,側風溫度為23-27℃;將聚乳酸母粒送入熔融紡絲機料斗中,由噴絲頭噴出,經(jīng)過側風冷卻后由卷繞裝置卷繞至筒芯上,最終得到有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維。
其中,所述紡絲機的所用溫度在240-290℃,噴絲頭孔徑為0.15mm,所述側風的溫度為23℃,風速為0.4m/s,濕度為75%。
聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物,原料來源充分而且可以再生。聚乳酸的生產過程無污染,而且產品可以生物降解,實現(xiàn)在自然界中的循環(huán),因此是理想的綠色高分子材料。應用于生產纖維中,聚乳酸的存在使得該纖維更具有可降解的性能。馬來酸酐接枝相容劑通過引入強極性反應基團,使材料具有高的極性和反應性,是一種高分子界面偶聯(lián)劑、相容劑、分散促進劑,并且,其還有一定的增韌、增強性能,可在一定程度上改善純聚乳酸纖維的較脆弱的缺點,提升韌性。其中,過氧化苯甲酸叔丁酯作為一種引發(fā)劑,能夠促進反應的進行,使得反應更為充分。
為了使得制備的聚乳酸纖維具有一定的抗菌性能,我們在體系中加入了抗菌劑,該抗菌劑為納米氧化鈰、納米氧化鋅和改性活性炭的混合物。在納米氧化鋅本就具有的抗菌功能上,再加入改性活性炭,能夠在一定程度上促進對病菌、細菌等有害微生物的吸附作用,且納米氧化鈰的加入能夠對改性活性炭的吸附作用加強,穿插在活性炭的結構體系中,納米氧化鈰對紫外有著吸收作用,能增強納米氧化鋅的抗菌性能。此外,改性活性炭中包括的硝酸鈰中的鈰離子在檸檬酸溶液的弱酸性條件下嫁接于活性炭結構上,增加活性炭的吸附能力,加入的淀粉為改性活性炭提供可降解環(huán)境。除此之外,檸檬酸可對反應體系進行酸堿度的調節(jié),促進反應的良好進行;乙烯基聚二甲基硅烷是一種有機硅橡膠,加入體系中可提高纖維的彈性,亞磷酸鹽的加入對其有著促進作用,能夠在一定程度上提升制得纖維的彈性。叔丁醇可做溶劑使用,促進各組分的均勻分布。
在色母粒中,采用殼聚糖作為抗氧化劑,二氧化硅作為分散劑,其中載體為份聚乳酸和聚對苯二甲酸酯的混合物,使得載體能夠更好地承載后續(xù)加入的其他試劑,并通過相容劑促進它們之間的相容性,使得各組分發(fā)揮其最大作用。
本發(fā)明得到的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,其技術效果是所用原料為無毒或近乎無毒,復合綠色化學原則,并且得到的纖維是一種可降解、彈性大、色牢度高且具有抗菌性能的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,整體制備方法簡單、可行。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1:
本實施例所提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,按質量份數(shù)包括聚乳酸100份、馬來酸酐接枝相容劑8份、過氧化苯甲酸叔丁酯2份、抗菌劑8份、檸檬酸6份、叔丁醇12份、乙烯基聚二甲基硅烷5份、亞磷酸鹽0.3份、色母粒4份;所述抗菌劑按質量份數(shù)包括納米氧化鈰20份、納米氧化鋅75份、改性活性炭5份,其中所述改性活性炭按質量份數(shù)包括活性炭80份、硝酸鈰5份、淀粉5份、濃度為3mol/L的檸檬酸溶液10份;所述色母粒按重量份數(shù)包括:載體65份,色粉12份,殼聚糖3份、二氧化硅2份、PP相容劑5份,其中載體為50份聚乳酸和50份聚對苯二甲酸酯的混合物。
有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維的制備方法如下:
第一步:制備改性活性炭,將活性炭先經(jīng)過乙醇浸泡并攪拌10min后抽濾,取80份放入反應器中,加入10份濃度為3mol/L的檸檬酸溶液、5份硝酸鈰和淀粉5份,在水浴溫度為75℃下攪拌反應3h,冷卻后放入馬弗爐中,在溫度為600℃下煅燒2h后取出冷卻至室溫,研磨至粒徑為90nm,待用;
第二步:制備抗菌劑,將20份納米氧化鈰、75份納米氧化鋅和5份改性活性炭充分混合,待用;
第三步:制備色母粒,將50份聚乳酸和50份聚對苯二甲酸酯進行混合5min,得到載體,取65份載體、色粉12份、殼聚糖3份、二氧化硅2份、PP相容劑5份放入反應器中,在85℃下充分攪拌,反應1h后通入螺桿擠出機中,溫度設定為120-140℃,恒溫15min后擠出,側風25℃冷卻,切成粒狀,即可得到色母粒,待用;
第四步:制備有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,將100份聚乳酸、8份馬來酸酐接枝相容劑和2份過氧化苯甲酸叔丁酯放入反應器中,均勻混合,并持續(xù)攪拌,在200℃下反應2h,在緩慢攪拌下,再向反應器中加入8份抗菌劑、6份檸檬酸、12份叔丁醇、3份乙烯基聚二甲基硅烷、0.3份亞磷酸鹽和4份色母粒,在240℃下熔融反應2h,反應結束后通入螺桿擠出機中擠出,側風冷卻,造粒,得到聚乳酸母粒,此處所述螺桿擠出機各區(qū)域溫度控制在230℃,側風溫度為24℃;將聚乳酸母粒送入熔融紡絲機料斗中,由噴絲頭噴出,經(jīng)過側風冷卻后由卷繞裝置卷繞至筒芯上,最終得到有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維。
其中,所述紡絲機的所用溫度在270℃,噴絲頭孔徑為0.15mm,所述側風的溫度為23℃,風速為0.4m/s,濕度為75%。
將所制得的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維進行性能檢測,100%伸長下恢復率為94.9%;抑菌圈試驗結果表明,本實施例提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維對大腸埃希氏菌和金黃色葡萄球菌的抑制率達99.97%;色牢度性能檢測結果為:耐皂洗色牢度(測試標準GB/T3921-2008):3-4級,摩擦色牢度(測試標準GB/T3920-2008):4級,耐水色牢度(測試標準GB/T22885-2008):4級。
實施例2:
本實施例所提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,原料和制備方法大致和實施例1相同,其主要區(qū)別在于,本實施例中,抗菌劑所用質量份數(shù)為10份,色母粒為6份。
將所制得的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維進行性能檢測,100%伸長下恢復率為95.6%;抑菌圈試驗結果表明,本實施例提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維對大腸埃希氏菌和金黃色葡萄球菌的抑制率達99.98%;色牢度性能檢測結果為:耐皂洗色牢度(測試標準GB/T3921-2008):4級,摩擦色牢度(測試標準GB/T3920-2008):4級,耐水色牢度(測試標準GB/T22885-2008):4級。
實施例3:
本實施例所提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維,原料和制備方法大致和實施例1相同,其主要區(qū)別在于,本實施例中,抗菌劑所用質量份數(shù)為12份,色母粒為8份。
將所制得的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維進行性能檢測,100%伸長下恢復率為96.9%;抑菌圈試驗結果表明,本實施例提供的有色可降解抗菌聚乳酸彈性纖維對大腸埃希氏菌和金黃色葡萄球菌的抑制率達99.99%;色牢度性能檢測結果為:耐皂洗色牢度(測試標準GB/T3921-2008):4級,摩擦色牢度(測試標準GB/T3920-2008):4級,耐水色牢度(測試標準GB/T22885-2008):4-5級。