纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法.pdf

本发明涉及纳米竹炭粘胶抗菌纤维以及其制造方法，尤其是湿法纺丝来生产纳米竹炭粘胶抗菌纤维。将纳米银与纳米竹炭混合，然后可制得纳米竹炭抗菌液体浆料。将其与甲种纤维素混合，按照粘胶工艺生产方法，经湿法纺丝以及后处理可制得纳米竹炭粘胶抗菌纤维。本发明的优点是竹炭是可再生资源，来源丰富；可以利用现有设备，调整部分工艺条件即可生产；通过试验以及检测，其抗菌率达到98％以上；纳米竹炭粘胶抗菌纤维的手感强于常规的涤纶，穿着和使用的舒适性较好，同时其在交通、环保、医疗等行业也有广泛用途。

1.  一种纳米竹炭粘胶抗菌纤维，其特征在于：所述的纳米竹炭粘胶抗菌纤维由纳米竹炭粉，纳米银以及甲种纤维素组成，纳米竹炭粉的质量分数为1～7％，纳米银的质量分数为0.5～3％，甲种纤维素的质量分数为90～98.5％。

2.  根据权利1的要求所述的纳米竹炭粘胶抗菌纤维，其特征在于：所述的纳米竹炭的粒径范围50～300nm，纳米银粉粒径范围20～200nm。

3.  一种纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制造方法，其包含如下步骤：
(1)原料按一定比例混合，经分散处理制取纳米竹炭抗菌液体浆料；
(2)将纳米竹炭抗菌液体浆料与甲种纤维素混合，经湿法纺丝以及后处理可得到纳米竹炭粘胶抗菌纤维；
所述步骤(1)的方法在于：在纳米竹炭抗菌液体浆料中，纳米竹炭粉质量分数为1～30％，纳米银粉的质量分数为1～10％，分散剂的质量分数为1.0～2.0％，消泡剂的质量分数为0.5～1.5％，去离子水的质量分数为65～85％，原料混合后经分散处理制取纳米竹炭抗菌液体浆料；
所述步骤(2)的方法在于：甲种纤维素的质量分数为85～99％，纳米竹炭抗菌液体浆料的质量分数为1.0～15％；将其混合后，按照粘胶生产工艺法，经湿法纺丝以及后处理制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。

纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种抗菌纤维，特别是纳米竹炭粘胶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必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。竹炭纤维的载体多为涤纶等化纤原料，手感不柔软，穿着和使用不舒适。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)纳米竹炭粘胶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。
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。采用纳米竹炭粉与一般竹炭粉相比，优势更为突出。
粘胶纤维是以天然再生纤维素纤维为原料，本发明采用粘胶纤维为载体，可大大改善其服用性，不仅具有上述的功能外，而且手感柔软，穿着和使用舒适。
2.纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制备：
①纳米竹炭抗菌液体浆料的制备
将纳米竹炭粉与纳米银粉混合，分散剂、消泡剂和去离子水混合均匀，经分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料。
②湿纺工艺法纺丝
在粘胶溶液中，加入制备好的纳米竹炭抗菌液体浆料，按照粘胶工艺生产方法，经湿法纺丝制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。
本发明纳米竹炭粘胶抗菌纤维的制备方法：
1.纳米竹炭抗菌液体浆料制备
用纳米竹炭粉和纳米银粉，分散剂、消泡剂、去离子水混合均匀，经分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料，其各组份配比：(质量分数)
纳米竹炭粉：         1～30％
纳米银粉：           1～12％
分散剂：             1.0～2.0％
消泡剂：             0.5～1.5％
去离子水：           65～85％
纳米竹炭粉粒径为50～300nm，纳米银粉粒径为20～200nm，分散剂为水溶性分散剂，消泡剂为聚硅氧烷消泡剂，分散度>85％。
2.纳米竹炭粘胶抗菌纤维加工
甲种纤维素：(质量分数)   85～99％
纳米竹炭抗菌液体浆料：   1.0～15％
其生产工艺流程：
甲种纤维素碱化、黄化、溶解、一次过滤熟成、脱泡、二次过滤、三次过滤(或四次过滤)后加入制备好的纳米竹炭抗菌液体浆料、湿法纺丝，后处理制成纳米竹炭粘胶抗菌纤维。纳米竹炭粘胶抗菌纤维中纳米竹炭的含量为1～7％，纳米银的含量为0.5～3％。
以上所述：
粘胶制备的主要指标：
甲纤重量比含量7.8～9.8％，碱重量比含量5.5～5.9％，熟成度7.5～12.5ml，粘度25～38秒。
纺丝工艺要求：
纺丝速度45～75m/min，喷丝头拉伸-5～38％，导盘拉伸20～45％，塑化拉伸9～22％，纺丝车间温度24～28℃，相对湿度65～75％。
凝固浴组成：
硫酸120～135g/l，硫酸锌9～12g/l，硫酸钠270～350g/l，浴温45～55℃。
后处理工艺：
脱硫浓度4～12g/l，温度65～80℃，上油浓度3～6g/l，温度40～50℃，烘干后纤维含水率<8％。
本发明所公开的纳米竹炭粘胶抗菌纤维及其制造方法，其优点表现在：
(1)利用现有设备，调整部分工艺即可生产；
(2)通过检测，纤维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，而且手感柔软，穿着和使用舒适；
(3)本发明的纳米竹炭粘胶抗菌纤维不仅可以用来制作服装、内衣、袜子、家纺床上用品，还可以用于医疗保健、环保运动、军用等行业的抗菌材料；
(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。
【具体实施方式】
实施例1
1.纳米竹炭抗菌液体浆料制备：(质量分数)
纳米竹炭粉：20％
纳米银粉：  5％
分散剂：    1％
消泡剂：    0.5％
离子水：    73.5％
将以上材料搅拌均匀，分散处理(分散度>85％)制成纳米竹炭抗菌液体浆料。纳米竹炭粉粒径80～240nm，纳米银粉粒径20～150nm。
2.纳米竹炭粘胶抗菌长丝纤维生产工艺
①生产流程：
以浆粕为原料，经三次过滤后，在粘胶溶液中加入纳米竹炭粘胶抗菌液体浆料，经湿法纺丝制成纳米竹炭粘胶抗菌长丝。
②粘胶溶液主要指标：
甲种纤维素重量比含量9.0％，碱重量比含量5.8％，熟成度9.5ml，粘度30秒。
③纺丝工艺：
采取连续式纺丝工艺，纺丝速度67.5m/min，喷丝头拉伸-0.8％，导盘拉伸25％，塑化拉伸10％，纺丝温度26℃，相对湿度70％。
④凝固浴组成：
硫酸129g/l，硫酸锌11.5g/l，硫酸钠301g/l，浴温52℃，酸浴落差2.8g/l。
⑤后处理工艺：
脱硫浓度7g/l，温度73℃，经洗涤、烘干制成所需要的纳米竹炭粘胶抗菌长丝纤维。
⑥在制成的纳米竹炭粘胶长丝中纳米竹炭粉的质量分数3％，纳米银粉为1％。
实施例2：
1.纳米竹炭抗菌液体浆料的制备(质量分数)
纳米竹炭粉：25％
纳米银粉：  10％
分散剂：    1.5％
消泡剂：    1.0％
去离子水：  62.5％
将以上材料搅拌均匀，分散处理制成纳米竹炭抗菌液体浆料，分散度≥85％，纳米竹炭粉粒径70～250nm，纳米银粉粒径30～160nm。
2.纳米竹炭粘胶抗菌短纤生产工艺(原料：浆粕)
①甲种纤维素碱化→黄化→溶解→一次过滤→熟成、脱泡→二次过滤→湿法纺丝→塑化牵伸→切断→后处理→上油→烘燥→成包。
②粘胶溶液主要指标：
甲种纤维素重量比含8.7％，碱重量比含量5.5％，熟成度9.9ml，粘度34秒。
③纺丝工艺：
纺丝速度50m/min，纺丝间温度27℃，相对湿度68％，喷丝头拉伸-2.5％，导盘拉伸33％，塑化拉伸16.1％。
④凝固浴组成：
硫酸116g/l，硫酸锌11.2g/l，硫酸钠318g/l，浴温49℃，酸浴落差8.6g/l。
⑤后处理工艺：
脱硫浓度4.8g/l，温度70℃，经上油(上油浓度3.5g/l)烘干后纤维含水率<8％，最后打包，制成所需纳米竹炭粘胶抗菌短纤维。
⑥纳米竹炭粘胶抗菌短纤维长度：
棉型38～50mm，毛型76～114mm，中长型51～76mm。
⑦纳米竹炭粘胶抗菌短纤维中纳米竹炭粉的质量分数为4％，纳米银粉的质量分数为1.2％。