一种抗菌防静电纺织面料及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织面料技术领域。更具体地，涉及一种抗菌防静电纺织面料及其制备方法。

背景技术

涤纶是一种性能优良的合成纤维，它具有很好的物理机械性能，例如弹性、尺寸稳定性和混纺性，但是,涤纶纤维的吸水性和吸湿性较差，因此通过摩擦，会产生静电。这种静电会造成以下情况，即电击、纺织品整理时污染纤维、计算机之类电气设备的运转故障、材料因摩擦起火而引起爆炸、衣服和人的肌肤之间紧密粘着和其它意外事故。

通常表面产生静电荷的是合成聚合物，例如聚酯和尼龙纤维，因为它们与纤维素纤维相比水分保留含量较低。此外，在含水率相同时，与亲水性纤维素纤维相比，疏水性纤维像尼龙或聚酯表现出较低的电导率。虽然可以通过空气消散合成纤维表面上生成的静电荷，但大多数合成纤维生成的静电荷是由感应机构沿丝边纱线接地消散，这可以通过将导电材料加入到聚合物本身或通过纱线的抗静电涂层应用完成。

随着环保要求的日益提高，我国对资源极其丰富、应用前景非常广阔的甲壳质类动物多糖的研究又重新活跃起来，壳聚糖是一种碱性多糖，无毒，可生物降解，具有良好的生物相容性和抗菌性，壳聚糖分子中存在大量的氨基和羟基,易发生化学反应，是一种新型的多功能整理剂，用壳聚糖整理后的织物具有明显且耐久抗静电效果，而应用广泛的涤纶在生产加工、日常应用中产生了不容忽视的静电效应，给我们生产生活带来不便。

然而，壳聚糖虽然可以一定程度上改善涤纶纤维的抗静电性能，然而，由于壳聚糖耐受新能差，容易使得产品的抗静电性能快速下降，无法得到长期有效的保持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有涤纶织物的抗静电性能无法得到长期有效保持的缺陷和不足，提供一种抗菌防静电纺织面料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种抗菌防静电纺织面料。

本发明另一目的是提供一种抗菌防静电纺织面料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种抗菌防静电纺织面料，包括混纺纤维；

所述混纺纤维中，包括以下重量份数的原料：80-120份涤纶，10-20份聚偏氟乙烯，3-5份聚四氟乙烯，8-15份吸水树脂，1-3份纳米二氧化钛；

所述纳米二氧化钛被吸水树脂包覆，形成核壳结构。

上述技术方案通过在涤纶树脂中引入聚偏氟乙烯树脂，以及吸水树脂，首先，在产品实际使用过程中，吸水树脂阴离子聚丙烯酰胺容易将环境中的水汽吸收到面料织物中，另外，吸收水汽后，容易导致面料中的混纺纤维发生一定程度的体积膨胀，而由于聚偏氟乙烯具备一定的压电材料特性，在体积膨胀过程中形成的压力容易导致纤维表面形成电荷，电荷的形成可以促使表面积聚的静电快速瞬间消散，有效起到良好的抗静电效果；另外，由于水汽的吸收和干燥过程中，织物体积可发生可逆的收缩和膨胀，因此，电荷的形成随着织物体积的可你收缩和膨胀可以循环产生，因此可以不断的对表面积聚的静电产生消散作用；有效提升了产品抗静电性能的长效性；

另外，上述技术方案引入吸水树脂和纳米二氧化钛，并使得纳米二氧化钛被吸水树脂包裹，由于吸水树脂中含有亲水性的官能团，因此可以和纳米二氧化钛极性表面良好相容，使其可以均匀分散于树脂体系中，避免其发生团聚而引起抗菌性能的下降；另外，由于聚四氟乙烯的存在，其可以对包覆后的核壳结构起到良好的粘结加固作用，避免吸水树脂在长期吸水和干燥过程中，结构解离，使得产品的抗菌和抗静电效果都可以得到长期有效的保持。

进一步地，所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800-1600万。

进一步地，所述纳米二氧化钛为复合纳米二氧化钛，所述复合纳米二氧化钛中还包括导电炭黑；所述纳米二氧化钛为缺陷结构纳米二氧化钛。

进一步地，所述复合纳米二氧化钛中，还包括过渡金属离子。

进一步地，所述过渡金属离子为亚铁离子、铁离子中的任意一种。

一种抗菌防静电纺织面料的制备方法，具体制备步骤包括：

准备原料：

按重量份数计，依次取80-120份涤纶，10-20份聚偏氟乙烯，3-5份聚四氟乙烯，8-15份吸水树脂，1-3份纳米二氧化钛，并称取吸水树脂质量10-20％的甘油，并等分为两份，分别标记为A份甘油和B份甘油；

核壳结构的制备：

将吸水树脂、纳米二氧化钛和A份甘油混合球磨后，加热烘干，得干燥球磨料；

混纺纤维的制备：

将涤纶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、干燥球磨料和B份甘油混合球磨后，加热熔融，纺丝，得混纺纤维；

面料的织造：

将混纺纤维纺制成双线合股纱，再织造成织物，即得面料产品。

上述技术方案通过进一步采用缺陷结构的纳米二氧化钛，且还包括导电炭，可以进一步提升体系内部的电导率，使得体积膨胀引起的电荷不会在局部积聚，可以使得体系各个角落积累的电荷得到快速消散；

另外，在制备过程中，通过引入导电炭黑和纳米二氧化钛共同高温球磨，在初期发生的是导电碳和和纳米二氧化钛的进一步细化，随着球磨进行，两者分子结构发生相对滑移，从而使得纳米二氧化钛产生缺陷结构，并且导电炭黑对纳米二氧化钛形成一定程度的包覆，从而避免吸水树脂吸收的水分在内部滞留，从而影响织物产品的穿着舒适度。

进一步地，所述具体制备步骤还包括：

纳米二氧化钛的预处理：

按质量比为1：10-1：20将导电炭黑和纳米二氧化钛混合倒入球磨罐中，于惰性气体保护状态下，于温度为300-500℃条件下，高温球磨混合4-6h后，出料，得预处理纳米二氧化钛。

进一步地，所述具体制备步骤还包括：

纳米二氧化钛的预处理：

按质量比为1：10-1：20将导电炭黑和纳米二氧化钛混合倒入球磨罐中，并加入导电炭黑质量5-10％的过渡金属盐，于惰性气体保护状态下，于温度为300-500℃条件下，高温球磨混合4-6h后，出料，得预处理纳米二氧化钛。

进一步地，所述过渡金属盐为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁中的任意一种。

进一步地，所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800-1600万。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

纳米二氧化钛的预处理：

按质量比为1：10将导电炭黑和纳米二氧化钛混合倒入球磨罐中，并加入导电炭黑质量5％的过渡金属盐，按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，于惰性气体保护状态下，于温度为300℃条件下，自转转速为300r/min，公转转速为400r/min条件下，高温球磨混合4h后，出料，得预处理纳米二氧化钛；

所述过渡金属盐为硫酸亚铁；

准备原料：

按重量份数计，依次取80份涤纶，10份聚偏氟乙烯，3聚四氟乙烯，8份吸水树脂，1份预处理纳米二氧化钛，并称取吸水树脂质量10％的甘油，并等分为两份，分别标记为A份甘油和B份甘油；

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800万；

核壳结构的制备：

将吸水树脂、预处理纳米二氧化钛和A份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为300r/min，公转转速为400r/min条件下，混合球磨4h后，加热烘干，得干燥球磨料；

混纺纤维的制备：

将涤纶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、干燥球磨料和B份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为300r/min，公转转速为400r/min条件下，混合球磨后，加热熔融，纺丝，得混纺纤维；

面料的织造：

将混纺纤维纺制成双线合股纱，纱线线密度为15tex，Z捻，捻度为95捻/10cm，再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为420根/10cm，纬向密度为300根/10cm的平纹织物，即得面料产品。

实施例2

纳米二氧化钛的预处理：

按质量比为1：15将导电炭黑和纳米二氧化钛混合倒入球磨罐中，并加入导电炭黑质量8％的过渡金属盐，按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，于惰性气体保护状态下，于温度为400℃条件下，自转转速为400r/min，公转转速为500r/min条件下，高温球磨混合5h后，出料，得预处理纳米二氧化钛；

所述过渡金属盐为硫酸铁；

准备原料：

按重量份数计，依次取100份涤纶，15份聚偏氟乙烯，4份聚四氟乙烯，12份吸水树脂，2份预处理纳米二氧化钛，并称取吸水树脂质量15％的甘油，并等分为两份，分别标记为A份甘油和B份甘油；

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万；

核壳结构的制备：

将吸水树脂、预处理纳米二氧化钛和A份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为400r/min，公转转速为500r/min条件下，混合球磨5h后，加热烘干，得干燥球磨料；

混纺纤维的制备：

将涤纶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、干燥球磨料和B份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为400r/min，公转转速为500r/min条件下，混合球磨后，加热熔融，纺丝，得混纺纤维；

面料的织造：

将混纺纤维纺制成双线合股纱，纱线线密度为18tex，Z捻，捻度为100捻/10cm，再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为445根/10cm，纬向密度为325根/10cm的平纹织物，即得面料产品。

实施例3

纳米二氧化钛的预处理：

按质量比为1：20将导电炭黑和纳米二氧化钛混合倒入球磨罐中，并加入导电炭黑质量10％的过渡金属盐，按球料质量比为40：1加入氧化锆球磨珠，于惰性气体保护状态下，于温度为500℃条件下，自转转速为500r/min，公转转速为600r/min条件下，高温球磨混合6h后，出料，得预处理纳米二氧化钛；

所述过渡金属盐为氯化亚铁；

准备原料：

按重量份数计，依次取120份涤纶，20份聚偏氟乙烯，5份聚四氟乙烯，15份吸水树脂，3份预处理纳米二氧化钛，并称取吸水树脂质量20％的甘油，并等分为两份，分别标记为A份甘油和B份甘油；

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺；所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1600万；

核壳结构的制备：

将吸水树脂、预处理纳米二氧化钛和A份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为40：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为500r/min，公转转速为600r/min条件下，混合球磨6h后，加热烘干，得干燥球磨料；

混纺纤维的制备：

将涤纶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、干燥球磨料和B份甘油混合倒入球磨罐中，按球料质量比为40：1加入氧化锆球磨珠，于自转转速为500r/min，公转转速为600r/min条件下，混合球磨后，加热熔融，纺丝，得混纺纤维；

面料的织造：

将混纺纤维纺制成双线合股纱，纱线线密度为20tex，Z捻，捻度为110捻/10cm，再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为465根/10cm，纬向密度为335根/10cm的平纹织物，即得面料产品。

对比例1

本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入聚偏氟乙烯，其余条件保持不变。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入吸水树脂，其余条件保持不变。

对比例3

本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入导电炭黑，其余条件保持不变。

对比例4

本对比例相比于实施例1而言，区别在于：

核壳结构的制备：

将吸水树脂、预处理纳米二氧化钛和A份甘油混合倒入混料机中，用搅拌器以200r/min转速搅拌混合2h后，加热烘干，得干燥混合料；

并采用上述干燥混合料等质量的取代实施例1中的核壳结构材料；其余条件保持不变。

对实施例1-3及对比例1-4所得产品进行性能检测，具体测试方法和测试结果如下所述：

导电性能测试：

将实施例1-3及对比例1-4所得产品于相对湿度为85％环境中静置放置4h后，参照GB/T 12703-1991《纺织品静电性能的评定》，在YG(B)342D型织物感应式静电测定仪上测试静电电压；

抗菌性能测试：

抗菌性能测试：分别剪取实施例1-3和对比例1-4的产品试件样片(5cm×10cm)，置于无菌平皿内，在每个样片上均匀滴加试验菌悬液0.4mL，作用10min，将样片投入含10.0mL中和剂的试管中，充分混匀并中和作用15min；然后将其充分震荡洗脱，取洗脱液1.0mL倾注接种平皿，倒入融化的营养琼脂培养基，混匀，凝固后置于37℃培养48h，作活菌计数，计算抗菌率；

具体测试结果如表1所示：

表1：产品性能测试结果

由表1测试结果可知，本发明技术方案所得产品具有优异的抗静电性能和抗菌性能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。