一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明涉及纤维材料领域，具体的是一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法。
背景技术
可降解纤维是由可降解的聚合物纺制而成的，可被自然界中的生物或光照条件等完全降解的纤维材料。现有常用的可降解聚合物主要有聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、纤维素（CE）、壳聚糖（CS）、聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇（PVA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。
聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯酯醇解而成的一种水溶性、可完全生物降解的聚合物，其分子主链为碳链，由于大量的羟基存在，极性强，会形成大量的分子间和分子内氢键，具有良好的吸湿性能和良好的可纺性，但是机械性能较差，需要与其他材料复合以制备得到满足使用需要的纤维材料。
目前对于功能性可降解纤维的报道较少。专利CN103668541A、专利CN111057355A公开了工艺改性，解决了以上存在的问题，但是仍然不能满足人们对于可降解纤维材料的功能性需求。比如抗病毒功能、抗菌功能。
本发明首先通过提供一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法，然后将抗菌功能性成分纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇与水溶性的可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法，然后将抗菌功能性成分纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇与水溶性可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法，包括如下步骤，
1）将5 ~8 mL乙酰丙酮溶液和10 ~16 mL水合肼按顺序依次加入到含有0.02 ~0.04 mol硅源液相的烧瓶中，混合溶液在70 ~90 ℃磁力搅拌、回流36 ~48 h，得A；
2）将A进行过滤、用去离子水洗涤2 ~3次，然后在烘箱中60~80 ℃烘干，得前驱体B；
3）将B在马弗炉中以0.5~1 ℃/min的升温速率400~500 ℃煅烧1~2 h，得C；
4）将C分散到去离子水中搅拌均匀，然后向该溶液中缓慢加入0.5~1 mmol银盐溶液，磁力搅拌1~2 h，得D。
5）将D缓慢加入到1 M 硼氢化钠溶液中，浸渍60~90 min，离心，真空烘箱60~80 ℃干燥6~10 h，得纳米银负载二氧化硅，标记为E。
6）将E加入到聚乙二醇溶液，继续搅拌均匀，滴加盐酸调节体系pH值至酸性，一边滴加聚乙二醇一边搅拌反应，得到二氧化硅改性的聚乙烯醇溶液；
7）将聚乳酸30～50份、甲壳胺10～20份、纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇10～20份、相容剂聚乙烯醇接枝改性聚左旋乳酸5～15份和聚己内酯10～20份、抗氧剂0.4～0.6份和润滑剂0.4～0.6份在高速混合机混合20～30 min，转速300～500 rpm，得到物料1；
8）将物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，料筒温度为170～195 ℃，螺杆转速为200～300 rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到粒料物料2；
9）将物料2置于真空干燥箱内，控制干燥温度为80～95 ℃，干燥时间为8～12 h，控制含水率小于160 ppm，得到物料3；
10）将物料3置入螺杆型纺丝机进行熔融纺丝，控制熔体温度198～202 ℃，喷丝板长径比控制在2.50～2.65，纺丝速度为500～1200 m/min，制得水溶性抗菌可降解纤维。
优选的，所述步骤1）中，硅源是正硅酸四乙酯或乙酸乙酯中的一种或其组合。
优选的，所述步骤4）中，所述的银盐为醋酸银、硝酸银或是柠檬酸银中的一种或其组合。
优选的，所述步骤7）中，抗氧剂由1010和168按照重量比1:1.2组成。
优选的，所述步骤7）中，润滑剂为聚乙烯蜡和甘油混合物，按照重量比1:1.3组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的目的在于提供一种水溶性抗菌可降解纤维的制备方法，然后将抗菌功能性成分纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇与水溶性可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种水溶性抗菌可降解纤维，按如下步骤制备：
1）将5mL乙酰丙酮溶液和10 mL水合肼按顺序依次加入到含有0.02mol硅源正硅酸四乙酯液相的烧瓶中，混合溶液在90 ℃磁力搅拌、回流36 h，得A；
2）将A进行过滤、用去离子水洗涤3次，然后在烘箱中60℃烘干，得前驱体B；
3）将B在马弗炉中以0.5℃/min的升温速率400 ℃煅烧2 h，得C；
4）将C分散到去离子水中搅拌均匀，然后向该溶液中缓慢加入0.5 mmol银盐硝酸银溶液，磁力搅拌1h，得D；
5）将D缓慢加入到1 M 硼氢化钠溶液中，浸渍60 min，离心，真空烘箱60℃干燥6h，得纳米银负载二氧化硅，标记为E；
6）将E加入到聚乙二醇溶液，继续搅拌均匀，滴加盐酸调节体系pH值至酸性，一边滴加聚乙二醇一边搅拌反应，得到纳米银负载二氧化硅改性的聚乙烯醇溶液；
7）将聚乳酸30份、甲壳胺20份、纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇10份、相容剂聚乙烯醇接枝改性聚左旋乳酸10份和聚己内酯10份、抗氧剂0.4份和润滑剂0.6份在高速混合机混合20 min，转速300 rpm，得到物料1；
8）将物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，料筒温度为170℃，螺杆转速为200 rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到粒料物料2；
9）将物料2置于真空干燥箱内，控制干燥温度为80℃，干燥时间为8 h，控制含水率小于160 ppm，得到物料3；
10）将物料3置入螺杆型纺丝机进行熔融纺丝，控制熔体温度198℃，喷丝板长径比控制在2.50～，纺丝速度为500m/min，制得水溶性抗菌可降解纤维。
本实施例制得水溶性抗菌可降解纤维对大肠杆菌抗菌率98.5%、金黄色葡萄球菌抗菌率98.6%和白色念珠菌抗菌率96.7%，见表1，抗菌性优异。
实施例二：
一种水溶性抗菌可降解纤维，按如下步骤制备：
1）将8 mL乙酰丙酮溶液和16 mL水合肼按顺序依次加入到含有0.04 mol乙酸乙酯液相的烧瓶中，混合溶液在90 ℃磁力搅拌、回流48 h，得A；
2）将A进行过滤、用去离子水洗涤3次，然后在烘箱中80 ℃烘干，得前驱体B；
3）将B在马弗炉中以1 ℃/min的升温速率500 ℃煅烧1 h，得C；
4）将C分散到去离子水中搅拌均匀，然后向该溶液中缓慢加入1 mmol硝酸银溶液，磁力搅拌2 h，得D；
5）将D缓慢加入到1 M 硼氢化钠溶液中，浸渍60 min，离心，真空烘箱80 ℃干燥10h，得纳米银负载二氧化硅，标记为E；
6）将E加入到聚乙二醇溶液，继续搅拌均匀，滴加盐酸调节体系pH值至酸性，一边滴加聚乙二醇一边搅拌反应，得到纳米银负载二氧化硅改性的聚乙烯醇溶液；
7）将聚乳酸40份、甲壳胺20份、纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇10份、相容剂聚乙烯醇接枝改性聚左旋乳酸5份和聚己内酯10份、抗氧剂0.5份和润滑剂0.5份在高速混合机混合30 min，转速500 rpm，得到物料1；
8）将物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，料筒温度为180 ℃，螺杆转速为300 rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到粒料物料2；
9）将物料2置于真空干燥箱内，控制干燥温度为90 ℃，干燥时间为10 h，控制含水率小于160 ppm，得到物料3；
10）将物料3置入螺杆型纺丝机进行熔融纺丝，控制熔体温度200 ℃，喷丝板长径比控制在2.50，纺丝速度为1000 m/min，制得水溶性抗菌可降解纤维。
本实施例制得水溶性抗菌可降解纤维对大肠杆菌抗菌率99.3%、金黄色葡萄球菌抗菌率99.1%和白色念珠菌抗菌率97.2%，见表1，抗菌性优异。
实施例三：
一种水溶性抗菌可降解纤维，按如下步骤制备：
1）将6 mL乙酰丙酮溶液和12 mL水合肼按顺序依次加入到含有0.03 mol硅酸四乙酯液相的烧瓶中，混合溶液在90 ℃磁力搅拌、回流48 h，得A；
2）将A进行过滤、用去离子水洗涤3次，然后在烘箱中80 ℃烘干，得前驱体B；
3）将B在马弗炉中以1 ℃/min的升温速率450 ℃煅烧2 h，得C；
4）将C分散到去离子水中搅拌均匀，然后向该溶液中缓慢加入1 mmol醋酸银溶液，磁力搅拌2 h，得D；
5）将D缓慢加入到1 M 硼氢化钠溶液中，浸渍60 min，离心，真空烘箱80 ℃干燥10h，得纳米银负载二氧化硅，标记为E；
6）将E加入到聚乙二醇溶液，继续搅拌均匀，滴加盐酸调节体系pH值至酸性，一边滴加聚乙二醇一边搅拌反应，得到纳米银负载二氧化硅改性的聚乙烯醇溶液；
7）将聚乳酸50份、甲壳胺15份、纳米银负载二氧化硅改性聚乙烯醇20份、相容剂聚乙烯醇接枝改性聚左旋乳酸10份和聚己内酯020份、抗氧剂0.5份和润滑剂0.5份在高速混合机混合30 min，转速500 rpm，得到物料1；
8）将物料1从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中造粒，料筒温度为195 ℃，螺杆转速为300 rpm，采用水环切粒，旋风分离干燥得到粒料物料2；
9）将物料2置于真空干燥箱内，控制干燥温度为95 ℃，干燥时间为12 h，控制含水率小于160 ppm，得到物料3；
10）将物料3置入螺杆型纺丝机进行熔融纺丝，控制熔体温度202 ℃，喷丝板长径比控制在2.65，纺丝速度为800 m/min，制得水溶性抗菌可降解纤维。
本实施例制得水溶性抗菌可降解纤维对大肠杆菌抗菌率99.6%、金黄色葡萄球菌抗菌率99.2%和白色念珠菌抗菌率97.6%，见表1，抗菌性优异：
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