一种改性竹纤维、抗菌抗皱复合纱线及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体地，涉及一种改性竹纤维、抗菌抗皱复合纱线及其制备方法，特别涉及一种基于聚酰亚胺纤维的抗菌抗皱复合纱线及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对功能性服装的需求日益增加，抗菌纺织品也得到越来越多的关注。目前抗菌纺织品一般通过两种手段获得，一种是在面料后处理时通过浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法施加抗菌剂并固着，赋予织物抗菌功能；另一种是通过使用自身具有抗菌作用的纤维，让织物本身具备抗菌性能。使用抗菌剂得到的织物抗菌性能不具有持久性，抗菌性能会随洗涤次数的增加而下降，而且溶出的抗菌剂还可能会破坏人体表皮的微生态平衡，影响身体健康。因此现在更常用的方法是采用具有抗菌效果的纤维制造抗菌纱线。

竹纤维具有天然抗菌、抑菌、除螨和防臭功能，而且吸湿性、放湿性、透气性好，穿着舒适，已广泛应用于抗菌织物领域，但是竹纤维湿断裂强度较低、易断裂，往往所得纱线具有韧性低、不耐洗、不抗皱的缺点。聚酰亚胺纤维具有超疏水性能，可以为纱线提供干燥环境，抑制细菌生长，赋予纱线抗菌抑菌功能，而且聚酰亚胺纤维还具有优异的力学性能，纱线尺寸稳定性好，挺括性、保形性好，耐洗抗皱，在织物领域也得到大家的关注，但在穿着舒适性方面，聚酰亚胺纤维与天然纤维相比仍欠佳。

目前的技术中，为了综合两种纤维的优点，直接将竹纤维和聚酰亚胺纤维进行混合纺纱。例如，申请号为CN201710440029.5的中国专利公开了一种聚酰亚胺纤维与竹纤维混纺纱线及加工方法、系统及应用，包括以下步骤：将聚酰亚胺纤维和竹纤维分别采用清梳联技术进行开松和梳棉处理，然后分别进行预并处理，得到聚酰亚胺条子和竹条子；将所述聚酰亚胺条子和所述竹条子进行混并处理，然后进行粗纱和细纱处理，得到聚酰亚胺纤维与竹纤维混纺纱线。上述聚酰亚胺纤维与竹纤维混纺纱线加工方法，仅仅是将聚酰亚胺纤维和竹纤维简单混合，各纤维的本身性能并没有改变，竹纤维依然存在韧性低、不耐洗等缺点，容易导致损坏，且纤维之间存在相容性问题，制备的织物的整体抗皱性能和舒适性能并不能达到均一，整体性能有待改善。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种改性竹纤维、抗菌抗皱复合纱线及其制备方法。本发明采用聚酰亚胺前驱体溶液对竹纤维进行浸渍包覆改性，提高了竹纤维的韧性和耐洗性；再将改性竹纤维与聚酰亚胺纤维等其它纤维混合纺纱，增加竹纤维与复合纱线其他组分的界面相容性，提高复合纱线的整体抗皱性、舒适性和抗菌性等性能。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一目的是提供一种改性竹纤维，所述的改性竹纤维由聚酰亚胺前驱体溶液对竹纤维进行浸渍，经热亚胺化反应后得到。

竹纤维是亲水性的，因而其吸湿性、放湿性、透气性好，但其韧性低、不耐洗、不抗皱，并且当竹纤维与其他亲酯性的纤维进行混合纺纱时，竹纤维与其他亲酯性纤维的界面相容性很低，影响织物的整体性能。

本发明对竹纤维进行改性，采用聚酰亚胺前驱体溶液对竹纤维进行浸渍包覆改性，提高了竹纤维的韧性、耐洗性，具有更好的牵伸性能；再将改性竹纤维与聚酰亚胺纤维等其它纤维混合纺纱，可以增加竹纤维与复合纱线其他组分的界面相容性，提高了复合纱线的整体抗皱性、舒适性和抗菌性等性能。

进一步的方案，所述聚酰亚胺前驱体溶液由二酐和二胺共聚得到，所述二酐与二胺的摩尔比为：0.85:1～1.20:1；优选1.01～1.02:1；

优选的，所述二酐为联苯四甲酸二酐，所述二胺为4,4’-二氨基二苯醚。

制备聚酰亚胺前驱体溶液的过程中，二酐和二胺的比例会影响聚酰亚胺的分子量进而影响聚酰亚胺前驱体溶液的粘度，二酐稍过量有利于聚酰亚胺合成反应向正反应方向(合成)进行，更有利于高分子量的聚酰亚胺的制备，也有利于对竹纤维进行浸渍包覆改性。但是当二酐过量超过2％时，二酐的水解会影响反应进行的程度，进而难以得到高分子量的聚酰亚胺。

进一步的方案，在热亚胺化过程中需要先蒸发溶剂然后再热亚胺化，在烘干溶剂的过程中温度不可过高，所以通过逐步升温使前驱体溶液发生热亚胺化反应，进而得到聚酰亚胺改性的竹纤维，所述逐步升温的过程包括：

60～90℃恒温0.5～2h，120～150℃恒温0.5～2h，200～250℃恒温0.5～2h，300～350℃恒温0.5～2h，反应结束后降至室温。

在逐级升温的过程中，能够充分蒸发溶剂，然后发生热亚胺化反应，使竹纤维的聚酰亚胺改性更均匀稳定，从而获得性能更好的聚酰亚胺改性的竹纤维。

本发明的第二目的是一种包含如上任意一种方案或者组合方案所述的改性竹纤维的抗菌抗皱复合纱线，以重量份计，包括以下组分：

本发明所提供的抗菌抗皱复合纱线中，同时使用具有抗菌性的竹纤维和聚酰亚胺纤维，所述的竹纤维为改性竹纤维，在保证竹纤维抗菌性能和舒适性的基础上，提高其韧性和耐洗性；对竹纤维进行聚酰亚胺改性后，还可以增加竹纤维与复合纱线其他组分(聚酰亚胺纤维、锦纶纤维、氨纶纤维)的界面相容性，提高复合纱线的整体抗皱性、舒适性和抗菌性等性能，进而得到抗菌抗皱性能良好的复合纱线。

本发明的第三目的是提供一种如上任意一种方案或者组合方案所述的改性竹纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备聚酰亚胺前驱体溶液；

(2)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍5～48h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(3)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，通过逐步加热升温使前驱体溶液发生热亚胺化，得到聚酰亚胺改性竹纤维。

进一步的方案，步骤(1)中，制备聚酰亚胺前驱体溶液的步骤包括：

1)将计量的二胺原料溶于极性非质子溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

2)向上述二胺溶液中，慢慢加入计量的二酐原料，充分搅拌溶解后得到均一液体；

3)室温下继续搅拌反应3～24h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

进一步的方案，所述二酐与二胺的摩尔比为：0.85:1～1.20:1；优选1.01～1.02:1；

优选的，所述二酐为联苯四甲酸二酐，所述二胺为4,4’-二氨基二苯醚。

进一步的方案，所述的极性非质子溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。

进一步的方案，步骤(3)中，所述逐步升温的过程包括：

60～90℃恒温0.5～2h，120～150℃恒温0.5～2h，200～250℃恒温0.5～2h，300～350℃恒温0.5～2h，反应结束后降至室温。

本发明的第四目的是提供一种如上所述的抗菌抗皱复合纱线的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照重量份称取棉纤维、锦纶纤维、氨纶纤维、聚酰亚胺纤维和改性竹纤维；

(2)依次进行以下步骤完成复合纱线的混纺：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，得到抗菌抗皱复合纱线。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提供一种改性竹纤维，利用聚酰亚胺前驱体溶液对竹纤维进行浸渍包覆改性，一方面，改性后的竹纤维提高了韧性、抗皱性和耐洗性，另一方面，还增加了竹纤维的亲酯性，有利于与其他纤维混合纺纱时更好的相容，可以进一步提高抗皱性能和抗菌性能。

2、本发明提供的复合纱线，同时含有改性竹纤维和聚酰亚胺纤维，具有良好的抗菌抑菌性能；且改性竹纤维与复合纱线其他组分(聚酰亚胺纤维、锦纶、氨纶)的界面相容性大大提高，提高了复合纱线的整体抗皱性、舒适性和抗菌性等性能，进而得到整体抗菌抗皱性能良好的复合纱线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

需要说明的是，本申请中未具体展开的步骤，例如，完成复合纱线混纺的步骤：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，均可以参照现有技术中的公知的步骤和参数进行操作。

实施例1改性竹纤维

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.042mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应10h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍10h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，90℃恒温1h，120℃恒温1h，250℃恒温1h，350℃恒温1h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维。

实施例2改性竹纤维

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.055mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应8h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍20h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，70℃恒温1.5h，150℃恒温1h，200℃恒温1.5h，320℃恒温2h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维。

实施例3改性竹纤维

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.05mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应15h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍40h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，60℃恒温2h，130℃恒温2h，230℃恒温2h，300℃恒温2h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维。

实施例4复合纱线

本实施例在实施例1制备的改性竹纤维的基础上，进一步制备复合纱线。

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.042mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应10h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍10h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，90℃恒温1h，120℃恒温1h，250℃恒温1h，350℃恒温1h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维；

(6)按以下质量百分比称取各类纤维：棉45％、锦纶15％、氨纶5％、聚酰亚胺纤维20％、改性竹纤维15％；

(7)按以下步骤完成复合纱线的混纺：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，得到基于聚酰亚胺纤维的复合纱线。

所得复合纱线对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率为98.40％、94.80％和96.30％。

实施例5复合纱线

本实施例在实施例2制备的改性竹纤维的基础上，进一步制备复合纱线。

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.055mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应8h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍20h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，70℃恒温1.5h，150℃恒温1h，200℃恒温1.5h，320℃恒温2h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维；

(6)按以下质量百分比称取各类纤维：棉50％、锦纶16％、氨纶4％、聚酰亚胺纤维10％、改性竹纤维20％；

(7)按以下步骤完成复合纱线的混纺：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，得到基于聚酰亚胺纤维的复合纱线。

所得复合纱线对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率为98.50％、95.00％和96.60％。

实施例6复合纱线

本实施例在实施例3制备的改性竹纤维的基础上，进一步制备复合纱线。

(1)将0.05mol的联苯四甲酸二酐，溶于DMF(二甲基甲酰胺)溶剂中，充分搅拌溶解，得到二胺溶液；

(2)向上述二胺溶液中，分批慢慢加入0.05mol的4,4’-二氨基二苯醚，充分搅拌溶解后得到均一液体；

(3)室温下继续搅拌反应15h，得到聚酰亚胺前驱体溶液。

(4)将竹纤维加入到聚酰亚胺前驱体溶液中浸渍40h，得到浸渍有聚酰亚胺前驱体溶液的竹纤维；

(5)将浸渍后的竹纤维置于烘箱中，60℃恒温2h，130℃恒温2h，230℃恒温2h，300℃恒温2h，反应结束后降至室温，得到聚酰亚胺改性竹纤维；

(6)按以下质量百分比称取各类纤维：棉48％、锦纶20％、氨纶2％、聚酰亚胺纤维5％、改性竹纤维25％；

(7)按以下步骤完成复合纱线的混纺：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，得到基于聚酰亚胺纤维的复合纱线。

所得复合纱线对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率为98.60％、95.20％和96.90。

对比例1

本对比例的竹纤维为普通竹纤维，普通竹纤维即为浸渍聚酰亚胺前驱体溶液之前的竹纤维。

对比例2

本对比例与实施例4的区别在于，本对比例中采用的是普通竹纤维，普通竹纤维即为浸渍聚酰亚胺前驱体溶液之前的竹纤维。

按以下质量百分比称取各类纤维：棉纤维45％、锦纶纤维15％、氨纶纤维5％、聚酰亚胺纤维20％、普通竹纤维15％；

按以下步骤完成复合纱线的混纺：清棉→梳棉→精梳→并条→粗纱→细纱，得到基于聚酰亚胺纤维的复合纱线。

试验例1改性竹纤维复合纱线的断裂强力检测

本试验例对实施例1-实施例3以及对比例1制备的改性竹纤维的性能进行检测。具体检测方法参照《GB/T GB 9997-1988化学纤维单纤维断裂强力和断裂伸长的测定》。各纤维的性能测试结果见表1。

表1

由试验例1的结果可以看出，与对比例1的普通竹纤维相比，实施例1-3制备的改性后的竹纤维具有更好的拉伸性能。其中，在实施例3条件下制备的改性竹纤维的拉伸性能更优。

试验例2复合纱线的抗皱性能

本试验例将实施例4-实施例6及对比例2制备的复合纱线制成织物的抗皱性能进行检测。具体检测方法参照国家标准《GBT3819-1997纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》。各复合纱线的性能检测结果见表2。

表2

由试验例2的结果可以看出，实施例4-6中采用改性后的竹纤维制得的复合纱线的抗皱性能远远优于对比例2中改性前的竹纤维制得的复合纱线。其中，实施例6采用改性后的竹纤维制得的复合纱线的抗皱性能最优。

试验例3复合纱线的抑菌性能

本试验例将实施例4-实施例6及对比例2制备的复合纱线制成织物的抑菌性能进行检测，具体检测方法参照根据GB/T 20944.3-2008国家标准。检测结果如表3所示。

表3

由试验例3的结果可以看出，实施例4-6中采用改性后的竹纤维制得的复合纱线的抑菌性能远远优于对比例2中改性前的竹纤维制得的复合纱线。其中，实施例6采用改性后的竹纤维制得的复合纱线的抑菌性能最优。

综合以上试验结果，本申请的改性后的竹纤维具有更好的拉伸性能，采用改性后的竹纤维制成的复合纱线的抗皱性能、抑菌性能均优于改性前的竹纤维制成的复合纱线。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。