一种杀菌除醛有色纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及功能纤维技术领域，具体涉及一种杀菌除醛有色纤维的制备方法。

背景技术

人类生存环境中存在各种各样的细菌和霉菌，常见的包括金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌、黄曲霉菌和白色念珠菌等。在湿热环境下，细菌会在纤维上沉积，并形成大量繁殖，此时的纤维受到代谢物的影响，发生降解、变色等问题，因此，针对纺织品卫生功能的需求，纤维制品的杀菌抗菌要求不断提升。于此同时，二氧化钛作为优异的光催化剂能够起到良好的杀菌抗菌作用，但是其自身在光照体系下产生的活性会对常规染料和纤维产生降解性破坏，造成纤维的使用寿命降低。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种杀菌除醛有色纤维的制备方法，解决了现有光催化剂对纤维的破坏问题，利用硅氧材料作为包裹阻隔层，实现隔离效果的同时，保证了二氧化钛和金属酞菁染料的光照需求，实现了纤维保护和抗菌除醛性能的兼顾。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种杀菌除醛有色纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将金属酞菁染料加入至乙醇中搅拌均匀，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素并超声分散30-60min，过滤后烘干得到镀膜复合物，所述金属酞菁染料在乙醇中的浓度为200-500g/L，搅拌速度为1000-2000r/min，所述钛酸正丁酯与乙基纤维素的质量比为3-5:1，且钛酸正丁酯在乙醇中的浓度为100-120g/L，所述超声分散的超声频率为60-90kHz，温度为40-60℃；所述烘干的温度为90-100℃；该步骤将金属酞菁染料加入至乙醇中形成悬浊液，并加入钛酸正丁酯和乙基纤维素，形成混合悬浊液，然后通过超声的高频振动将钛酸正丁酯和乙基纤维素均质分散在金属酞菁染料颗粒表面，达到优异的液膜包裹体系，经过滤后形成表面液膜，最后在烘干过程中将乙醇蒸发取出，得到钛酸正丁酯与乙基纤维素的复合表膜；此处的金属酞菁染料可以根据颜色要求选择为铜酞菁、铁酞菁、、钴酞菁等系类染料；

步骤2，将镀膜复合物放入反应釜中恒温静置1-3h，吹扫烘干得到第一水解复合物，所述反应釜的氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸汽的体积比为10-15:1，所述恒温静置的温度为40-60℃，所述吹扫采用80-90℃的氮气，且吹扫速度为5-9mL/min；该步骤利用反应釜氛围中的水蒸气形成钛酸正丁酯的原位水解，转化为钛酸结构，同时在钛酸转化形成的缝隙中，水蒸气形成稳定渗透，并与内层的钛酸正丁酯形成结合，达到内部水解的效果，在该状态体系下，乙基纤维素属于阻隔剂，其不溶于水的特性保证其在原位水解过程中保持稳定性；

步骤3，将三氯乙基硅烷加入至乙醚中搅拌均匀，然后将第一水解复合物加入并急速搅拌2-3min后快速过滤，烘干得到液膜复合物，所述三氯乙基硅烷与乙醚的体积比为1:1-2，搅拌均匀的搅拌速度为400-600r/min，所述第一水解复合物加入量是三氯乙基硅烷的质量的200-300％，急速搅拌的搅拌速度为2000-3000min，所述烘干的温度为40-50℃；该步骤利用三氯乙基硅烷在乙醚中的溶解性，形成稀释体系，同时将第二水解复合物加入后并急速搅拌和快速过滤的方式，能够有效的减少乙醚对第一水解复合物的乙基纤维素溶出，同时该处理方式能够确保三氯乙基硅烷在第一水解复合物表面形成表膜，在烘干过程中乙醚快速转化为蒸汽，并达到分离效果，此时的液膜复合物表面为三氯甲基硅烷液膜；

步骤4，将液膜复合物喷至反应釜中静置2-4h，然后紫外光照恒温处理2-4h，吹扫后得到复合光催化剂，所述反应釜氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为15-18:1，静置的温度为30-40℃；所述紫外光照的温度为200-600W，恒温处理的温度为250-280℃；该步骤将液膜复合物喷至反应釜内，并利用反应釜中的水分子与三氯甲基硅烷形成反应，转化为甲基硅酸，即，在液膜复合物表面形成甲基硅酸薄膜，在恒温条件下的紫外光照处理，此时的甲基硅酸和钛酸直接转化为二氧化硅和甲基硅氧薄膜，而作为阻隔剂的乙基纤维素分解去除，因此，该光催化剂以金属酞菁染料为内核，以多孔-介孔二氧化钛为中间层，以介孔二氧化硅为壳层，形成多孔结构体系，且壳层的二氧化硅富含表面活性羟基，能够保证其与纤维形成稳定连接，同时，二氧化钛与金属酞菁染料形成连接，二氧化钛的光活化特性与金属酞菁染料的光敏性形成协同作用，有效的提升二氧化钛的光催化性能，提升其抗菌杀菌性能，也能够起到优异的除甲醛性能；

步骤5，将复合光催化剂加入至乙醚中超声分散形成浸渍液，然后将纤维加入并进行浸轧，经高温烘烤得到有色纤维，所述复合光催化剂在乙醚中的浓度为100-200g/L，所述超声分散的超声频率为50-80kHz，温度为5-10℃；所述高温烘烤的温度为135-145℃，时间为10-30min，所述纤维为皮芯结构的纤维，且该皮芯结构的芯层为高熔点聚酯纤维，皮层为低熔点聚丙烯；该步骤利用乙醚作为复合光催化剂的分散液，将复合光催化剂在液体中均质分散化，并在浸轧过程中将复合光催化剂贴敷在纤维表面，配合纤维表面的低熔点聚丙烯在烘烤中软化，形成渗透性固化，达到优异的固化效果；同时纤维基于芯层的聚酯纤维稳定性，保证皮芯结构的纤维保持稳定性。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

1.本发明解决了现有光催化剂对纤维的破坏问题，利用硅氧材料作为包裹阻隔层，实现隔离效果的同时，保证了二氧化钛和金属酞菁染料的光照需求，实现了纤维保护和抗菌除醛性能的兼顾。

2.本发明利用二氧化钛的多孔性包裹结构，保证金属酞菁染料表面的光照量，形成二氧化钛与金属酞菁染料的光催化协同作用，同时，二氧化钛采用表面液膜处理方式，在金属酞菁染料形成多孔薄层，并不会对内部颜色形成遮蔽，保持纤维的有色化。

3.本发明在浸轧的基础上将复合光催化剂涂覆在纤维表面，并配合聚丙烯的高温烘烤软化特性，实现复合光催化剂的物理渗透固定，同时软化后的聚丙烯材料会在复合光催化剂表面的介孔硅氧层形成渗透性夹持，大大提升了复合光催化剂的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例制备的复合光催化剂的实照；其中，a为全氯酞菁铜/二氧化钛体系复合光催化剂；b为酞菁铜/二氧化钛体系复合光催化剂；c为酞菁亚铁/二氧化钛体系复合光催化剂。

具体实施方式

结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。

实施例1

一种杀菌除醛有色纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将全氯酞菁铜染料加入至乙醇中搅拌均匀，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素并超声分散30min，过滤后烘干得到镀膜复合物，所述金属酞菁染料在乙醇中的浓度为200g/L，搅拌速度为1000r/min，所述钛酸正丁酯与乙基纤维素的质量比为3:1，且钛酸正丁酯在乙醇中的浓度为100g/L，所述超声分散的超声频率为60kHz，温度为40℃；所述烘干的温度为90℃；

步骤2，将镀膜复合物放入反应釜中恒温静置1h，吹扫烘干得到第一水解复合物，所述反应釜的氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸汽的体积比为10:1，所述恒温静置的温度为40℃，所述吹扫采用80℃的氮气，且吹扫速度为5mL/min；

步骤3，将三氯乙基硅烷加入至乙醚中搅拌均匀，然后将第一水解复合物加入并急速搅拌2min后快速过滤，烘干得到液膜复合物，所述三氯乙基硅烷与乙醚的体积比为1:1，搅拌均匀的搅拌速度为400r/min，所述第一水解复合物加入量是三氯乙基硅烷的质量的200％，急速搅拌的搅拌速度为2000min，所述烘干的温度为40℃；

步骤4，将液膜复合物喷至反应釜中静置2h，然后紫外光照恒温处理2h，吹扫后得到复合光催化剂，所述反应釜氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为15:1，静置的温度为30℃；所述紫外光照的温度为200W，恒温处理的温度为250℃；

步骤5，将复合光催化剂加入至乙醚中超声分散形成浸渍液，然后将纤维加入并进行浸轧，经高温烘烤得到有色纤维，所述复合光催化剂在乙醚中的浓度为100g/L，所述超声分散的超声频率为50kHz，温度为5℃；所述高温烘烤的温度为135℃，时间为10min，所述纤维为皮芯结构的纤维，且该皮芯结构的芯层为高熔点聚酯纤维，皮层为低熔点聚丙烯，所述浸轧采用两浸两轧工艺，两个辊之间的压力为0.2MPa，辊的转速为20rpm，浸轧设备采用佛山精柯P-AO立式气压电动小轧车。

实施例2

一种杀菌除醛有色纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将酞菁铜染料加入至乙醇中搅拌均匀，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素并超声分散60min，过滤后烘干得到镀膜复合物，所述金属酞菁染料在乙醇中的浓度为500g/L，搅拌速度为2000r/min，所述钛酸正丁酯与乙基纤维素的质量比为5:1，且钛酸正丁酯在乙醇中的浓度为120g/L，所述超声分散的超声频率为90kHz，温度为60℃；所述烘干的温度为100℃；

步骤2，将镀膜复合物放入反应釜中恒温静置3h，吹扫烘干得到第一水解复合物，所述反应釜的氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸汽的体积比为15:1，所述恒温静置的温度为60℃，所述吹扫采用90℃的氮气，且吹扫速度为9mL/min；

步骤3，将三氯乙基硅烷加入至乙醚中搅拌均匀，然后将第一水解复合物加入并急速搅拌3min后快速过滤，烘干得到液膜复合物，所述三氯乙基硅烷与乙醚的体积比为1:2，搅拌均匀的搅拌速度为600r/min，所述第一水解复合物加入量是三氯乙基硅烷的质量的300％，急速搅拌的搅拌速度为2000-3000min，所述烘干的温度为50℃；

步骤4，将液膜复合物喷至反应釜中静置4h，然后紫外光照恒温处理4h，吹扫后得到复合光催化剂，所述反应釜氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为18:1，静置的温度为40℃；所述紫外光照的温度为600W，恒温处理的温度为280℃；

步骤5，将复合光催化剂加入至乙醚中超声分散形成浸渍液，然后将纤维加入并进行浸轧，经高温烘烤得到有色纤维，所述复合光催化剂在乙醚中的浓度为200g/L，所述超声分散的超声频率为80kHz，温度为10℃；所述高温烘烤的温度为145℃，时间为30min，所述纤维为皮芯结构的纤维，且该皮芯结构的芯层为高熔点聚酯纤维，皮层为低熔点聚丙烯，所述浸轧采用两浸两轧工艺，两个辊之间的压力为0.2MPa，辊的转速为20rpm，浸轧设备采用佛山精柯P-AO立式气压电动小轧车。

实施例3

一种杀菌除醛有色纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将酞菁亚铁染料加入至乙醇中搅拌均匀，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素并超声分散50min，过滤后烘干得到镀膜复合物，所述金属酞菁染料在乙醇中的浓度为400g/L，搅拌速度为1500r/min，所述钛酸正丁酯与乙基纤维素的质量比为4:1，且钛酸正丁酯在乙醇中的浓度为110g/L，所述超声分散的超声频率为80kHz，温度为50℃；所述烘干的温度为95℃；

步骤2，将镀膜复合物放入反应釜中恒温静置2h，吹扫烘干得到第一水解复合物，所述反应釜的氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸汽的体积比为13:1，所述恒温静置的温度为50℃，所述吹扫采用85℃的氮气，且吹扫速度为7mL/min；

步骤3，将三氯乙基硅烷加入至乙醚中搅拌均匀，然后将第一水解复合物加入并急速搅拌2min后快速过滤，烘干得到液膜复合物，所述三氯乙基硅烷与乙醚的体积比为1:1，搅拌均匀的搅拌速度为500r/min，所述第一水解复合物加入量是三氯乙基硅烷的质量的250％，急速搅拌的搅拌速度为2500min，所述烘干的温度为45℃；

步骤4，将液膜复合物喷至反应釜中静置3h，然后紫外光照恒温处理3h，吹扫后得到复合光催化剂，所述反应釜氛围为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为16:1，静置的温度为35℃；所述紫外光照的温度为400W，恒温处理的温度为270℃；

步骤5，将复合光催化剂加入至乙醚中超声分散形成浸渍液，然后将纤维加入并进行浸轧，经高温烘烤得到有色纤维，所述复合光催化剂在乙醚中的浓度为150g/L，所述超声分散的超声频率为70kHz，温度为8℃；所述高温烘烤的温度为140℃，时间为20min，所述纤维为皮芯结构的纤维，且该皮芯结构的芯层为高熔点聚酯纤维，皮层为低熔点聚丙烯，所述浸轧采用两浸两轧工艺，两个辊之间的压力为0.2MPa，辊的转速为20rpm，浸轧设备采用佛山精柯P-AO立式气压电动小轧车。

将实施例1-3制备的有色纤维作为测试例进行如下测试：

测试1：抗菌性测试(标准：GB/T 30706-2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价)，实施例1-3的抗菌率如下所示：

测试2：除醛性能(标准：GB/T 23761-2020光催化材料及制品空气净化性能测试方法乙醛(或甲醛)的降解)，实施例1-3的除乙醛性能如下所示：

经上述检测，实施例1-3制备的有色纤维均对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的灭杀性能，表现出优异的抗菌效果，同时在除乙醛中表现出优异的乙醛降解性和稳定性，具有优异的除醛效果。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。