一种含多孔分子巢的锦纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种含多孔分子巢的锦纶纤维及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA)纤维是世界上最早实现工业化生产的合成纤维，也是化学纤维的主要品种之一，锦纶纤维具有吸水率低、耐低温性能好、尺寸稳定、强度高、韧性好、耐磨减震等优点，在航空、纺织、电器、体育等领域都有广泛的应用。由于聚酰胺纤维具有优良的物理性能和纺织性能，发展速度很快，其产量曾长期居合成纤维首位。聚酰胺纤维有许多品种，目前工业化生产及应用最广泛的仍以聚酰胺66和聚酰胺6为主，两者产量约占聚酰胺纤维的98％。聚酰胺66约占聚酰胺纤维总产量的69％。我国聚酰胺66的产量约占60％，聚酰胺6的产量约占40％左右。由于历史原因和各国具体条件不同，美国以及英国、法国等西欧国家以生产聚酰胺66为主，而日本、意大利、原苏联及东欧各国以生产聚酰胺6为主，一些发展中国家也大多发展聚酰胺6纤维。聚酰胺纤维生产中长丝占绝大部分，但短纤维的生产比例逐步有所上升。因此，开发新型的聚酰胺纤维显得尤为重要。

熔融纺丝，也称熔法纺丝，是以聚合物熔体为原料，采用熔融纺丝机进行的一种成型方法。凡加热能够熔融或转变成黏流态而不发生显著降解的聚合物，均可采用熔体纺丝法进行纺丝。熔体纺丝时，本体聚合物在螺杆挤出机中熔化后被送入纺丝部位，经纺丝泵定量送入纺丝组件，过滤后，由喷丝板的毛细孔中挤出。液态丝条通过冷却介质时逐渐固化，而后由下方的卷绕装置高速拉伸成丝，该丝为初生纤维，初生纤维经过后加工成为纤维。为不使丝条冷却过速难于成丝，有时采用等温熔体纺丝，即在喷丝板外加一个等温室(称纺丝甬道)。卷绕装置的拉伸速度很高，可达1500～3000m/min,视材料种类及流变性质而定。熔体纺丝的拉伸比很大，产率很高，且可在较大的范围内调节。锦纶(聚酯纤维)、锦纶(尼龙)和聚丙烯纤维(如丙纶)均是按熔体纺丝成型的。对熔体纺丝聚合物的一个重要要求是熔点较低，加热软化时不发生降解。由于熔体纺丝不需要溶剂，直接纺丝，因此工艺简单，成本较低，无溶剂回收问题。

目前熔融纺丝的锦纶纤维不具备一定的功能性，如抗敏、消炎、抗菌抑菌等，且纺丝母粒的流动性、力学性能不佳。

发明内容

本发明的目的在于提出一种含多孔分子巢的锦纶纤维及其制备方法，不仅可以改善母粒的流动性和力学性能，提高母粒的可纺性和可牵伸性，制备出高强高模的锦纶纤维，而且，制得的纤维具有很好的抗菌抑菌性、芳香性、抗敏性或消炎性等功能，使含植物提取物的多孔材料均匀分散于切片中，从而使得制得的母粒进一步制备为纤维具有良好的功能。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种含多孔分子巢的锦纶纤维的制备方法，该锦纶纤维中含有1-4wt％的含植物提取物的多孔分子巢。

作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

S1.含植物提取物的多孔分子巢的制备；

S2.复合改性剂的制备；

S3.含多孔分子巢锦纶母粒的制备；

S4.含多孔分子巢的锦纶纤维的制备。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，包括：

S101.植物提取物溶解：选取植物提取物，将水加热，然后加入植物提取物，搅拌至完全溶解，得到植物提取物的饱和水溶液；

S102.含植物提取物的多孔分子巢的制备：将植物提取物的饱和水溶液、多孔纳米材料、偶联剂、表面活性剂进行第一次剪切，然后加入聚酰亚胺酸溶液，进行第二次剪切，然后加入稳定剂，原力剪切分散，得到稳定的含植物提取物的纳米复合悬浮分散液，溶剂挥发，得到干燥的含植物提取物的多孔分子巢。

作为本发明的进一步改进，所述第一次剪切的剪切力为5250-6000ips，剪切时间为4-9min，所述升温的速率为3℃/min，所述第二次剪切的剪切力为2500-3000ips，剪切时间为5-10min。

作为本发明的进一步改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的混合物，质量比为5:(1-3)，所述表面活性剂为为吐温-80和司盘80的混合物，质量比为10:(1-3)，所述稳定剂为硬脂酸镁和硬脂酸铝的混合物，质量比为1:(2-4)。

作为本发明的进一步改进，所述复合改性剂的制备步骤为：将干燥好的含植物提取物的多孔分子巢加入到研磨机中，加入脂溶性溶剂、分散剂、稳定剂进行研磨，使团聚后的多孔纳米微球分散，得到含植物提取物的改性的复合改性剂。

作为本发明的进一步改进，所述含多孔分子巢锦纶母粒的制备步骤为：向锦纶切片中加入含植物提取物的复合改性剂，高温熔融，以便充分除去稳定剂，得到含多孔分子巢锦纶母粒。

作为本发明的进一步改进，所述含多孔分子巢的锦纶纤维的制备步骤为：将含植物提取物的多孔分子巢、与芯层树脂、抗氧剂、助剂混合后，得到芯层混合物；将含植物提取物的多孔分子巢、与壳层树脂、抗氧剂、助剂进行混合后，得到壳层混合物；将芯层混合物和壳层混合物通过挤出、喷丝、风冷、拉伸、浸液、二次拉伸、烘干、切断，而得到含多孔分子巢的锦纶纤维。

作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯和三(十六碳醇)酯中的一种或几种混合，所述助剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、微晶纤维素的混合物，质量比为1：(3-5)：(0.5-1)。

本发明进一步保护上述的制备方法制得的含多孔分子巢的锦纶纤维。

本发明具有如下有益效果：(1)本发明通过在锦纶切片中加入含植物提取物的复合改性剂，不仅可以改善母粒的流动性和力学性能，提高母粒的可纺性和可牵伸性，制备出高强高模的锦纶纤维，而且，制得的纤维具有很好的抗菌抑菌性、芳香性、抗敏性或消炎性等功能，使含植物提取物的多孔材料均匀分散于切片中，从而使得制得的母粒进一步制备为纤维具有良好的功能；(2)本发明的制备工艺简单，可直接利用传统的熔纺设备，无需对现有设备进行改造，易于工业化，具有很强的实用性。

具体实施方式

下面将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1含多孔分子巢的锦纶纤维的制备方法

S1.含植物提取物的多孔分子巢的制备：

步骤一、杜仲叶提取物的饱和水溶液的制备；选取杜仲叶提取物，在烧杯中加入适量水，水浴加热到70℃，然后加入杜仲叶提取物，搅拌至完全溶解，浴比1:10，得到杜仲叶提取物的饱和水溶液；

杜仲叶提取物的外观粉末疏松、无结块，颜色为棕黄色，且均匀一致；有效成分含量≥98％，水分≤5％，菌落总数＜99cfu/g，沙门氏菌和大肠杆菌均不得检出。

步骤二、杜仲叶功能性多孔分子巢的制备；将杜仲叶提取物的饱和水溶液、气凝胶、偶联剂、表面活性剂依次加入到高速剪切分散器中，剪切力为5250ips，剪切时间为4min，以3℃/min升温至50℃并保温，然后加入以上物质总质量占比15％的聚酰亚胺酸溶液，进行二次剪切后，剪切力为2500ips，剪切时间为5min，加入以上物质总质量0.1wt％的稳定剂，剪切分散，得到稳定的含杜仲叶提取物的纳米复合悬浮分散液，对制备的分散液进行溶剂挥发，得到干燥的复合纳米材料；为了使杜仲叶提取物尽可能多的进入到多孔材料内部，上述实验过程可多次反复进行；

偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的混合物，质量比为5:1；

表面活性剂为为吐温-80和司盘80的混合物，质量比为10:1；

稳定剂为硬脂酸镁和硬脂酸铝的混合物，质量比为1:2；

S2.复合改性剂的制备：将干燥好的含植物提取物的多孔分子巢加入到研磨机中，加入脂溶性溶剂、分散剂、稳定剂进行研磨，使团聚后的多孔纳米微球分散，得到含植物提取物的改性的复合改性剂

脂溶性溶剂为苯、乙醚和石油醚的混合溶剂，体积比为3:2:1；

分散剂为聚丙烯酸钠；

稳定剂为硬脂酸镁；

S3.功能性母粒的制备；向锦纶切片中加入复合改性剂，高温熔融，熔融保持10min，以便充分除去稳定剂，得到功能性母粒；

S4.含多孔分子巢的锦纶纤维的制备，将制得功能性母粒在熔融纺丝机中纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制备得到初生纤维；将制得的初生纤维经过二级热牵伸、热定型后得到高强高模的含多孔分子巢的锦纶纤维。

实施例2含多孔分子巢的锦纶纤维的制备方法

S1.含植物提取物的多孔分子巢的制备

步骤一：五倍子提取物的饱和水溶液的制备；选取五倍子提取物，在烧杯中加入适量水，水浴加热到90℃，然后加入五倍子提取物，搅拌至完全溶解，浴比1:15，得到五倍子提取物的饱和水溶液；

五倍子提取物的外观粉末疏松、无结块，颜色为棕黄色，且均匀一致；有效成分含量≥98％，水分≤5％，菌落总数＜99cfu/g，沙门氏菌和大肠杆菌均不得检出。

步骤二：五倍子功能性多孔分子巢制备；将五倍子提取物的饱和水溶液、纳米TiO

偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的混合物，质量比为5:3；

表面活性剂为为吐温-80和司盘80的混合物，质量比为10:3；

稳定剂为硬脂酸镁和硬脂酸铝的混合物，质量比为1:4；

S2.复合改性剂的制备：将干燥好的复合纳米材料加入到研磨机中，加入脂溶性溶剂、分散剂、稳定剂进行研磨，使团聚后的多孔纳米材料分散，得到复合改性剂；

脂溶性溶剂为苯、乙醚和石油醚的混合溶剂，体积比为3:2:1；

分散剂为聚丙烯酸铵；

稳定剂为受阻酚；

S3.功能性母粒的制备；向锦纶切片中加入复合改性剂，高温熔融，熔融保持15min，以便充分除去稳定剂，得到功能性母粒；

S4.含多孔分子巢的锦纶纤维的制备，将制得功能性母粒在熔融纺丝机中纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制备得到初生纤维；将制得的初生纤维经过二级热牵伸、热定型后得到高强高模的含多孔分子巢的锦纶纤维。

实施例3含多孔分子巢的锦纶纤维的制备方法

S1.含植物提取物的多孔分子巢的制备

步骤一、薄荷提取物的饱和水溶液的制备；选取薄荷提取物，在烧杯中加入适量水，水浴加热到80℃，然后加入薄荷提取物，搅拌至完全溶解，浴比1:12，得到薄荷提取物的饱和水溶液；

薄荷提取物的外观粉末疏松、无结块，颜色为棕黄色，且均匀一致；有效成分含量≥98％，水分≤5％，菌落总数＜99cfu/g，沙门氏菌和大肠杆菌均不得检出。

步骤二、薄荷功能性缓释多孔分子巢制备；将薄荷提取物的饱和水溶液、纳米SiO

偶联剂为硅烷偶联剂KH550和硅烷偶联剂KH570的混合物，质量比为5:2；

表面活性剂为为吐温-80和司盘80的混合物，质量比为10:2；

稳定剂为硬脂酸镁和硬脂酸铝的混合物，质量比为1:3；

S2.复合改性剂的制备：将干燥好的复合纳米材料加入到研磨机中，加入脂溶性溶剂、分散剂、稳定剂进行研磨，使团聚后的多孔纳米材料分散，得到复合改性剂；

脂溶性溶剂为苯、乙醚和石油醚的混合溶剂，体积比为3:2:1；

分散剂为聚丙烯酸钾；

稳定剂为硬脂酸锌；

S3.功能性母粒的制备；向锦纶切片中加入复合改性剂，高温熔融，熔融保持12min，以便充分除去稳定剂，得到功能性母粒；

S4.含多孔分子巢的锦纶纤维的制备，将制得功能性母粒在熔融纺丝机中纺丝，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制备得到初生纤维；将制得的初生纤维经过二级热牵伸、热定型后得到高强高模的含多孔分子巢的锦纶纤维。

对比例1

与实施例3相比，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，其他条件均不改变。

对比例2

与实施例3相比，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570，其他条件均不改变。

测试例1

将本发明实施例制得母粒进行性能测试，结果见表1。

熔体流动速率按照GB/T3682方法检测；

密度按照GB/T1033方法检测；

拉伸强度按照GB/T1040方法检测；

表1

测试例2

配制活菌数为16700个/μL的的大肠杆菌菌液涂板，取10μL大肠杆菌菌液，其OD值为0.320，活菌数为16700个/μL的大肠杆菌菌液稀释至1000μL，取100μL涂板(直径85mm)，将以上制得的锦纶纤维经热风或热轧无纺布生产线加工后即可得到高透气、高吸附且低密度的无纺布，将制得的无纺布分别剪裁成直径为10mm的圆片，膜片贴板后适宜温度下培养36h，测量抑菌圈的大小。

结果见表2。

表2

测试例3

测试实施例及对比例制得的所述锦纶纤维的力学性能，结果见表3。

表3

测试例4

测试以上制得的锦纶纤维的力学性能，纤维以间距25cm固定，并利用纤维纱线强伸度仪(设备型号STATIMATC，由TEXTECHNO公司制造)在拉伸速度为每分钟125公分及拉伸强度为100牛顿(N)，且相对湿度为65％及温度为23℃的条件下量测纤维强度(g/den)及纤维伸度(％)。结果见表2。

表4

由上表数据可以看出，本发明方法通过在锦纶切片中加入含植物提取物的复合改性剂，从而提高锦纶的可纺性和可牵伸性，制备出高强高模的锦纶纤维，与对比例制备的锦纶纤维相比，抗拉强度与弹性模量明显增高，纤维强度和纤维伸度均较好。

与现有技术相比，(1)本发明通过在锦纶切片中加入含植物提取物的复合改性剂，不仅可以改善母粒的流动性和力学性能，提高母粒的可纺性和可牵伸性，制备出高强高模的锦纶纤维，而且，制得的纤维具有很好的抗菌抑菌性、芳香性、抗敏性或消炎性等功能，使含植物提取物的多孔材料均匀分散于切片中，从而使得制得的母粒进一步制备为纤维具有良好的功能；(2)本发明的制备工艺简单，可直接利用传统的熔纺设备，无需对现有设备进行改造，易于工业化，具有很强的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。