一种高效抗菌间位芳纶纤维及其制备方法与流程

本发明涉及一种高效抗菌间位芳纶纤维及其制备方法，属于抗菌材料。

背景技术：

1、目前抗菌间位芳纶纤维的主要制备方法有两种：第一种是聚合体原位改性，通过在原液聚合阶段先将抗菌剂与芳纶聚合原液进行复合，再通过纺丝系统进行纺丝制备具有抗菌性能的间位芳纶纤维，通过此方法制备的间位芳纶抗菌纤维抗菌性能稳定，但存在因抗菌剂掺杂比例过大导致纤维性能下降以及生产成本过高等问题；第二种是纤维表面后整理，通过在纤维表面涂覆一层抗菌涂层使纤维具备抗菌效果，但该方法所制备的抗菌纤维由于间位芳纶与抗菌涂层结合牢度的局限性，会出现随纤维使用次数的增多导致抗菌效果明显下降的问题。

2、现有技术中，中国专利申请cn112695407a中公开了一种多孔玻璃载银抗菌聚酯纤维，载体具有多孔结构3.0~5.5nm，比表面积75~110m2/g，由于载体的多孔玻璃比表面积较小，负载银的量较低，所以该抗菌剂在纤维中的抗菌效果不理想。中国专利申请cn113981560a中公开了一种分子筛作为基体材料的抗菌剂，负载银的质量分数为0.2~2%，抗菌效果明显，但是分子筛等无机材料加入到纤维体系中会导致纤维光泽性下降，并且无机分子筛无法对纳米银的粒径进行控制，至使纳米银粒子的活性偏低，抗菌效果不佳。

3、综上所述，在现有技术中，抗菌型间位芳纶纤维存在抗菌效果不理想，且长期水洗过程中间位芳纶的面料抗菌耐久性逐渐下降、抗菌活性中心利用率低和影响纤维其他性能等问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高效抗菌间位芳纶纤维及其制备方法，采用共价有机框架（cof-sh）作为抗菌活性中心的载体，在cof-sh的调控下，控制银纳米粒子的生长尺寸，有利于提高纳米银粒子的表面能，增强抗菌效果；解决了现有抗菌型间位芳纶纤维抗菌效果低、抗菌耐久性差及强度等性能低的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，所述制备方法为：

3、制备共价有机框架聚合物cof-sh：将2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛和2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐作为反应单体加入到有机溶剂中进行反应，并以单官能团单体作为材料形貌调整剂，通过席夫碱脱水缩合反应和单体自组装过程制备出共价有机框架聚合物cof-sh；

4、制备agnps@cof-sh复合材料：将共价有机框架聚合物cof-sh分散于去离子水中，加入agno3，分散均匀后，逐滴加入还原剂水溶液，在黑暗的条件下搅拌反应，反应结束后经固液分离、干燥，得到agnps@cof-sh复合材料；

5、所述agnps@cof-sh复合材料在有机溶剂中充分均质后，加入到间位芳纶聚合原液中，混合均匀后，得到高效抗菌间位芳纶原液；

6、将所述高效抗菌间位芳纶原液进行纺丝得到所述高效抗菌间位芳纶纤维。

7、进一步的，所述单官能团单体为苯甲酸、苯胺的任意一种或两种的混合。

8、进一步的，所述共价有机框架聚合物cof-sh的比表面积1000m2/g~2000m2/g；agnps的粒径为1nm~5nm。

9、进一步的，所述2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛和2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐的摩尔比为2：（2.8-3.2）；所述单官能团单体与2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛的摩尔比为（0.08-0.12）：2。

10、进一步的，所述共价有机框架聚合物cof-sh与去离子水的质量比为1：（500-800）；所述共价有机框架聚合物cof-sh与agno3的质量比为10：（1-3）；agno3与还原剂的质量比为1：（5-9）；

11、所述还原剂为硼氢化钠、多巴胺的任意一种或两种混合。

12、进一步的，将间苯二胺与间苯二甲酰氯在有机溶剂中进行聚合反应，聚合反应结束后，使用氨气调节ph为7~8得到间位芳纶聚合原液。

13、进一步的，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的摩尔比为1：（0.85~1）；间苯二胺与间苯二甲酰氯的总质量与有机溶剂的质量比为1：（4~6）；所述间位芳纶聚合原液的粘度为150~300 po；所述间位芳纶聚合原液中聚合物的分子量为12~20 w。

14、进一步的，所述有机溶剂为n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种混合。

15、进一步的，纺丝过程中，泵供量为15~20 r/min；纺速为15~20 m/min。

16、本发明还公开了一种高效抗菌间位芳纶纤维，所述高效抗菌间位芳纶纤维为按照本发明所述制备方法制备的高效抗菌间位芳纶纤维。

17、本发明的有益效果是：

18、agnps@cof-sh复合材料上附着的agnps具有优异的杀菌性能，本发明所述制备方法中，使用共价有机框架聚合物cof-sh作为agnps的基体材料，提高agnps在介质中的稳定性以及本身的表面活化能，将间位芳纶与agnps@cof-sh进行复合得到的高效抗菌间位芳纶纤维，间位纤维强度依旧保持在4.0cn/dtex以上，断裂伸长率保持在30%以上，极限氧指数大于28，纤维光泽度不发生改变。可以在高温、强碱、强酸等复杂环境中作为抗菌防护面料进行应用。

19、本发明所述制备方法中，通过使用单官能团单体对共价有机框架的形貌进行调整，使其成为具有高比表面积的均一球形多孔材料，为纳米银提供足够充足的附着位点，提高抗菌物质的杀菌能力。

20、本发明所述共价有机框架聚合物cof-sh多孔材料，通过巯基基团不仅可以实现对agnps的稳定，防止agnps的释放流失，而且更为重要的是agnps@cof-sh复合材料中的巯基可以控制agnps的尺寸，使得agnps@cof-sh复合材料上agnps的粒径保持为1nm~5nm，提高agnps@cof-sh复合材料上agnps的表面活性，从而提高间位芳纶纤维的抗菌能力。

21、本发明所述的高效抗菌间位芳纶纤维，由于有效抗菌物质在纤维中存在形式稳定，经20次洗涤后纤维的抗菌性能依旧可以保持在99%以上，并对洗涤废液进行agnps含量测试，浓度低于20ppm。

22、本发明所述高效抗菌间位芳纶在不损害纤维其他性能的基础上，表现出长效高效抗菌的性能，复合抗菌改性是间位芳纶提升抗菌性能的一种形式，小粒径的agnps@cof-sh表面活化能高，可以表现出更优异的抗菌效果，并且由于化学键的作用agnps在基体材料中的存在形式更加稳定，这是一种agnps抗菌改性的全新方式。

技术特征：

1.一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

2.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述单官能团单体为苯甲酸、苯胺的任意一种或两种的混合。

3.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述共价有机框架聚合物cof-sh的比表面积1000m2/g~2000m2/g；所述agnps@cof-sh复合材料上附着的agnps粒径为1nm~5nm。

4.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛和2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐的摩尔比为2：（2.8-3.2）；所述单官能团单体与2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛的摩尔比为（0.08-0.12）：2。

5.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述共价有机框架聚合物cof-sh与去离子水的质量比为1：（500-800）；所述共价有机框架聚合物cof-sh与agno3的质量比为10：（1-3）；agno3与还原剂的质量比为1：（5-9）；

6.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，将间苯二胺与间苯二甲酰氯在有机溶剂中进行聚合反应，聚合反应结束后，使用氨气调节ph为7~8得到间位芳纶聚合原液。

7. 根据权利要求6所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述间苯二胺与间苯二甲酰氯的摩尔比为1：（0.85~1）；间苯二胺与间苯二甲酰氯的总质量与有机溶剂的质量比为1：（4~6）；所述间位芳纶聚合原液的粘度为150~300 po；所述间位芳纶聚合原液中聚合物的分子量为12~20 w。

8.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种混合。

9.根据权利要求1所述一种高效抗菌间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，纺丝过程中，泵供量为15~20 r/min；纺速为15~20 m/min。

10.一种高效抗菌间位芳纶纤维，其特征在于，所述高效抗菌间位芳纶纤维为按照权利要求1-9任意一项所述制备方法制备的高效抗菌间位芳纶纤维。

技术总结本发明涉及抗菌材料技术领域，具体涉及一种高效抗菌间位芳纶纤维及其制备方法，将间苯二胺与间苯二甲酰氯在有机溶剂中进行聚合反应，得到间位芳纶聚合原液；将2,4,6‑三羟基苯‑1,3,5‑三甲醛和2,5‑二氨基‑1,4‑苯二硫醇二盐酸盐在有机溶剂中进行缩聚反应，得到共价有机框架聚合物COF‑SH；将AgNO<subgt;3</subgt;水溶液与共价有机框架聚合物COF‑SH混合，进行还原反应得到AgNPs@COF‑SH复合材料。将间位芳纶聚合原液与AgNPs@COF‑SH复合材料进行复合后经纺丝得到高效抗菌间位芳纶纤维，所述高效抗菌间位芳纶纤维具有优异的抗菌性能，而且可以使间位芳纶纤维保持较好的自身强度等性能。技术研发人员：王福帅,钱安乐,宋金苓,迟海平,吕继平,刘校志,王华荣受保护的技术使用者：泰和新材集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24