一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维及其制备方法与流程

本发明属于家用纺织品，具体涉及一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维及其制备方法。

背景技术：

1、目前，开发差别化、功能性产品逐渐成为纺织行业高质量发展的主要趋势之一。近年来，具有抗菌消臭功能的纺织品越来越得到消费者的青睐。

2、相关技术中，普遍采用表面涂层、树脂整理、微胶囊等后整理方式赋予纺织品抗菌消臭功能。然而，整理剂向纤维内的渗透性较差，仅附着于纺织品表面，洗涤、日晒等会造成抗菌消臭效果的下降，持久性差。

3、亦有通过在高聚物基体中添加有机或无机功能成分进行改性来实现持久抗菌除臭功效的。但由于添加剂的颗粒较大、分散不均匀、与高聚物不相容等问题，对于高聚物纺丝过程中上产生了新的困扰，并且，为保证纺丝的顺利进行，纤维中功能成分的含量较低，抗菌消臭效果不佳。

4、聚乳酸(pla)纤维是一种经天然植物提取合成的一种全生物基可降解高分子材料，其材料表面呈弱酸性，能够抑制微生物生长，具有天然抑菌效果。然而，聚乳酸的耐热性较差，不仅纺丝成型过程中难以控制，纤维制品也因热稳定性较差的问题受到应用限制。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维及其制备方法，以解决上述聚乳酸的耐热性较差，纺丝成型过程中难以控制，纤维制品因热稳定性较差的问题受到应用限制等技术问题。

2、为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

3、在本发明的一些实施例中，本发明提供一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、s1：向溶剂中加入无机铜盐和α-磷酸锆，预反应，加入硫源，进行水热反应，加入胺类插层剂和硅烷偶联剂，洗涤，烘干，研磨，得到硫化铜/磷化锆复合材料；

5、s2：将聚乳酸和所述硫化铜/磷化锆复合材料混合造粒，得到功能母粒；

6、s3：将聚乳酸和所述功能母粒混合，熔融纺丝，制得所述持久抗菌除臭聚乳酸纤维。

7、在一些实施例中，步骤s1中，所述溶剂包括乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、三氯甲烷、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。

8、在一些实施例中，步骤s1中，所述无机铜盐包括氯化铜、硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜、亚硫酸铜和氢氧化铜中的至少一种。

9、在一些实施例中，步骤s1中，所述无机铜盐与所述α-磷酸锆的质量比为0.5-5：1，优选为1-2：1。

10、在一些实施例中，步骤s1中，所述硫源包括硫脲、苯硫脲、硫化钠、硫代硫酸钠、二硫化碳和硫代乙酰胺的至少一种。

11、在一些实施例中，步骤s1中，所述硫源与所述α-磷酸锆的质量比为0.5-5：1，优选为1-3：1。

12、在一些实施例中，步骤s1中，所述胺类插层剂包括甲胺、乙胺、乙二胺、正丙胺、正丁胺和环己胺中的至少一种。

13、在一些实施例中，步骤s1中，所述胺类插层剂与所述α-磷酸锆的质量比为0.01-0.15：1，优选为0.01-0.05.：1。

14、在一些实施例中，步骤s1中，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

15、在一些实施例中，步骤s1中，所述硅烷偶联剂与所述α-磷酸锆的质量比为0.1-1.5：1，优选为0.5-1：1。

16、在一些实施例中，步骤s1中，加热至80-120℃，优选为100-120℃。

17、在一些实施例中，步骤s1中，升温至150-180℃，优选为160-180℃。

18、在一些实施例中，步骤s1中，冷却至室温。

19、在一些实施例中，步骤s1所述混合液中，所述α-磷酸锆的浓度为1wt％-20wt％，优选为5wt％-20wt％。

20、在一些实施例中，步骤s2中，聚乳酸与所述硫化铜/磷化锆复合材料的质量比为80-99：1-20，优选为85-95：5-15。

21、在一些实施例中，步骤s3中，聚乳酸所述功能母粒的质量比为80-99：1-20，优选为95-98：2-5。

22、在一些实施例中，步骤s3中，所述熔融纺丝的温度为200-250℃，优选为230-250℃。

23、在一些实施例中，步骤s3中，所述熔融纺丝的速度为800-3500m/min，优选为2500-3500m/min。

24、在一些实施例中，本发明还提供根据如上所述的制备方法制得的持久抗菌除臭聚乳酸纤维。

25、如上所述，本发明的持久抗菌除臭聚乳酸纤维及其制备方法，具有以下有益效果：

26、本发明利用α-磷酸锆的耐热性，通过α-磷酸锆对高聚物基体即聚乳酸进行改性，提高了聚乳酸的热稳定性，进而解决了聚乳酸在熔融纺丝过程中易受热分解及加工困难等问题，明显改善了聚乳酸的纺丝性能，同时提高了聚乳酸纤维及其制品的热稳定性；通过将光动力材料硫化铜负载于α-磷酸锆表面，增加了硫化铜光催化剂的活性位点，提高了硫化铜的电子转移速率，同时增强了硫化铜/磷化锆复合材料的光响应范围；并将得到的硫化铜/磷化锆复合材料结合到聚乳酸高聚物分子中，综合了光动力催化作用、物理吸附作用及天然酸性抑制作用等多方面协同作用，显著提高了制得的聚乳酸纤维的抗菌除臭性能。

27、本发明通过胺类插层剂和偶联剂对负载有硫化铜的层状α-磷酸锆进行插层改性，增大了磷酸锆层状结构间的层间距，能够有效提高偶联剂在硫化铜/磷化锆复合材料上的接枝率，改变了复合材料的亲水/亲油性，解决了亲水性无机化合物与疏水性聚合物的相容性较差、难以均匀分散在聚合物基体中的问题，提高了硫化铜/磷化锆复合材料与聚乳酸之间的亲和性，进而解决了功能纤维制备过程中功能添加剂含量有限、抗菌除臭功能提高不明显，添加剂颗粒分散不均匀、与高聚物不相容、易团聚等问题造成纺丝难度大，纤维性能差等问题。

28、本发明通过有机-无机杂化技术对硫化铜/磷化锆复合材料进行了有机改性，利用硅烷偶联剂自带的亲水基团将硅烷偶联剂偶联到硫化铜/磷化锆复合材料上，接着通过硅烷偶联剂自带的疏水基团将硅烷偶联剂偶联到聚乳酸上，进而使硫化铜/磷化锆复合材料以化学键的形式牢牢结合在有机高分子纤维材料即聚乳酸上，解决了现有技术中整理剂存在的耐水洗效果差、功能性不持久等技术问题。

技术特征：

1.一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述溶剂包括乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、三氯甲烷、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述无机铜盐包括氯化铜、硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜、亚硫酸铜和氢氧化铜中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述胺类插层剂包括甲胺、乙胺、乙二胺、正丙胺、正丁胺和环己胺中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷和γ-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，加热至80-120℃；

7.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，聚乳酸与所述硫化铜/磷化锆复合材料的质量比为80-99：1-20。

8.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s3中，聚乳酸与功能母粒的质量比为80-99：1-20。

9.根据权利要求1所述的持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述熔融纺丝的温度为200-250℃；

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制得的持久抗菌除臭聚乳酸纤维。

技术总结本发明涉及一种持久抗菌除臭聚乳酸纤维及其制备方法，该持久抗菌除臭聚乳酸纤维的制备方法包括：S1：向溶剂中加入无机铜盐和α‑磷酸锆，预反应，加入硫源，进行水热反应，加入胺类插层剂和硅烷偶联剂，洗涤，烘干，研磨，得到硫化铜/磷化锆复合材料；S2：将聚乳酸和硫化铜/磷化锆复合材料混合造粒，得到功能母粒；S3：将聚乳酸和功能母粒混合，熔融纺丝，制得持久抗菌除臭聚乳酸纤维。本发明改善了聚乳酸原料的纺丝性能，提高了聚乳酸纤维及其制品的热稳定性，提高了聚乳酸纤维的抗菌除臭性能。技术研发人员：邢亚均,宫怀瑞,徐良平,沈晶茹受保护的技术使用者：罗莱生活科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29