一种新型复合抗菌聚酯纤维及其制备方法与流程

本发明涉及纺织工业领域，尤其涉及一种新型复合抗菌聚酯纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚酯在服装应用及产业领域都有着广阔的应用，是服装应用领域的主要纤维种类。但是普通聚酯纤维不具有抗菌性，在人体穿着过程中，人体分泌的汗液及其他各类分泌物为成为纤维粘附细菌的营养源。因此，细菌在纺织品表面的滋生会引起臭味，甚至引起皮肤感染，对使用者健康不利。因此，抗菌聚酯纤维的开发有着极其重要的意义

2、中国发明专利cn111020734b公开了一种长效抗菌聚酯纤维的制备方法，先采用对羧基苯磺酰胺对phmg的化学结构进行修饰改性，再将改性后的phmg与聚酯纤维中的端醇羟基、酯基反应，故改性phmg可作为抗菌添加剂添加到纺丝原液中，制备出的聚酯纤维具有长久稳定且优异的抗菌性能。

3、从以上可以看出，现有公开技术中以聚合或者共混改性的方法制备抗菌聚酯纤维是最常用的方法，其中聚合改性的方法是通过在聚酯合成阶段引入特定的共聚组分或者抗菌组分；共混改性的方法是在聚酯纺丝中添加抗菌母粒进行混合纺丝。不管是聚合改性方法还是共混改性方法制备的抗菌聚酯纤维为了保证可纺性以及纤维的基本理化性能如力学性能等，涉及到的抗菌组分都是要保证均质的分散在纤维中，因此引入的抗菌组分含量往往都比较高。但是分散在纤维内部的抗菌改性组分在应用中无法发挥抗菌的作用且对纤维的基本的强度等性能会造成不利影响，因此如何针对纤维材料的结构特点，尽可能将抗菌改性组分分布在纤维材料的表层从而减少抗菌组分的使用量对于实际生产来说具有重要的意义。

4、中国发明专利cn113122958b公开了一种长效低毒抗菌聚酯纤维，所述抗菌聚酯纤维从外到内由皮层与芯层构成，所述的皮层由胍类抗菌剂接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，所述的芯层由普通聚酯纤维构成。中国发明专利cn105603560b公开了床垫填充用阻燃抗菌聚酯纤维及其制作方法，采用纳米蒙脱土、纳米硅微粉、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈和pet树脂共混改性，制得具有永久阻燃性能的聚酯纤维，后再经处理液浸渍处理，浸渍处理液中是由柑橘精油、薰衣草精油、乙醇与水组成。中国发明专利cn113026341b公开了一种基于高效前处理工艺的铜、钛偶联长效抗菌聚酯纤维的制备方法，首先进行超声醇洗-高温浸碱复合前处理工艺。经过前处理的备用聚酯纤维布置于络合液中再进行浸渍处理，络合液是由cuso4和聚六亚甲基胍。结束取出聚酯纤维布，在一定温度下进行干燥最终得到抗菌聚酯织物。

5、以上公开的技术分析可以看出，为了实现聚酯纤维或织物更加高效的抗菌改性，形成了包括皮芯复合纺丝与后处理浸渍等方法，其中皮芯复合纺丝方法将含有抗菌组分作为皮层、常规聚酯作为芯层。这虽然在一定程度上提高了抗菌组分的利用率，但是皮芯复合纤维目前普遍成形速度较低，纤维强度不高，以热熔粘结应用为主；后处理浸渍的方法虽然可以实现抗菌组分在纤维表面富集，但是聚酯纤维本身化学结构稳定，很难实现改性组分与聚酯纤维表面的强结合。有时往往通过强碱对聚酯纤维进行刻蚀，纤维表面形成裸露的基团或者微孔，进而提高与改性组分的结合力，但是强碱的刻蚀会导致纤维力学强度显著降低。

6、总体来看，目前市场上的抗菌纤维还存在抗菌性能不一、耐久性以及抗菌持续性较差，抗菌纤维的加工成本较高等问题。因此急需要研制一种经济可行、具有优良抗菌性能的稳定性抗菌聚酯纤维。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新型复合抗菌聚酯纤维及其制备方法。

2、一种新型复合抗菌聚酯纤维，由皮层和芯层构成，所述皮层由双季铵盐类化合物接枝聚酯构成的聚酯纤维构成，且含有松香季戊四醇酯；所述芯层由普通聚酯纤维构成。

3、在本发明的一些实施方式中，所述双季铵盐类化合物的制备方法包含以下步骤：

4、s1：将烷基二甲胺在40-45℃水浴条件下滴入稀盐酸中，待30-45min后，向其中滴加环氧氯丙烷，制得羟丙基季铵盐；

5、s2：将所得羟丙基季铵盐与哌嗪羧酸类化合物在醇类溶剂中搅拌均匀，加热至80-90℃回流进行反应，待反应结束，对产物进行旋蒸去除溶剂，即得所述双季铵盐类化合物。

6、进一步地，s1中所述烷基二甲胺中所含烷基的碳原子数不超过8。

7、进一步地，s1中所述稀盐酸的浓度为0.1-0.5mol/l。

8、进一步地，s2中所述哌嗪羧酸类化合物为3-(4-异丙基哌嗪-1-基)-3-氧代丙酸(cas:705942-83-2)、6-(4-甲基哌嗪-1-羰基)环己-3-烯-1-羧酸(cas:436087-12-6)、2-(4-甲基哌嗪-1-羰基)环己烷-1-羧酸(cas:331947-27-4)、5-(4-甲基哌嗪-1-基)-5-氧代戊酸(cas:75727-47-8)、5-(4-(2-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-5-氧代戊酸(cas:331274-58-9)、4-(4-仲丁基哌嗪-1-基)-4-氧代丁酸(cas:705943-51-7)中的至少一种。

9、进一步地，所述烷基二甲胺、环氧氯丙烷和哌嗪羧酸类化合物的投加摩尔比为1：1-1.5：1.1-1.3。

10、由于本发明制备的双季铵盐类化合物具有表面活性剂的功效，当其中含有的烷基链过长，其表面活性增强，产生的泡沫稳定性也越高，在后续与聚酯母粒进行熔融共混制备聚酯纤维时，会导致制得的纤维内部微孔较多，力学性能变差，不利于后续的加工处理环节，因此，优选的，所用烷基二甲胺的烷基含碳原子数不高于8。

11、以上所述新型复合抗菌聚酯纤维的制备方法，包含以下步骤：

12、ss1：将聚酯母粒与双季铵盐类化合物、松香季戊四醇酯充分混合，在60-70℃、抽真空的条件下，旋转混合干燥3-5h；

13、ss2：将ss1的混合体系加入螺杆挤出机后熔融共挤出并造粒得到抗菌功能母粒，其中，螺杆挤出机的转速为150-200转/分；

14、ss3：将ss2所得抗菌功能母粒与普通聚酯母粒分别从螺杆挤出机熔融挤出后，通过各自的计量泵，经过皮芯复合纺丝机得到新型复合抗菌聚酯纤维。

15、在本发明的一些实施方式中，ss1中，所述聚酯母粒与双季铵盐类化合物、松香季戊四醇酯的混合质量比为100：5.5-10.0：1.0-4.5。

16、在本发明的一些实施方式中，ss2中，靠近螺杆挤出机进料斗端温度为60-70℃，粒料出口端温度控制在220-250℃。

17、在本发明的一些实施方式中，ss3中所述螺杆挤出机的熔融温度为230-260℃。

18、本发明中所述皮层的改性聚酯纤维制备原理在于，在松香季戊四醇酯的存在下，受到加热处理的聚酯母粒和双季铵盐类化合物上的碳氢键断裂，产生自由基，然后双季铵盐类化合物与聚酯母粒上的自由基位点相连接，实现双季铵盐类化合物在聚酯分子上的共价接枝。

19、由于所用松香季戊四醇酯中含有较多的脂肪烃环，虽然能够提高所述新型复合抗菌聚酯纤维的耐候性，但其也会增强纤维的疏水性，导致所得新型复合抗菌聚酯纤维的吸湿透气性大打折扣，不利于其推广使用，为了获得穿戴舒适度良好的复合抗菌聚酯纤维，发明人经过试验优选出，所述聚酯母粒与双季铵盐类化合物、松香季戊四醇酯的混合质量比为100：5.5-10.0：1.0-4.5。

20、有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的新型复合抗菌聚酯纤维具有良好的耐洗性以及长效抗菌性，而且还具有较佳的穿着舒适度；皮芯结构的设计不仅在保证抗菌效果的同时能够减少抗菌剂的使用，还能保证所得纤维的力学强度。