一種殼聚糖/稀土復(fù)合抗菌纖維的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是功能纖維的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的抗菌織物是將單一成分的抗菌材料通過(guò)涂層法制成，織物手感、服用性能、耐洗滌性能及發(fā)光效果差，而且生產(chǎn)及使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。因此，研制復(fù)合型纖維是紡織工業(yè)中的一項(xiàng)重要課題。
[0003]殼聚糖是一種廣譜抗菌天然高分子材料，是由于殼聚糖分子鏈上含有大量的氨基和羥基，對(duì)真菌(如金黃色葡萄球菌，大腸肝菌，白色念珠菌)具有抑良好的抑制作用，雖然近年來(lái)單一成分的殼聚糖纖維已有研宄與應(yīng)用，但是，殼聚糖在中性或者堿性環(huán)境中其抗菌性能被大大降低。
[0004]稀土離子具有較小的離子半徑、較高的電荷及離子勢(shì)，使其具備了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，近來(lái)發(fā)現(xiàn)稀土具有良好的抗菌、凝血、消炎，抗癌的功效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種服用性能好、耐洗的復(fù)合抗菌纖維的制造方法。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案是:先將殼聚糖和甲酸混合形成殼聚糖的甲酸溶液，然后將稀土、殼聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合進(jìn)行靜電紡絲，得到含有稀土成分的復(fù)合抗菌纖維。
[0007]為了將殼聚糖粉末進(jìn)行溶解，本發(fā)明先將殼聚糖和甲酸混合形成殼聚糖的甲酸溶液。因?yàn)镻VA呈粉末狀態(tài)，需要在一定的高溫下才能完全溶解，但是殼聚糖與稀土的甲酸溶液不但在高溫時(shí)會(huì)揮發(fā)嚴(yán)重，而且會(huì)大大降低殼聚糖的活性。為了保證PVA在高溫時(shí)溶解完全也不會(huì)破壞殼聚糖的活性，所以需要分開(kāi)進(jìn)行溶解。然后將稀土、殼聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合進(jìn)行靜電紡絲，得到含有稀土成分的復(fù)合抗菌纖維。
[0008]本發(fā)明將殼聚糖、稀土兩種材料與PVA混合進(jìn)行靜電紡絲，其中的殼聚糖對(duì)水中多種有害物質(zhì)具有很好的吸附作用，稀土可與殼聚糖分子中的羥基、氨基等活性基團(tuán)反應(yīng)，產(chǎn)品不但可以克服殼聚糖、稀土、PVA單一相的不足，還可以使其兼具無(wú)機(jī)材料熱穩(wěn)定性和有機(jī)材料的多功能性的優(yōu)點(diǎn)，使殼聚糖/稀土復(fù)合抗菌材料不但在性能上突破了單一殼聚糖的缺陷，而且降低了殼聚糖的使用量，在提高抗菌性能的同時(shí)還降低了使用成本。
[0009]采有以上方法制成的纖維對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸肝菌都表現(xiàn)出良好的抗菌、抑菌效果，還能對(duì)其他一些真菌起到良好的抑制作用。而本發(fā)明制造的復(fù)合抗菌纖維與普通PVA纖維不同，主要有以下幾種特性:①纖維的表面有許多大小不一的孔隙，纖維的比表面積明顯變大。②纖維的表面出現(xiàn)許多裂紋，且裂紋形狀各異。③纖維表面還出現(xiàn)大量大小不等的突起，這些突起是分布在纖維中功能性粒子。以大腸菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱，得知該纖維具有良好的殺菌性能。
[0010]本發(fā)明所述殼聚糖和甲酸的混合質(zhì)量比為20:3.5。對(duì)殼聚糖進(jìn)行靜電紡絲時(shí)既要保證殼聚糖完全溶解同時(shí)能夠維持一定的粘度范圍，粘度過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致紡絲斷裂或不出絲的情況發(fā)生，在上述質(zhì)量比的條件下殼聚糖成絲條干均勻，紡絲效果好。
[0011]本發(fā)明所述PVA的水溶液中PVA和殼聚糖的甲酸溶液的殼聚糖與稀土的混合質(zhì)量比為30:20:0.5?I。殼聚糖與稀土在此混合比條件下可以達(dá)到最佳螯合效果。
[0012]另外，將蒸餾水與PVA混合，經(jīng)攪拌至PVA溶脹后，再于80±2°C條件下磁力攪拌均勻，再經(jīng)冷卻消泡后形成PVA的水溶液。PVA首先要進(jìn)行溶脹，然后不斷升高溫度進(jìn)行溶解，溫度升高過(guò)快會(huì)造成PVA的夾生現(xiàn)象，無(wú)法完全溶解，紡絲時(shí)會(huì)堵塞針頭。如果制成的PVA的水溶液不進(jìn)行消泡處理，則會(huì)造成紡絲不連續(xù)，每到氣泡處有時(shí)會(huì)產(chǎn)生大顆液滴，難以紡絲。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為以PVA為主的纖維的表面形態(tài)圖。
[0014]圖2為實(shí)施例1制得的纖維的表面形態(tài)圖。
[0015]圖3為實(shí)施例2制得的纖維的表面形態(tài)圖。
[0016]圖4為實(shí)施例3制得的纖維的表面形態(tài)圖。
[0017]圖5為實(shí)施例4制得的纖維的表面形態(tài)圖。
[0018]圖6為實(shí)施例5制得的纖維的表面形態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，其目的是為更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉的例子并不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍:
實(shí)施例一:
1、備料:分別稱取殼聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.5kg、甲酸3.5kg、蒸餾水300kg。
[0020]2、將蒸餾水與PVA混合，經(jīng)攪拌至PVA溶脹后，再于80 ± 2 °C條件下磁力攪拌均勻，再經(jīng)冷卻消泡后形成PVA的水溶液，待用。
[0021]3、將殼聚糖和甲酸混合形成殼聚糖的甲酸溶液，待用。
[0022]4、將稀土、殼聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合形成靜電紡絲液，在18KV電壓和噴絲孔到屏的距離為15cm的條件下進(jìn)行靜電紡絲。
[0023]采用滾軸式接收器牽伸、卷繞得到稀土改性殼聚糖功能性纖維，取得的復(fù)合纖維的表面形態(tài)如圖2所示。
[0024]將圖2與圖1 (以PVA為主的纖維的表面形態(tài)圖)相比，可見(jiàn)加入殼聚糖與稀土的PVA纖維表面呈現(xiàn)顆粒狀的結(jié)構(gòu)，表面粗糙。
[0025]5、抗菌試驗(yàn):
以大腸肝菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，根據(jù)《消毒技術(shù)規(guī)范2006》中對(duì)抑菌作用的判斷:抑菌圈直徑大于20mm表示具有強(qiáng)抑菌效果，抑菌圈在1mm?20mm為中等抑菌，抑菌圈小于1mm為弱抑菌，判定納米復(fù)合物有較好的抑菌效果。通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱，抑菌直徑為14mm,殼聚糖復(fù)合纖維對(duì)大腸桿菌屬于中等抑菌。
[0026]實(shí)施例二:
1、備料:分別稱取殼聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.6kg、甲酸3.5kg、蒸餾水300kg。
[0027]以上例步驟2、3、4同樣的方法操作，取得復(fù)合纖維，其表面形態(tài)如圖3所示。
[0028]將圖3與圖1相比，可見(jiàn)表面更加粗糙，有效粒子分布均勻。
[0029]2、抗菌試驗(yàn):
以金黃色葡萄球菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱，抑菌直徑為22_，殼聚糖復(fù)合纖維對(duì)大腸桿菌抑菌效果明顯。
[0030]實(shí)施例三:
1、備料:分別稱取殼聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.7kg、甲酸3.5kg、蒸餾水300kg。
[0031]以上例步驟2、3、4同樣的方法操作，取得復(fù)合纖維，其表面形態(tài)如圖4所示。
[0032]將圖4與圖1相比，可見(jiàn)紡絲過(guò)程中有液滴生成，紡絲效果下降。
[0033]2、抗菌試驗(yàn):
以白色念珠菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱。抑菌直徑為13mm，屬于中等抑菌。
[0034]實(shí)施例四:
1、備料:分別稱取殼聚糖20kg，PVA25kg、稀土 0.6kg、甲酸3.5kg、蒸餾水250kg。
[0035]以上例步驟2、3、4同樣的方法操作，取得復(fù)合纖維，其表面形態(tài)如圖5所示。
[0036]將圖5與圖1相比，可見(jiàn)纖維中有大量液滴生成，紡絲效果明顯下降。
[0037]2、抗菌試驗(yàn):
以大腸肝菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱。抑菌直徑為10mm，屬于中等抑菌。
[0038]實(shí)施例五:
1、備料:分別稱取殼聚糖20kg，PVA26kg、稀土 0.5kg、甲酸3.5kg、蒸餾水260kg。
[0039]以上例步驟2、3、4同樣的方法操作，取得復(fù)合纖維，其表面形態(tài)如圖4所示。
[0040]將圖6與圖1相比，可見(jiàn)難以形成纖維，所得到的為大量粘連的液滴。
[0041]2、抗菌試驗(yàn):
以大腸肝菌為測(cè)試細(xì)菌，采用一邊培養(yǎng)一邊抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的方式測(cè)試樣品的殺菌性能，通過(guò)比較抑菌圈直徑的大小比較樣品殺菌性能的強(qiáng)弱。抑菌直徑為8_，殼聚糖復(fù)合纖維對(duì)大腸桿菌抑菌效果較差。
[0042]由以上各例可見(jiàn):通過(guò)變換稀土、殼聚糖、PVA、甲酸的百分含量，可以得到不同性能的具有顯著抗菌功能的纖維，利用本發(fā)明制成的纖維可廣泛應(yīng)用于服裝、襪子、家紡產(chǎn)品、醫(yī)用制品等領(lǐng)域，生產(chǎn)過(guò)程綠色、環(huán)保無(wú)污染。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種殼聚糖/稀土復(fù)合抗菌纖維的制造方法，其特征在于先將殼聚糖和甲酸混合形成殼聚糖的甲酸溶液，然后將稀土、殼聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合進(jìn)行靜電紡絲，得到含有稀土成分的復(fù)合抗菌纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造方法，其特征在于所述殼聚糖和甲酸的混合質(zhì)量比為20:3.5ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造方法，其特征在于所述PVA的水溶液中PVA和殼聚糖的甲酸溶液的殼聚糖與稀土的混合質(zhì)量比為30:20:0.5?I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制造方法，其特征在于將蒸餾水與PVA混合，經(jīng)攪拌至PVA溶脹后，再于80±2°C條件下磁力攪拌均勻，再經(jīng)冷卻消泡后形成PVA的水溶液。
【專利摘要】一種殼聚糖/稀土復(fù)合抗菌纖維的制造方法，涉及功能纖維的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明將殼聚糖、稀土兩種材料與PVA混合進(jìn)行靜電紡絲，其中的殼聚糖對(duì)水中多種有害物質(zhì)具有很好的吸附作用，稀土可與殼聚糖分子中的羥基、氨基等活性基團(tuán)反應(yīng)，產(chǎn)品不但可以克服殼聚糖、稀土、PVA單一相的不足，還可以使其兼具無(wú)機(jī)材料熱穩(wěn)定性和有機(jī)材料的多功能性的優(yōu)點(diǎn)，使殼聚糖/稀土復(fù)合抗菌材料不但在性能上突破了單一殼聚糖的缺陷，而且降低了殼聚糖的使用量，在提高抗菌性能的同時(shí)還降低了使用成本。
【IPC分類】D01F8-18, D01D1-02, D01F1-10, D01F8-10, D01D5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104726962
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510154163
【發(fā)明人】張超, 朱軍, 王芳芳, 丁振中, 張曉娟, 季濤, 余天石, 柳志強(qiáng), 史勁松, 孫達(dá)峰, 方祥, 陳磊, 金晶
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州日興生物科技股份有限公司, 南通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日