含硫抗菌纖維料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于抗菌纖維材料制造領域，具體是指一種含硫抗菌纖維料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 目前市場上的抗菌纖維材料主要是向其添加無機抗菌劑、有機抗菌劑或天然抗菌 劑而達到抗菌效果的。在本發(fā)明之前，如申請?zhí)枮?01310284670.6的中國發(fā)明專利，公開了 一種抗菌纖維，它直接將無極抗菌材料捏合到基體材料中其對細菌的抵抗和殺滅作用具有 長期功效，并把氧化銀粉體或者硝酸銀粉體作為抗菌劑。這種以銀離子、錫離子等金屬離子 為主的無機抗菌劑存在價格昂貴，緩釋性不好的問題。而有機抗菌劑則往往具有毒性和容 易揮發(fā)，其應用范圍受到限制，其抗菌效果也不穩(wěn)定。天然抗菌劑則存在耐熱性差、抗菌持 續(xù)時間短等問題。而且，大部分無機抗菌劑以及部分有機抗菌劑由于其在高溫紡絲過程中 仍然處于固態(tài)，其固態(tài)顆粒會影響纖維材料的可紡性，嚴重時會造成紡絲時的斷絲。因此， 如何制備一種成本低廉、性能穩(wěn)定、應用范圍廣泛的抗菌纖維料是一個重要的技術研究課 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種含硫抗菌纖維料及其制備方法。該含硫抗菌纖維料性能 穩(wěn)定、抗菌效果優(yōu)良、無毒副作用，其制作工藝簡單、成本低廉。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的含硫抗菌纖維料，其特殊之處在于:該纖維料的成分包 括纖維基體材料、硫磺和緩釋助劑，其中，
[0005] 所述纖維基體材料為聚丙烯、高密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰胺中的一 種；
[0006] 所述的硫磺為沉降硫、升華硫、不溶性硫、納米硫中的一種；
[0007] 所述的緩釋助劑是由所述纖維基體材料、所述硫磺與引發(fā)劑和促進劑四者依次按 質(zhì)量百分比為85~95%、5~13%、0.05~1%、0.05~1%比例混合后，在200~240°(3進行塑 煉處理制備而成，其中，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲?；?和過氧化二異丙苯，所述促進劑為 二苯胍。
[0008] 優(yōu)選地，所述含硫抗菌纖維料的成分中按質(zhì)量百分比計為：纖維基體材料70~ 90%，硫磺5~15 %，緩釋助劑5~15 %。
[0009] 所述含硫抗菌纖維料的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 1)按質(zhì)量百分比為85~95%、5~13%、0.05~1%、0.05~1%的比例依次選取纖 維基體材料、硫橫、引發(fā)劑和促進劑；
[0011] 2)將所述纖維基體材料、硫磺、引發(fā)劑和促進劑混合均勻，在200~240°C進行塑煉 處理2~6h，得到固體物即為緩釋助劑；
[0012] 3)按設計量稱取步驟1)所選的纖維基體材料和硫磺、步驟2)制得的緩釋助劑，均 勻混合后進行熔融擠出，即可制得含硫抗菌纖維。
[0013] 優(yōu)選地，步驟2)中，所述塑煉處理在密煉機里進行。
[0014] 進一步地，步驟3)中，所述熔融擠出是在雙螺桿擠出機中進行，所述雙螺桿擠出機 的加工溫度為：一區(qū)溫度175~185°C，二區(qū)溫度185~230°C，三區(qū)溫度200~240°C，四區(qū)溫 度200~250°C，五區(qū)溫度210~260°C。
[0015] 本發(fā)明含硫抗菌纖維料組分設計的原理以及其制備方法的原理分析如下：
[0016] 本發(fā)明的含硫抗菌纖維材料的成分包括纖維基體材料、硫磺和緩釋助劑組成。硫 磺是具有抗菌活性的無機材料，具有殺菌、殺疥的作用，而且硫磺來源廣泛，價格便宜。本發(fā) 明的含硫抗菌纖維材料將低成本的硫磺作為抗菌材料添加到纖維主體材料中，取代現(xiàn)有的 無機和有機抗菌添加劑，有效地減小抗菌劑的副作用，降低抗菌纖維材料的成本。
[0017] 本發(fā)明的含硫抗菌纖維材料中硫磺可以迀移到纖維基體材料的表面以達到抗菌 的目的，但由于硫磺與纖維基體材料(如聚丙烯、高密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚 酰胺)是不相容的，所以在纖維基體材料中硫磺迀移到表面的速率很快，這樣就達不到長期 抗菌的效果，故需要緩釋助劑來延遲硫磺的迀移，實現(xiàn)抗菌持續(xù)時間可以控制的效果。
[0018] 本發(fā)明所述的緩釋助劑是取一定量的纖維基體材料與硫磺在引發(fā)劑和促進劑的 作用下反應形成的產(chǎn)物，該產(chǎn)物是纖維基體材料的硫化接枝物。在促進劑作用下，硫磺形成 硫自由基，在引發(fā)劑作用下纖維基體材料能產(chǎn)生叔碳自由基，這兩種自由基相結(jié)合即將硫 接枝到纖維基體材料中，得到一端是纖維基體材料、另一端含硫的緩釋助劑，該緩釋助劑的 一端可以與纖維基體材料相容，另一端與硫磺相容，故可以起到一種"橋接"或靶向"偶聯(lián)" 的作用，從而控制硫磺向表面迀移的速率，實現(xiàn)持久可控的抗菌功能。
[0019] 其中，硫自由基形成的反應機理是：
[0021] 而引發(fā)劑則在受熱條件下產(chǎn)生自由基RO ·。
[0022] 如引發(fā)劑過氧化二異丙苯受熱產(chǎn)生自由基RO ·結(jié)構(gòu)式如下：
[0024] 本發(fā)明所選擇的纖維基體材料由于其分子鏈上有大量的叔碳原子，在引發(fā)劑作用 下產(chǎn)生的叔碳自由基不穩(wěn)定而產(chǎn)生大分子鏈自由基PP ·，大分子鏈自由基PP ·與活性· S8 ·發(fā)生自由基聚合反應，生成硫化物緩釋助劑。
[0025] 如聚丙烯作為纖維基體材料時，硫化物緩釋助劑的反應如下：
[0027] 本發(fā)明的新型抗菌纖維料將硫磺作為抗菌材料添加到纖維材料中，取代現(xiàn)有的無 機和有機抗菌添加劑，不僅具有優(yōu)良的消毒、抑菌、防霉及驅(qū)蟲的功能，而且能有效地減小 抗菌劑的副作用，降低抗菌纖維材料的成本，同時，其制備工藝簡單，操作方便。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明含硫抗菌纖維料制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的含硫抗菌纖維料及其制備方法作進一步 詳細說明。
[0030] 實施例1
[0031] -種含硫抗菌纖維料，其成分按質(zhì)量百分比計為:纖維基體材料80%、硫磺5%，和 緩釋助劑15%，其中，纖維基體材料為聚丙烯，硫磺為沉降硫，緩釋助劑是由聚丙烯、沉降 硫、過氧化二異丙苯、二苯胍按質(zhì)量比為85%、13%、1 %、1 %的比例混合后，在200~240°C 進行塑煉處理制備而成。
[0032]其制備方法的原理如圖1所示，包括以下步驟：
[0033] 1)稱取原材料:按照質(zhì)量比為85%的聚丙烯、13%的沉降硫和1%的二苯胍、1%過 氧化二異丙苯；
[0034] 2)緩釋助劑的制備:將所稱取的聚丙烯、沉降硫、二苯胍和過氧化二異丙苯攪拌混 合均勻后在密煉機上進行塑煉，塑煉溫度為200°C、塑煉3h，得固體物為緩釋助劑:接枝硫化 聚丙烯；
[0035] 3)按質(zhì)量比取80 %的聚丙烯、5 %的沉降硫、15 %的步驟2)制的接枝硫化聚丙烯充 分攪拌混合，然后把混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機中，雙螺桿擠出機的加工溫度:一區(qū) 溫度175°C，二區(qū)溫度為185°C，三區(qū)溫度為230°C，四區(qū)溫度為250°C，五區(qū)溫度為260°C，主 機轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/min;經(jīng)過擠出后牽引、紡絲、拉伸、冷卻，即制備本發(fā)明所述含硫抗菌纖維。 [0036]對實施例1所得含硫抗菌纖維料性能測試：
[0037] 抗菌性能檢測參照GB/T31713-2015(抗菌紡織品安全性衛(wèi)生要求）和QB/T2591-2003(抗菌塑料-抗菌性能試驗方法和抗菌效果標準）。本方法先將待測含硫抗菌纖維制成 0.5mm左右厚的無紡布樣品，放置于培養(yǎng)皿中，然后分別定量接種金黃色葡萄球菌和大腸桿 菌菌懸液于待檢測樣品上，用貼膜的方法使菌懸液均勻接觸樣品，經(jīng)過恒溫恒濕培養(yǎng)24小 時后，測定樣品中的活菌數(shù)，并計算出樣品的抗菌率。
[0039] 檢測結(jié)果:實施例1的含硫抗菌纖維對金黃色葡萄球菌的抗菌率為98.5;對大腸桿 菌的抗菌率為99.3,表明該含硫纖維具有明顯的抗菌功能。
[0040] 實施例2
[0041] -種含硫抗菌纖維料，其成分按質(zhì)量百分比計為:纖維基體材料80%、硫磺5%，和 緩釋助劑15%，其中，纖維基體材料為聚丙烯，硫磺為升華硫，緩釋助劑是由聚丙烯、升華 硫、過氧化苯甲酰、二苯胍按質(zhì)量比為90%、9%、0.5%、0.5%的比例混合后，在200~240°〇 進行塑煉處理制備而成。
[0042]其制備方法，包括以下步驟：
[0043] 1)稱取原材料：按照質(zhì)量比為90 %的聚丙烯、9 %的升華硫和0.5 %的二苯胍、 0.5%的過氧化苯甲酰；
[0044] 2)緩釋助劑的制備:將所稱取的聚丙烯、升華硫、二苯胍和過氧化苯甲酰攪拌混合 均勻后在密煉機上進行塑煉，塑煉溫度為220°C、塑煉4h，得固體物為緩釋助劑:接枝硫化聚 丙烯