滌綸纖維專(zhuan) 用母粒製備及其應用

摘　要:介紹了一種專(zhuan) 用於(yu) 製備抗菌合成纖維的抗菌塑料母粒, 采用含銀共容組合物與(yu) 高熔融指數的

高分子樹脂捏合, 然後再與(yu) 載體(ti) 樹脂共混, 經雙螺杆擠出機熔融擠出、切粒。采用本母粒與(yu) PET樹脂混合, 製備了性能良好的滌綸纖維。

　　在抗菌材料中, 銀係抗菌劑因其不分解, 持久, 抗菌譜廣, 對細菌不易誘導耐藥性, 抗菌能力強, 安全性能高, 適宜於(yu) 塑料等製品的製備[ 1～2 ] 。

目前含銀抗菌高分子材料大都是采用載體(ti) 引入法, 屬於(yu) “宏觀假相容方法”。一般情況下載體(ti) 是無機粉體(ti) , 納米載銀無機粉體(ti) 本身存在硬團聚、與(yu) 高分子材料相容性差難以分散[ 3 ] 。對纖維拉絲(si) 會(hui) 造成連續性差、斷裂強度低、耐老化能力下降等不良影響。

另一方麵, 在無機粉體(ti) 中, 大部分銀離子被無機晶格固定或者包裹, 不易被釋放出來。同時, 煆燒工藝又會(hui) 造成表麵銀離子轉變為(wei) 零價(jia) 態[ 4 ] 。這些因素會(hui) 導致抗菌能力下降, 所以要引

入過量的銀來彌補抗菌能力的下降, 因此造成了浪費。

另一種銀加入方法, 是采用納米銀單質製備抗菌塑料母粒。目前所采用的納米銀大都是采用水溶液還原法製備, 再經過濃縮、脫水等處理,最後與(yu) 樹脂共混。這種後混入方式添加的納米銀單質與(yu) 樹脂沒有相容性, 需要引入增容劑或分散劑。實際使用時往往不能被充分分散, 會(hui) 產(chan) 生團聚而超出納米級。因此, 這種後混入方式添加的納米銀單質對纖維製品來說並不是十分理想的。為(wei) 此, 本文探索研究了新的適合滌綸纖維製品用含銀抗菌母粒。

2　微觀均相分散銀抗菌母粒的製備

2. 1　製備含銀共容組合物

含銀共容組合物由銀鹽、分散劑、容合劑、接枝改性劑、賦型樹脂等組成。在170～200℃下經捏合反應而成。然後冷卻、出料, 采用塑膠破碎機粉碎到5mm以下粉末備用。其中賦型樹脂采用PET。

2. 2　含銀抗菌母粒的製備

共容組合物與(yu) PET混合, 經同向雙螺杆擠出機熔融共擠, 水冷, 切粒, 幹燥,包裝, 得到PET抗菌母粒。雙螺杆擠出機: 型號TE - 34, 南京科亞(ya) 公司, 主機電流: 14～17 A; 主機轉速: 800～1 000r /min; 喂料轉速: 600～700 r /min; 切粒機轉速:1 000～1 100 r /min。其中PET纖維級聚酯切片采用儀(yi) 征市東(dong) 南18化纖與(yu) 紡織技術第1期　　Chemical Fiber & Textile Technology 　2009年3月　化纖原料有限公司的WB - 8828B。1～8區各區溫度控製分別為(wei) : 235℃、255℃、270℃、275℃、280℃、280℃、275℃和270℃。

3　抗菌滌綸纖維的製備

　　將PET抗菌母粒按1% , 2%比例加入PET料WB - 8828B 中, 在混合機中混合均勻, 再加入紡絲(si) 機中拉絲(si) 。工藝流程: 配料→混合→轉鼓幹燥→紡絲(si) →卷繞→落桶→集束→拉伸→緊張熱定型→卷曲→鬆馳熱定型→切斷→打包。主要紡絲(si) 及後處理工藝條件: 紡絲(si) 速度1 200m /min, 熔體(ti) 溫度275℃, FR - 1 轉速1 600 r /min, FR - 2 轉速1 600 r /min, SR 轉速1 900 r /min, DF - 3蒸氣壓力1. 0～1. 2MPa, HF蒸氣壓力1. 2MPa, 總牽伸倍數4. 03。

4　分析與(yu) 性能測試[ 5]

4. 1　抗菌母粒的毒理實驗

參照中華人民共和國衛生部2002 年《消毒技術規範》(2002年版)第二部分2. 3. 1 (急性經口毒性試驗) , 測試結果由廣東(dong) 省衛生檢測中心提供。

4. 2　抗菌纖維的抗菌性能

纖維抗菌性能測試參照GB /T 20944《紡織品抗菌性能的評價(jia) 》第2部分: 吸收法。測試數據由廣東(dong) 省微生物分析檢測中心提供。

4. 3　纖維的毒理試驗

參照中華人民共和國衛生部2002 年《消毒技術規範》( 2002 年版) 第二部分2. 3. 3 ( 皮膚刺激試驗) , 2. 3. 5 ( 陰道粘膜刺激試驗) , 2. 3. 6(皮膚變態反應試驗) 。測試結果由上海市預防醫學研究院提供。

4. 4　纖維的力學性能測試

參照相關(guan) 標準進行, 由深圳職業(ye) 技術學院檢測。

5　結果與(yu) 討論

5. 1　配方設計

為(wei) 了解決(jue) 顆粒團聚問題, 采用銀共容組合物的方式。在此組合物中銀的存在形式有:離子形式、分子形式、與(yu) 高分子結合形式以及少量的納米銀單質形式。銀的分散是在分子級別上的, 屬於(yu) 微觀均勻狀態, 不存在團聚顆粒。考慮銀組合物的分散穩定性問題, 以及加工工藝可行性要求, 用於(yu) 滌綸的母粒中采用高熔融指數的PET作為(wei) 載體(ti) 。圖1、圖2、圖3分別是本抗菌母粒與(yu) 市場上其它兩(liang) 種不同抗菌母粒的切片在顯微鏡下( 200倍)對比圖。

　　對比上麵三種母粒切片的顯微圖象可以看出, 本抗菌母粒裏沒有粒物存在, 整體(ti) 是一種均相結構。含無機抗菌粉體(ti) 的母粒中可以明顯看到有顆粒物。在含納米銀單質的母粒切片圖象裏, 可以看到納米銀顆粒太大形成了黑色顆粒物聚集區, 且分布不均勻。采用本抗菌母粒生產(chan) 抗菌纖維在拉絲(si) 過程中, 沒有出現堵塞濾網和噴孔現象, 沒有斷絲(si) 。

5. 2　抗菌母粒的毒理試驗

稱取抗菌母粒(含銀0. 5 % ) 11g, 加入4%的冰醋酸50mL, 密封於(yu) 容器中浸泡72h後過濾,待冰醋酸完全揮發, 以蒸餾水作溶劑將剩餘(yu) 物定容至20mL即為(wei) 受試物。按0. 2mL /20g體(ti) 重用灌胃針頭將受試物一次灌給N IH小鼠, 觀察中毒表現、死亡數和死亡時間, 每天觀察2次, 觀察期為(wei) 2周。受試物對N IH小鼠急性經口毒性實驗如表1所示。結果發現: 觀察期內(nei) , 受試N IH小鼠未出現明顯症狀, 無死亡發生。所以, 該抗菌母粒對N IH小鼠的急性經口LD50 > 5 000mg/kg, 屬實際無毒級。19　　第1期化纖與(yu) 紡織技術　2009年3月Chemical Fiber & Textile Technology表1　受試物對NIH小鼠急性經口毒性性別劑量/mg·kg- 1動物數/隻死亡數/隻死亡率,%雌5 500 10 0 0雄5 500 10 0 0

5. 3　抗菌滌綸纖維的抗菌性能

　　由於(yu) 加工過程中高溫的作用, 部分銀離子被還原為(wei) 納米銀, 纖維呈現納米銀特有的金黃色,它比預先混入的納米銀分散更均勻, 粒度更小。實驗還測試了含2%抗菌母粒滌綸纖維的光變色性, 將該纖維在陽光下放置15天, 其顏色不變。製品的抗菌性能檢測結果見表2。表2　抗菌滌綸纖維的殺菌效果菌種殺菌效果, %母粒添加量1. 0%,製品銀含量5 ×10- 5母粒添加量2. 0%,製品銀含量1 ×10- 4金黃色葡萄球菌ATCC 653899. 23 99. 87大腸杆菌ATCC 2592299. 54 99. 91白色念珠菌ATCC 1023199. 10 99. 75　注:大腸杆菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的對照樣菌數分別為(wei) 1. 8 ×105 cfu /mL、1. 5 ×105 cfu /mL、1. 3 ×105cfu /mL。從(cong) 表2可以看到采用本抗菌母粒的製品添加1%～2%就可達到很好的抗菌效果。

5. 4　抗菌滌綸纖維的毒理試驗

抗菌纖維與(yu) 人體(ti) 相接觸, 其安全性能應該放在首位。本文研究了這些抗菌製品的毒理試驗,其中皮膚刺激試驗、陰道粘膜刺激試驗、皮膚變態反應試驗所使用的動物分別為(wei) 普通級新西蘭(lan) 家兔、普通級SD 大鼠和普通級英國種白色豚鼠,試驗結果見表3。從(cong) 表3中可以看出, 抗菌滌綸纖維對皮膚和陰道粘膜無刺激, 致敏強度屬極輕, 表現出高度的安全性。表3　抗菌纖維的毒理試驗結果測試樣品毒理試驗項目皮膚刺激陰道粘膜刺激皮膚變態反應抗菌滌綸纖維無刺激性無刺激性致敏強度屬極輕　注:以添加2%抗菌母粒的製品作為(wei) 檢測樣

5. 5　抗菌滌綸纖維的力學性能測試[ 6]

所製備的抗菌滌綸纖維為(wei) 75dtex/24f, 力學性能檢測結果見表4。表4　抗菌滌綸纖維的力學性能纖維斷裂強度/cN·dtex- 1楊氏模量/cN·dtex- 1斷裂伸長率, %不加抗菌母粒3. 96 1. 22 11. 23加1%抗菌母粒3. 91 1. 26 11. 98加2%抗菌母粒3. 76 1. 31 12. 85　　從(cong) 表4抗菌滌綸纖維的力學性能檢測結果看,與(yu) 純滌綸纖維樣對比, 抗菌母粒的加入對滌綸纖維的斷裂強度和楊氏模量力學性能影響不大, 斷裂伸長率隨母粒的加入量增加而增大, 這與(yu) 母粒中低分子量接枝樹脂以及溶劑產(chan) 生的影響有關(guan) 。

6　結論

　　本文采用含銀共容組合物與(yu) PET樹脂熔融擠出製備了專(zhuan) 用於(yu) 生產(chan) 抗菌滌綸纖維的抗菌塑料母粒, 通過研究得到如下結果:(1) 所製備的滌綸用抗菌母粒屬實際無毒級物質。(2) 抗菌母粒的添加量在1%～2%時, 滌綸纖維具有很好的抗菌性能, 有利於(yu) 降低成本。(3) 由該抗菌母粒所製備的抗菌滌綸纖維呈現金黃色, 並顯示良好的光穩定性。(4) 由該抗菌母粒製備的滌綸纖維對皮膚和陰道粘膜無刺激, 致敏強度屬極輕, 其它性能指標均符合國家標準。