一种抗菌保健纤维及其制作方法和应用
阅读说明：本技术 一种抗菌保健纤维及其制作方法和应用 (Antibacterial health-care fiber and preparation method and application thereof ) 是由 刘慧卿 俞龙泉 王琳 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于合成纤维技术领域,具体公开一种抗菌保健纤维及其制作方法和应用,所述纤维将树脂与抗菌金属等特定组分复合后进行纺丝,提高了抗菌物质与树脂的结合力,防止了抗菌物质的流失,组分中的富氢物质还含有大量的H～(-),是抗菌金属离子的活化剂,能显著提高金属离子的杀菌活性,使纤维具有优良的抗菌性能,制成衣物后能有效避免病菌与人体接触,保护人体健康；该抗菌保健纤维在吸附少量水后,纤维中的富氢组分还能缓慢释放出氢气,氢气可以通过人体细胞直接进入人体,去除人体内的自由基,清除人体细胞内的恶性氧,修复受损的细胞,增强人体免疫力,使该抗菌保健纤维在具有较强的抗菌性能的同时,还具有一定的保健作用。(The invention belongs to the technical field of synthetic fibers, and particularly discloses an antibacterial health-care fiber, and a preparation method and application thereofLoss of the antimicrobial substance, and the hydrogen-rich substance in the composition also contains a large amount of H ‑ The fiber is an activator of antibacterial metal ions, can obviously improve the bactericidal activity of the metal ions, has excellent antibacterial performance, can effectively avoid the contact of germs and human bodies after being made into clothes, and protects the health of the human bodies; after the antibacterial health-care fiber absorbs a small amount of water, the hydrogen-rich component in the fiber can slowly release hydrogen, the hydrogen can directly enter a human body through human body cells, free radicals in the human body are removed, malignant oxygen in the human body cells is eliminated, damaged cells are repaired, the immunity of the human body is enhanced, and the antibacterial health-care fiber has a certain health-care effect while having strong antibacterial performance.)
技术领域
本发明属于合成纤维技术领域，尤其涉及一种抗菌保健纤维及其制作方法和应用。
背景技术
近些年来，细菌和病毒对人们的生活影响越来越大：从2003年的SARS病毒，到后来的H1N1流感病毒以及现在还在肆虐的新型冠状肺炎病毒，严重的已经威胁到人们的生命健康。它们都有着极为广泛的传播途径，可通过空气，食物等载体进入人体的呼吸道和消化道，还能通过皮肤进入人体内，破坏人体内的免疫系统等。人们也越来越重视对病毒的防御，就人体防护而言，衣物，手套是人体皮肤防护的重要外部保障。
目前市售的抗菌类衣物和手套不多，这类衣物多由涂覆了抗菌物质的合成纤维制成，但是由于工艺的限制，抗菌物质难以进入纤维的内部，在储存和使用过程中很容易脱附，导致纤维出现抗菌能力差，抗菌性能不持久等问题，越来越满足不了消费者的需求。
发明内容
针对现有技术中抗菌纤维抗菌能力弱，抗菌性能不持久的技术问题，本发明提供一种抗菌保健纤维，抗菌能力强且持久，还能增强人体免疫力，具有一定的保健功能，可用于生产具有抗菌保健功能的衣物、手套等产品。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种抗菌保健纤维，由富氢复合材料纺丝制成，其中所述富氢复合材料中包括以下重量份数的物质：抗菌树脂80～100份；富氢物质1～5份；热稳定剂0.2～2份；抗氧化剂0.2～2份和分散剂0.2～2份，其中所述抗菌树脂为吸附了抗菌金属的载体树脂。
本发明提供的抗菌保健纤维将树脂与抗菌金属等特定组分复合后进行纺丝，提高了抗菌物质与树脂的结合力，防止了抗菌物质在使用过程中的流失，从而延长其抗菌性能的持续时间。组分中的富氢物质还含有大量的H-，是抗菌树脂中抗菌金属离子的活化剂，能显著提高金属离子的杀菌活性，使纤维具有优良的抗菌性能，制成衣物后能有效避免病菌与人体接触，保护人体健康；该抗菌保健纤维在吸附少量水后，纤维中的富氢组分还能缓慢释放出氢气，氢气可以通过人体细胞直接进入人体，去除人体内的自由基，清除人体细胞内的恶性氧，修复受损的细胞，增强人体免疫力，使该抗菌保健纤维在具有较强的抗菌性能的同时，还具有一定的保健作用。
优选地，所述载体树脂为多孔结构的聚酯树脂、聚酰胺树脂或聚丙烯树脂中的一种。
以上树脂具有一定的吸附能力，能使金属与树脂更好的结合，其多孔结构还能提高树脂的表体比，保证金属的吸附量。
优选地，所述抗菌树脂的制备方法为：
将载体树脂粉末加入到含有抗菌金属离子的溶液中，在40～100℃的条件下超声处理30～100min，得分散液，将所述分散液的pH调节至8～10，过滤烘干即得所述抗菌树脂。
本发明提供的抗菌树脂的制备方法通过超声处理的方式使载体树脂粉末与含有抗菌金属离子的溶液充分混合，使二者充分接触，保证了载体树脂与金属离子吸附量；调节pH后，载体树脂与抗菌金属离子发生离子反应，使吸附的金属离子固化在树脂上，进一步提高了树脂和金属之间的结合力。
优选地，所述载体树脂的粒度为10～100μm，所述分散液的固液比为1:3～6。
10～100μm的载体树脂粒度和1:3～6的固液比，可以获得更均匀的分散液，便于树脂对离子的吸附以及离子反应终点的判定，避免抗菌树脂中混入过多的pH调节剂，影响性能。
优选地，所述含抗菌金属离子溶液中的抗菌金属离子为Cu2+，Zn2+和Ag+中的一种或几种，整体浓度为2～3mol/L，用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或两者的混合物调节所述分散液的pH。
优选地，所述富氢物质为富氢精致钙，具体制备方法为：
将珊瑚钙在无氧的氢气气氛中以200～400℃的温度煅烧30～40min得到精致钙，氢气压力为0.5～1.0MPa；将煅烧温度提高至400～600℃，氢气压力提高至1.5～2.5Mpa后继续煅烧30～40min，降至室温，研磨即得所述富氢精致钙，将所得精致钙在无水无氧的环境中保存备用。
精致钙是一种优质的载体，其多孔的结构能够富集大量的H-，同时具有很强的吸附力，在氧浓度较低的环境中不易脱附，保存时间长，配合特定的制备工艺，在保证精致钙结构的同时保证了精致钙中H-的吸附量。
优选地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯。
优选的分散剂可以使富氢物质在抗菌树脂中分散均匀，避免发生团聚，保证纤维杀菌性能的均匀性，还能与热稳定剂和抗氧化剂产生协同作用，使纤维的抗菌性能更持久。
第二方面，本发明实施例还提供所述抗菌保健纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：按重量份数称取原料，向所述抗菌树脂中加入所述富氢物质和分散剂后，在无水无氧的环境中混合均匀，造粒，即得所述富氢复合材料母粒；
S2：将所得富氢复合材料母粒加入单螺杆挤出机中，加入所述热稳定剂和抗氧化剂后加热至熔融状态，搅拌20～30min后，以250～320℃的温度，1500～2000m/min的卷绕速度进行纺丝，即得所述抗菌保健纤维。
第三方面，本发明实施例还提供所述抗菌保健纤维在制备具有抗菌保健功能手套中的应用：将所得纤维进一步纺织后可制成具有抗菌保健功能的布料，所述布料可直接制成手套，也可以作为常规手套的夹层材料。
第四方面，本发明实施例还提供所述抗菌保健纤维在制备具有抗菌保健功能衣物中的应用：将所得纤维进一步纺织后可制成具有抗菌保健功能的布料，所述布料可作为衣物的夹层材料；或者将所得纤维与天然纤维进行混纺后可制成复合纤维，将所得纤维纺织成布料后，可制成具有抗菌保健功能的衣物。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种抗菌保健纤维，由一种富氢复合材料纺丝制成，其中所述富氢复合材料包括以下重量份数的物质：90份抗菌树脂，3份富氢物质，1份硬脂酸锌热稳定剂，1份抗氧化剂1010和1份聚乙烯吡咯烷酮分散剂，其中所述抗菌树脂为吸附了抗菌金属的聚酯树脂，富氢物质为富氢精致钙。
上述抗菌树脂的制备方法为：将粒径为40μm的聚酯树脂粉末加入到阳离子浓度为2.4mol/L的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，在65℃的条件下超声处理50min，得分散液，控制分散液的固液比为1:4，向所述分散液中加入氢氧化钠溶液调节分散液的pH至8～10，过滤后将所得固体烘干即得所述抗菌树脂。
上述富氢精致钙的制备方法为：将珊瑚钙在无氧的氢气气氛中以340℃的温度煅烧35min得到精致钙，氢气压力为0.8MPa；将煅烧温度提高至500℃，氢气压力提高至1.8Mpa后继续煅烧30min，降至室温，研磨后即得所述富氢精致钙，将所得精致钙在无水无氧的环境中保存备用。
本实施例还提供所述抗菌保健纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：按重量份数称取原料，向所述抗菌树脂中加入所述富氢物质和分散剂后，在无水无氧的环境中混合均匀造粒，即得所述富氢复合材料母粒；
S2：将所述富氢复合材料母粒加入单螺杆挤出机中，加入所述热稳定剂和抗氧化剂后加热至熔融状态，搅拌25min后挤出，在290℃的温度下以1600m/min的卷绕速度进行纺丝，即得所述抗菌保健纤维。纤维中氢的释放量在800～1200ppb之间，可以透过皮肤进入人体，去除体内的自由基，清除细胞内的恶性氧并修复受损的细胞，增强人体的免疫力，具有一定的保健作用。
将所得纤维进一步纺织制成一种具有抗菌保健功能的布料后，制作成一种具有抗菌保健功能的手套。
实施例2
本实施例提供一种抗菌保健纤维，由一种富氢复合材料纺丝制成，其中所述富氢复合材料包括以下重量份数的物质：85份抗菌树脂，5份富氢物质，0.8份亚磷酸三苯酯热稳定剂，0.8份抗氧化剂1010和1.2份聚乙烯吡咯烷酮分散剂，所述抗菌树脂为吸附了抗菌金属的聚酰胺树脂，富氢物质为富氢精致钙。
上述抗菌树脂的制备方法为：将粒径为60μm的聚酰胺树脂粉末加入到阳离子浓度为2.8mol/L的硝酸银、硝酸锌和硝酸铜的混合溶液中，在70℃的条件下超声处理70min，得分散液，控制分散液的固液比为1:3，向所述分散液中加入氢氧化钠溶液调节分散液的pH至8～10，过滤后将所得固体烘干即得所述抗菌树脂。
上述富氢精致钙的制备方法为：将珊瑚钙在无氧的氢气气氛中以350℃的温度煅烧40min得到精致钙，氢气压力为1.0MPa；将煅烧温度提高至550℃，氢气压力提高至2.0Mpa后继续煅烧30min，降至室温，研磨后即得所述富氢精致钙，将所得精致钙在无水无氧的环境中保存备用。
本实施例还提供所述抗菌保健纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：按重量份数称取原料，向所述抗菌树脂中加入所述富氢物质和分散剂后，在无水无氧的环境中混合均匀造粒，即得所述富氢复合材料母粒；
S2：将所述富氢复合材料母粒加入单螺杆挤出机后，加入所述热稳定剂和抗氧化剂后加热至熔融状态，搅拌30min后挤出，300℃的温度下以1800m/min的卷绕速度进行纺丝，即得所述抗菌保健纤维。纤维中氢的释放量在800～1200ppb之间，可以透过皮肤进入人体，去除体内的自由基，清除细胞内的恶性氧并修复受损的细胞，增强人体的免疫力，具有一定的保健作用。
将所得纤维纺织成一种具有抗菌保健功能的布料，该布料可作为常规手套的夹层材料，使手套具有抗菌保健的性能。
实施例3
本实施例提供一种抗菌保健纤维，由一种富氢复合材料纺丝制成，其中所述富氢复合材料包括以下重量份数的物质：95份抗菌树脂，4份富氢物质，0.8份亚磷酸三苯酯热稳定剂，1.2份抗氧化剂1010和0.8份三硬脂酸甘油酯分散剂，所述抗菌树脂为吸附了抗菌金属的聚丙烯树脂，富氢物质为富氢精致钙。
上述抗菌树脂的制备方法为：将粒径为30μm的聚丙烯树脂粉末加入到阳离子浓度为2.5mol/L的硝酸银和硝酸锌的混合溶液中，在65℃的条件下超声处理50min，得分散液，控制分散液的固液比为1:5，向所述分散液中加入氢氧化钾溶液调节分散液的pH至8～10，过滤后将所得固体烘干即得所述抗菌树脂。
上述富氢精致钙的制备方法为：将珊瑚钙在无氧的氢气气氛中以300℃的温度煅烧40min得到精致钙，氢气压力为1.0MPa；将煅烧温度提高至650℃，氢气压力提高至2.5Mpa后继续煅烧40min，降至室温，研磨后即得所述富氢精致钙，将所得精致钙在无水无氧的环境中保存备用。
本实施例还提供所述抗菌保健纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：按重量份数称取原料，向所述抗菌树脂中加入富氢物质和分散剂后，在无水无氧的环境中混合均匀造粒，即得所述富氢复合材料母粒；
S2：将所述富氢复合材料母粒加入单螺杆挤出机后，加入所述热稳定剂和抗氧化剂后加热至熔融状态，搅拌30min后挤出，在300℃的温度下以1700m/min的卷绕速度进行纺丝，即得所述抗菌保健纤维。纤维中氢的释放量在800～1200ppb之间，可以透过皮肤进入人体，去除体内的自由基，清除细胞内的恶性氧并修复受损的细胞，增强人体的免疫力，具有一定的保健作用。
将所得纤维纺织成一种具有抗菌保健功能的布料，该布料可作为衣物中的一个夹层，使衣物具有抗菌保健的性能。
实施例4
本实施例提供一种抗菌保健纤维，由一种富氢复合材料纺丝制成，其中所述富氢复合材料包括以下重量份数的物质：90份抗菌树脂，3份富氢物质，0.8份硬脂酸锌热稳定剂，1份抗氧化剂1098和1份和聚乙烯吡咯烷酮分散剂，所述抗菌树脂为吸附了抗菌金属的聚酯树脂，富氢物质为富氢精致钙。
上述抗菌树脂的制备方法为：将粒径为80μm的聚酯树脂粉末加入到阳离子浓度为2.8mol/L的硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，在60℃的条件下超声处理40min，得分散液，控制分散液的固液比为1:6，向所述分散液中加入氢氧化钠溶液调节分散液的pH至8～10，过滤后将所得固体烘干即得所述抗菌树脂。
上述富氢精致钙的制备方法为：将珊瑚钙在无氧的氢气气氛中以300℃的温度煅烧30min得到精致钙，氢气压力为0.6MPa；将煅烧温度提高至500℃，氢气压力提高至1.6Mpa后继续煅烧40min，降至室温，研磨后即得所述富氢精致钙，将所得精致钙在无水无氧的环境中保存备用。
本实施例还提供上述抗菌保健纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：按重量份数称取原料，向所述抗菌树脂中加入富氢物质和分散剂后，在无水无氧的环境中混合均匀造粒，即得所述富氢复合材料母粒；
S2：将所得富氢复合材料母粒加入单螺杆挤出机后，加入热稳定剂和抗氧化剂后加热至熔融状态，搅拌25min后挤出，在260℃的温度下以1900m/min的卷绕速度进行纺丝，即得所述抗菌保健纤维。纤维中氢的释放量在800～1200ppb之间，可以透过皮肤进入人体，去除体内的自由基，清除细胞内的恶性氧并修复受损的细胞，增强人体的免疫力，具有一定的保健作用。
将所得纤维采用常规工艺与天然纤维进行混纺后得到一种复合纤维，所述复合纤维纺织成布料后，可制成一种具有抗菌保健功能的衣物。
对比例1
本对比例提供一种纤维，由复合材料纺丝制成，所述复合材料包括以下重量份数的物质：90份抗菌树脂，1份硬脂酸锌热稳定剂，1份抗氧化剂1010，1份聚乙烯吡咯烷酮分散剂，抗菌树脂和纤维的制备工艺与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种纤维，除所述富氢复合材料中所用分散剂为羟甲基纤维素外，其余原料和制备工艺与实施例1相同。
检测例：
(1)从实施例1～4，对比例1和对比例2中制得的纤维中各选取等量的25份样品，每个样品等分为5份，采用GB/T20944.3-2008振荡法分别测验不同组的纤维对5种细菌和病毒的抑制率和抗病毒性能，结果如表1所示：
表1
注：*表示与实施例1相比，P＜0.05。
根据表1中的数据可以看出，实施例1～4中所得纤维对不同细菌的抑菌率和不同病毒的抗病毒活性率均在98.50％以上，明显优于对比例1，对比例1和实施例1中所得的数据存在显著性差异。
从对比例2的标准差值来看，不同样品对各病毒和细菌的抑菌率存在较大偏差，说明各样本之间的抑菌率由较大差异，即对比例2中所得口罩中的抗菌物质分布不均匀。
(2)取实施例1～4，对比例1和对比例2中所得纤维，用洗衣液清洗20分钟，反复清洗50次后再次对5种细菌和病毒的抑制率和抗病毒性能进行测试，结果如表2所示。
表2
注：*表示与实施例1相比，P＜0.05。
对比表2与表1中的数据可知，实施例1～4制得的纤维在反复清洗50次后平均抑菌率变化＜0.5％，还能保持98％以上，可见本发明提供的纤维的抑菌性能稳定且持久，而对比例2制得的纤维在防腐清洗50次后平均抑菌率变化＞1.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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