本發(fā)明具體涉及一種銅抗菌聚酰胺6母粒及其制備方法與應(yīng)用，屬于功能性纖維材料。

背景技術(shù)：

1、聚酰胺6纖維又稱錦綸6，俗稱尼龍6。聚酰胺6纖維具有良好的綜合性能，耐磨性極其優(yōu)秀，產(chǎn)品用途十分廣泛。具備抗菌性能的聚酰胺6纖維的需求日益提升。研究發(fā)現(xiàn)：單質(zhì)銅及其化合物是優(yōu)良的抗菌劑。銅系抗菌劑對細(xì)菌、真菌的抗菌效果以及抗病毒活性率均較為理想，抗菌廣譜性優(yōu)越；同時(shí)銅是一種維持人體生命活動(dòng)的重要微量元素，具有對人體安全性好和環(huán)境友好等特點(diǎn)。因此，經(jīng)銅系抗菌劑改性的聚酰胺6纖維具有廣闊的發(fā)展前景。

2、銅系抗菌劑可分為納米銅、氧化亞銅、氧化銅和銅鹽，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。中國專利cn118087070a公開了一種低濃度高分散納米銅抗菌聚酰胺纖維的制備方法，該方法通過己內(nèi)酰胺在水熱作用下的開環(huán)反應(yīng)將氧化銅顆粒還原成納米銅粒子得到改性銅納米粒子，再進(jìn)一步利用扭轉(zhuǎn)層疊擠出技術(shù)制備得到納米銅抗菌聚酰胺母粒，而后得到的納米銅抗菌聚酰胺母粒經(jīng)稀釋并紡絲得到具有抗菌功能的納米銅抗菌聚酰胺纖維，但是該發(fā)明中的改性銅納米粒子未經(jīng)抗氧化處理，存在易氧化變色問題。中國專利cn105332083a提供了一種低濃度高分散納米銅抗菌聚酰胺纖維的制備方法，該方法將氧化銅與介孔磷酸鋯載體相結(jié)合，再進(jìn)一步與聚酰胺經(jīng)熔融紡絲制成介孔磷酸鋯負(fù)載氧化銅抗菌聚酰胺纖維，該纖維具有一定抗菌性，但是該發(fā)明中使用的介孔磷酸鋯載體導(dǎo)致其可紡性較差，且在紡絲過程中容易對噴絲口造成損害。中國專利cn1775859a公開了一種抗菌聚酰胺母粒、纖維的制備方法，該抗菌母粒由聚酰胺切片載體和功能粉體構(gòu)成，其中功能粉體為納米二氧化鈦載銅離子抗菌劑，該方法雖然實(shí)現(xiàn)了一定抗菌效果，但也面臨著無機(jī)抗菌材料與纖維材料的相容性較差，進(jìn)而導(dǎo)致纖維材料抗菌性和強(qiáng)度下降的問題。

3、總之，目前無機(jī)銅系抗菌劑在纖維應(yīng)用中面臨著三大難題亟須解決。一是納米粉體團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，與高分子基體材料相容性差，難以均勻分散；二是銅易氧化變色，導(dǎo)致纖維顏色穩(wěn)定性差、均勻性差；三是熔體的可紡性隨抗菌劑的引入而下降，因此開發(fā)一種兼有良好的抗菌性、可紡絲性和抗氧化性能的聚酰胺6母粒及其紡絲工藝具有極高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種銅抗菌聚酰胺6母粒及其制備方法，制得的銅抗菌聚酰胺6母粒具有良好的抗菌性、可紡絲性和抗氧化性；并且在此基礎(chǔ)上，將銅抗菌聚酰胺6母粒應(yīng)用于銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲的生產(chǎn)工藝，具有良好的紡絲性能，對紡絲設(shè)備損耗小。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種銅抗菌聚酰胺6母粒，按照重量份數(shù)計(jì)，所述的銅抗菌聚酰胺6母粒包括以下組分：聚酰胺6切片70～90份，納米氧化亞銅粉末10～30份，分散劑粉末1～3份；所述納米氧化亞銅粉末平均粒徑在350nm～1μm，納米氧化亞銅粉末中氧化亞銅含量達(dá)到99％以上，納米氧化亞銅粉末表面形貌為球形或類球形，比表面積在8m2/g以上。

4、優(yōu)選的，所述的聚酰胺6切片相對粘度在2.46～2.47之間，含水量在400～600ppm之間。

5、所述的分散劑為硬脂酸、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、微晶石蠟中一種或兩種。

6、優(yōu)選的，所述納米氧化亞銅粉末為經(jīng)過苯并三氮唑改性的納米氧化亞銅粉末。

7、本發(fā)明還提供上述銅抗菌聚酰胺6母粒的制備方法，包括如下步驟：

8、s1、制備改性納米氧化亞銅粉末：將納米氧化亞銅粉末與苯并三氮唑在乙醇和水的混合液中混合，其中苯并三氮唑的劑量為納米氧化亞銅粉末含量的40％～60％；二者在超聲波分散儀中分散后，加熱攪拌充分反應(yīng)，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心，再用乙醇和水的混合液洗滌多次，去除未反應(yīng)的苯并三氮唑表面改性劑，得到改性納米氧化亞銅粉末；

9、s2、銅抗菌聚酰胺6母粒的制備：將70～90份聚酰胺6切片、10～30份納米氧化亞銅粉末和1～3份分散劑粉末經(jīng)加料機(jī)加料后，加入的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融塑化、螺桿傳輸與剪切、水冷切粒、振動(dòng)篩選和干燥制備得到銅抗菌聚酰胺6母粒。

10、優(yōu)選的，步驟s2中熔融塑化階段雙螺桿擠出機(jī)的第一段溫區(qū)為220～230℃，第二段溫區(qū)為230～240℃，第三段溫區(qū)為230～240℃，第四、五和六段溫區(qū)為200～220℃，第七段溫區(qū)為190～200℃，第八段溫區(qū)為180～190℃，第九段溫區(qū)為180～190℃，機(jī)頭溫區(qū)為230～240℃。

11、本發(fā)明將上述銅抗菌聚酰胺6母粒或根據(jù)上述制備方法制得的銅抗菌聚酰胺6母粒應(yīng)用于銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲的生產(chǎn)。

12、本發(fā)明還提供一種銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

13、將聚酰胺6切片和上述的銅抗菌聚酰胺6母粒經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融后得到熔體，熔體進(jìn)入紡絲箱后，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入紡絲組件，熔體經(jīng)紡絲組件的過濾材料過濾后進(jìn)入噴絲板的噴絲孔并在噴絲孔中形成單絲細(xì)流，單絲經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻、集束上油、牽伸卷繞成型，制備得到銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲。

14、優(yōu)選的，加入的所述的銅抗菌聚酰胺6母粒占聚酰胺6切片質(zhì)量的3％～6％。

15、優(yōu)選的，螺桿擠出機(jī)一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)的溫度為250～275℃，聯(lián)苯爐溫度為260～265℃。

16、優(yōu)選的，所述計(jì)量泵規(guī)格為2.4·12cc/rev，所述紡絲組件的過濾材料主要包括金屬砂和過濾網(wǎng)；所述的金屬砂按35/45目和20/35目規(guī)格1:1進(jìn)行配比，過濾網(wǎng)規(guī)格為30μ。

17、區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

18、1、本發(fā)明提供的銅抗菌聚酰胺6母粒中采用經(jīng)過苯并三氮唑改性的納米氧化亞銅粉末作為抗菌劑，改性的納米氧化亞銅粉末抗菌劑形貌呈現(xiàn)球形或類球形，填充時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，表面能小，顆粒之間不容易粘連，觸變性好，同時(shí)，摩擦系數(shù)小，對設(shè)備磨損小。

19、2、本發(fā)明中采用苯并三氮唑改性納米氧化亞銅粉末，苯并三氮唑?qū)儆谟袡C(jī)雜環(huán)類化合物，可在納米氧化亞銅粉末表面進(jìn)行吸附絡(luò)合，形成致密的抗氧化膜，抗氧化膜的形成解決了銅抗菌聚酰胺6母粒在用于制備銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲紡絲過程中的氧化問題。

20、3、本發(fā)明提供的銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲生產(chǎn)工藝中采用銅抗菌聚酰胺6母粒，制得的銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲具有較好的抗氧化性能、抗菌性能；與以往的技術(shù)相比，銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲生產(chǎn)工藝中所應(yīng)用的紡絲熔融溫度較以往技術(shù)高10～15℃，紡絲過濾材料由按1:1配置的35/45目和20/35目規(guī)格的金屬砂和30μ規(guī)格的過濾網(wǎng)組成，上述改進(jìn)可有效提升熔體的流動(dòng)性，減少銅粒子在紡絲組件中的殘留，進(jìn)一步延長了紡絲組件的壽命；工藝的可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

21、4、本發(fā)明采用的分散劑為硬脂酸、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、微晶石蠟中的一種或二種；與以往的技術(shù)相比，所使用的分散劑對納米氧化亞銅具有良好的包覆性，抑制了納米氧化亞銅粉末的團(tuán)聚，改善了銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲的可紡性；與其他分散劑相比，由硬脂酸分散劑制得的銅抗菌聚酰胺6預(yù)取向絲的可紡性最優(yōu)，這得益于硬脂酸分散劑的羧酸基團(tuán)與聚酰胺6分子的羧酸和酰胺官能團(tuán)之間的極性相互作用，硬脂酸分散劑在聚酰胺6基體中實(shí)現(xiàn)了有效分散和溶解；部分硬脂酸分子位于聚酰胺6基體和納米氧化亞銅界面之外，這使得納米氧化亞銅與聚酰胺6基體之間具有較強(qiáng)的界面相互作用力，改善了納米氧化亞銅粉末在紡絲熔融過程中的剝離和分散，減少了生產(chǎn)工藝中大顆粒銅粒子在紡絲組件中的殘留，進(jìn)一步延長了紡絲組件的壽命。