一种壳聚糖/稀土复合抗菌纤维的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纤维的制造技术领域，特别是功能纤维的生产方法。
【背景技术】
[0002]传统的抗菌织物是将单一成分的抗菌材料通过涂层法制成，织物手感、服用性能、耐洗涤性能及发光效果差，而且生产及使用过程中对环境的污染严重。因此，研制复合型纤维是纺织工业中的一项重要课题。
[0003]壳聚糖是一种广谱抗菌天然高分子材料，是由于壳聚糖分子链上含有大量的氨基和羟基，对真菌(如金黄色葡萄球菌，大肠肝菌，白色念珠菌)具有抑良好的抑制作用，虽然近年来单一成分的壳聚糖纤维已有研宄与应用，但是，壳聚糖在中性或者碱性环境中其抗菌性能被大大降低。
[0004]稀土离子具有较小的离子半径、较高的电荷及离子势，使其具备了独特的结构和理化性质，近来发现稀土具有良好的抗菌、凝血、消炎，抗癌的功效。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种服用性能好、耐洗的复合抗菌纤维的制造方法。
[0006]本发明技术方案是:先将壳聚糖和甲酸混合形成壳聚糖的甲酸溶液，然后将稀土、壳聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合进行静电纺丝，得到含有稀土成分的复合抗菌纤维。
[0007]为了将壳聚糖粉末进行溶解，本发明先将壳聚糖和甲酸混合形成壳聚糖的甲酸溶液。因为PVA呈粉末状态，需要在一定的高温下才能完全溶解，但是壳聚糖与稀土的甲酸溶液不但在高温时会挥发严重，而且会大大降低壳聚糖的活性。为了保证PVA在高温时溶解完全也不会破坏壳聚糖的活性，所以需要分开进行溶解。然后将稀土、壳聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合进行静电纺丝，得到含有稀土成分的复合抗菌纤维。
[0008]本发明将壳聚糖、稀土两种材料与PVA混合进行静电纺丝，其中的壳聚糖对水中多种有害物质具有很好的吸附作用，稀土可与壳聚糖分子中的羟基、氨基等活性基团反应，产品不但可以克服壳聚糖、稀土、PVA单一相的不足，还可以使其兼具无机材料热稳定性和有机材料的多功能性的优点，使壳聚糖/稀土复合抗菌材料不但在性能上突破了单一壳聚糖的缺陷，而且降低了壳聚糖的使用量，在提高抗菌性能的同时还降低了使用成本。
[0009]采有以上方法制成的纤维对金黄色葡萄球菌和大肠肝菌都表现出良好的抗菌、抑菌效果，还能对其他一些真菌起到良好的抑制作用。而本发明制造的复合抗菌纤维与普通PVA纤维不同，主要有以下几种特性:①纤维的表面有许多大小不一的孔隙，纤维的比表面积明显变大。②纤维的表面出现许多裂纹，且裂纹形状各异。③纤维表面还出现大量大小不等的突起，这些突起是分布在纤维中功能性粒子。以大肠菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱，得知该纤维具有良好的杀菌性能。
[0010]本发明所述壳聚糖和甲酸的混合质量比为20:3.5。对壳聚糖进行静电纺丝时既要保证壳聚糖完全溶解同时能够维持一定的粘度范围，粘度过小或过大都会导致纺丝断裂或不出丝的情况发生，在上述质量比的条件下壳聚糖成丝条干均匀，纺丝效果好。
[0011]本发明所述PVA的水溶液中PVA和壳聚糖的甲酸溶液的壳聚糖与稀土的混合质量比为30:20:0.5?I。壳聚糖与稀土在此混合比条件下可以达到最佳螯合效果。
[0012]另外，将蒸馏水与PVA混合，经搅拌至PVA溶胀后，再于80±2°C条件下磁力搅拌均匀，再经冷却消泡后形成PVA的水溶液。PVA首先要进行溶胀，然后不断升高温度进行溶解，温度升高过快会造成PVA的夹生现象，无法完全溶解，纺丝时会堵塞针头。如果制成的PVA的水溶液不进行消泡处理，则会造成纺丝不连续，每到气泡处有时会产生大颗液滴，难以纺丝。
【附图说明】
[0013]图1为以PVA为主的纤维的表面形态图。
[0014]图2为实施例1制得的纤维的表面形态图。
[0015]图3为实施例2制得的纤维的表面形态图。
[0016]图4为实施例3制得的纤维的表面形态图。
[0017]图5为实施例4制得的纤维的表面形态图。
[0018]图6为实施例5制得的纤维的表面形态图。
【具体实施方式】
[0019]以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，其目的是为更好理解本发明的内容。因此，所举的例子并不影响本发明的保护范围:
实施例一:
1、备料:分别称取壳聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.5kg、甲酸3.5kg、蒸馏水300kg。
[0020]2、将蒸馏水与PVA混合，经搅拌至PVA溶胀后，再于80 ± 2 °C条件下磁力搅拌均匀，再经冷却消泡后形成PVA的水溶液，待用。
[0021]3、将壳聚糖和甲酸混合形成壳聚糖的甲酸溶液，待用。
[0022]4、将稀土、壳聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合形成静电纺丝液，在18KV电压和喷丝孔到屏的距离为15cm的条件下进行静电纺丝。
[0023]采用滚轴式接收器牵伸、卷绕得到稀土改性壳聚糖功能性纤维，取得的复合纤维的表面形态如图2所示。
[0024]将图2与图1 (以PVA为主的纤维的表面形态图)相比，可见加入壳聚糖与稀土的PVA纤维表面呈现颗粒状的结构，表面粗糙。
[0025]5、抗菌试验:
以大肠肝菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，根据《消毒技术规范2006》中对抑菌作用的判断:抑菌圈直径大于20mm表示具有强抑菌效果，抑菌圈在1mm?20mm为中等抑菌，抑菌圈小于1mm为弱抑菌，判定纳米复合物有较好的抑菌效果。通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱，抑菌直径为14mm,壳聚糖复合纤维对大肠杆菌属于中等抑菌。
[0026]实施例二:
1、备料:分别称取壳聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.6kg、甲酸3.5kg、蒸馏水300kg。
[0027]以上例步骤2、3、4同样的方法操作，取得复合纤维，其表面形态如图3所示。
[0028]将图3与图1相比，可见表面更加粗糙，有效粒子分布均匀。
[0029]2、抗菌试验:
以金黄色葡萄球菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱，抑菌直径为22_，壳聚糖复合纤维对大肠杆菌抑菌效果明显。
[0030]实施例三:
1、备料:分别称取壳聚糖20kg，PVA30kg、稀土 0.7kg、甲酸3.5kg、蒸馏水300kg。
[0031]以上例步骤2、3、4同样的方法操作，取得复合纤维，其表面形态如图4所示。
[0032]将图4与图1相比，可见纺丝过程中有液滴生成，纺丝效果下降。
[0033]2、抗菌试验:
以白色念珠菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱。抑菌直径为13mm，属于中等抑菌。
[0034]实施例四:
1、备料:分别称取壳聚糖20kg，PVA25kg、稀土 0.6kg、甲酸3.5kg、蒸馏水250kg。
[0035]以上例步骤2、3、4同样的方法操作，取得复合纤维，其表面形态如图5所示。
[0036]将图5与图1相比，可见纤维中有大量液滴生成，纺丝效果明显下降。
[0037]2、抗菌试验:
以大肠肝菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱。抑菌直径为10mm，属于中等抑菌。
[0038]实施例五:
1、备料:分别称取壳聚糖20kg，PVA26kg、稀土 0.5kg、甲酸3.5kg、蒸馏水260kg。
[0039]以上例步骤2、3、4同样的方法操作，取得复合纤维，其表面形态如图4所示。
[0040]将图6与图1相比，可见难以形成纤维，所得到的为大量粘连的液滴。
[0041]2、抗菌试验:
以大肠肝菌为测试细菌，采用一边培养一边抑制细菌生长的方式测试样品的杀菌性能，通过比较抑菌圈直径的大小比较样品杀菌性能的强弱。抑菌直径为8_，壳聚糖复合纤维对大肠杆菌抑菌效果较差。
[0042]由以上各例可见:通过变换稀土、壳聚糖、PVA、甲酸的百分含量，可以得到不同性能的具有显著抗菌功能的纤维，利用本发明制成的纤维可广泛应用于服装、袜子、家纺产品、医用制品等领域，生产过程绿色、环保无污染。
【主权项】
1.一种壳聚糖/稀土复合抗菌纤维的制造方法，其特征在于先将壳聚糖和甲酸混合形成壳聚糖的甲酸溶液，然后将稀土、壳聚糖的甲酸溶液和PVA的水溶液混合进行静电纺丝，得到含有稀土成分的复合抗菌纤维。
2.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于所述壳聚糖和甲酸的混合质量比为20:3.5ο
3.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于所述PVA的水溶液中PVA和壳聚糖的甲酸溶液的壳聚糖与稀土的混合质量比为30:20:0.5?I。
4.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于将蒸馏水与PVA混合，经搅拌至PVA溶胀后，再于80±2°C条件下磁力搅拌均匀，再经冷却消泡后形成PVA的水溶液。
【专利摘要】一种壳聚糖/稀土复合抗菌纤维的制造方法，涉及功能纤维的生产技术领域，本发明将壳聚糖、稀土两种材料与PVA混合进行静电纺丝，其中的壳聚糖对水中多种有害物质具有很好的吸附作用，稀土可与壳聚糖分子中的羟基、氨基等活性基团反应，产品不但可以克服壳聚糖、稀土、PVA单一相的不足，还可以使其兼具无机材料热稳定性和有机材料的多功能性的优点，使壳聚糖/稀土复合抗菌材料不但在性能上突破了单一壳聚糖的缺陷，而且降低了壳聚糖的使用量，在提高抗菌性能的同时还降低了使用成本。
【IPC分类】D01F8-18, D01D1-02, D01F1-10, D01F8-10, D01D5-00
【公开号】CN104726962
【申请号】CN201510154163
【发明人】张超, 朱军, 王芳芳, 丁振中, 张晓娟, 季涛, 余天石, 柳志强, 史劲松, 孙达峰, 方祥, 陈磊, 金晶
【申请人】扬州日兴生物科技股份有限公司, 南通大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月2日