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抗菌防臭腈纶的研制

作者:抗菌防臭;腈纶;研制  来源:抗菌防臭腈纶的研制  发布时间:2010/1/22 10:05:15
摘要: 采用自制的抗菌防臭添加剂,通过纺前在线注入方式,使抗菌防臭添加剂与腈纶纺丝原液在纺前实现充分混合。试验结果表明,抗菌防臭添加剂的加入对纺丝过程无不利影响。抗菌性能测试表明:由在小试和中试纺丝试验基础上进行的工业化生产所得到的抗菌防臭腈纶及其混纺织物的抗菌性能非常优良,具有广谱抗菌性能,不仅对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌有良好的抗菌作用,而且对真菌也有较好的抑制作用。
关键词: 抗菌防臭;腈纶;研制
近年来,服装的舒适性和保健功能越来越引起人们的关注,抗菌纤维的研究也日益受到重视。抗菌纤维织物能够杀死细菌或抑制其繁殖生长,具有抗菌防臭功能。大部分抗菌纺织品是以后整理方法获得的,无法获得耐久的抗菌防臭性能,因此近年来具有永久性抗菌效果的抗菌纤维的发展十分迅速。
目前较为成熟且已实现工业化生产的抗菌纤维有两大类:一类是以日本各大化纤企业开发的含纳米级含银沸石抗菌材料的合成纤维为代表的无机抗菌系抗菌纤维,对人体安全无害、耐久性好,但抗菌效率在70% 一80%,不利于混纺产品的开发,而且抗菌谱不广,对抗真菌的效果也不理想;第二类是由有机抗菌剂通过共混方式添加制备的抗菌纤维,以Acordis公司的Amicor AB纤维最为著名。
中国石化上海石油化工股份有限公司腈纶事业部(以下简称腈纶事业部)从1999年起就从事抗菌防臭腈纶的开发和生产,采用自制的专用抗菌防臭添加剂,先后进行了小试、中试和工业化试验,已开发成功了抗菌防臭腈纶。这种纤维系通过纺前在线注入的方式,使抗菌防臭添加剂与腈纶纺丝原液在纺前就实现充分的混合,使纺得的抗菌防臭腈纶具有良好、耐久的抗菌防臭性能,而且这种工艺不改变纺丝工艺条件,工艺简单、灵活和经济。
除了质地柔软、无刺激性外,抗菌防臭腈纶不但能广泛用于与其他天然或人造纤维混纺,而且还具有更好的染色性能,可以达到更高的颜色深度、更鲜艳的色彩。
通过与棉、羊毛或是黏胶、尼龙、天丝和涤纶等纤维的混纺,抗菌防臭腈纶可使这些纤维获得更加良好的应用性能。
1 抗菌防臭腈纶的开发
腈纶事业部中试装置具备开发各种腈纶新产品的能力,利用该中试装置两步法的NaSCN湿法纺丝生产线,采用抗菌防臭添加剂在线注入与原液实现在线共混的方法开发抗菌防臭腈纶,产品性能与Amicor AB相近。通过高剪切泵按比例定量将抗菌防臭添加剂加入到纺丝原液中生产抗菌防臭腈纶。通过试验,找出了适用于抗菌防臭腈纶生产的工艺条件,为工业化生产提供了必要的数据。
1.1 抗菌防臭添加剂的选择
抗菌防臭纤维开发的关键技术在于抗菌防臭添加剂的配制。
在选择和配制抗菌防臭添加剂时,应坚持如下的原则:
(1)无毒或低毒;
(2)具有高效抗菌性能和广谱抗菌效果;
(3)与腈纶聚合体之间的相溶性好,以便较长时间保留在纤维中;
(4)具有良好的化学稳定性好,不与纤维大分子及纤维、织物在处理或洗涤时采用的各种助剂发生反应。
采用的是符合上述原则的高效有机抗菌剂,采用独特的工艺制成易于泵送的抗菌防臭添加剂。试验证明,该抗菌防臭添加剂与腈纶纺丝原液的相容性良好,在纺丝过程中不堵塞滤器和喷头,具有良好的可纺性。
1.2 原料准备
纺丝原液是用工业化腈纶装置生产的聚合体溶解后生产出的原液,原液指标达到工艺要求。抗菌防臭添加剂系自制。
1.3 抗菌防臭添加剂加入量及其他条件的确定试验品种是生产1.67 dtex腈纶。为保证纤维的强度和抗菌性能,抗菌防臭添加剂的加入量设定为3% (质量分数),加入速率为(46±1.5)L/h。纺丝工艺与后处理工艺均与常规腈纶相同。
2 试验
2.1 T艺流程
工业化试验采用了NaSCN二步法湿法纺丝工艺技术路线。
在生产抗菌防臭腈纶之前,首先进行在线柱塞泵及其管线的安装。柱塞泵的最大流量为2.5L/min;最大压力为2.5 MPa。对安装好的柱塞泵及其管线进行了清洗和流量标定,同时在管线中加入消光剂进行了冲洗。
2.2 工艺条件的确定
工业化试验是在小试和中试成功基础上进行的,纺丝工艺条件与常规纤维相同。抗菌防臭添加剂的添加量定为3.0%(相对于聚合体的质量分数)。
2.3 试验过程
在不停车的情况下,抗菌防臭添加剂由柱塞泵经流量计进入高速混合机,与纺丝原液均匀共混后切入系统。抗菌防臭添加剂切入系统后,对烛形滤器无影响,喷头压力不变,可纺性良好。
3 分析测试
3.1 常规分析项目
测定纤维的主要物理机械性能。
3.2 抗菌纤维及其织物的抗菌性能按照纺织品的抗菌性能评价标准AATCC100—1999或AATCC 100—2004以及纺织品的抗菌性能试验方法JIS L 1902:2002检测抗菌防臭腈纶或混纺织物的抗菌性能。
4 试验结果及讨论
4.1 抗菌防臭添加剂的加入量
在工业化试验过程中,抗菌防臭添加剂按其与原液总含固量的质量比加入。抗菌防臭添加剂添加量过高,直接影响纤维成本;抗菌防臭添加剂添加量过低,纤维达不到抗菌性能要求。只有当纤维中的抗菌防臭添加剂达到一定量后,抗菌防臭添加剂才能在纤维内部均匀分布,并在纤维表层及表层以下达到足够的量,才能达到良好的抗菌效果。
经过小试和中试的纺丝试验,当抗菌防臭添加剂的加入量为3%(对纤维的质量分数)时,所制备的抗菌防臭腈纶纤维的抗菌性能优良。低于3%的加入量时,制备的抗菌防臭腈纶纤维在与棉纤维等混纺织物的抗菌性能以及抗菌防臭腈纶的耐洗涤性能等方面均较差。而超过3% 的添加量后,除了造成纺丝过程比较困难之外,还会造成抗菌防臭添加剂的浪费,增加抗菌防臭腈纶的生产成本。
4.2 纤维的主要物理机械性能
添加抗菌防臭添加剂以后,除成品纤维的含油率偏高外,其他物理机械性能基本不受影响。含油率偏高是由于抗菌防臭添加剂在纤维表面上的分布对油剂的更多吸附所造成的。
在纺丝过程中,水洗阶段产生较多泡沫,但对成品纤维的质量没有影响,可采用添加消泡剂的方法加以解决。加入消泡剂后,泡沫高度不再增加。同时可以考虑在今后生产时,在抗菌防臭添加剂槽中添加消泡剂。
4.3 纤维的抗菌性能评估
工业化生产的抗菌防臭腈纶送SGS(通标标准上海有限公司)测试,按照AATCC 100—1999或AATCC 100—2004以及JIS L 1902:2002两种抗菌性能测试标准进行检测,以革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌、肺炎杆菌、大肠埃希氏菌)以及真菌(白假丝酵母菌)为试验菌株,测定抗菌防臭腈纶的抗菌性能。抗菌防臭腈纶纤维的抗菌性能测试采用JISL 1902:2002测试;抗菌防臭腈纶和棉纤维的混纺织物的抗菌性能测试按照AATCC 100—2004进行检测。
从上述的测试结果看,由在小试和中试纺丝试验基础上进行的工业化生产所得到的抗菌防臭腈纶及其混纺织物的抗菌性能非常优良,纤维具有广谱抗菌性能,不仅对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌有良好的抗菌性,而且对真菌也有较好的抑制作用。
5 纤维的后加工应用
抗菌防臭腈纶用途广泛,具有以下用途:
(1)所有床上用品、床垫等用品。加入抗菌防臭腈纶纤维能赋予床上用品抗过敏性能和清新
的舒适感。
(2)婴儿服及其床上用品。婴儿在出生6个月后先天免疫系统减弱,所以他们在这一时期极易产生过敏反应,甚至威胁到生命。而抗菌防臭腈纶能在这一关键时期保护婴儿免于受到以空气为传播媒介的过敏症的感染。
(3)地毯。抗菌防臭腈纶能使羊毛混纺地毯具有抗过敏的特性。
(4)毛巾。抗菌防臭腈纶不仅能保护家用或公用毛巾免于受到细菌感染,还能保持擦手毛巾或浴巾原有的吸水性和舒适性。
(5)服装。抗菌防臭腈纶使服装本身具有抗菌除臭功能。当将抗菌防臭腈纶织人T恤衫或其他针纺产品,特别对于季节性运动装,如滑雪服、滑水服、紧身服和运动内衣,抗菌防臭腈纶通过防止在使用和洗涤过程中的细菌所引起的体臭,使衣物保持清新。
(6)鞋袜。抗菌防臭腈纶能有效防止因穿着运动鞋或跑鞋而引起的脚臭。此外,它还能保护足部免于受到脚气真菌的感染。
(7)医疗卫生用品及制服。不论用作床单、窗帘、医务人员制服还是食品加工布料,抗菌防臭腈纶都能有效抑制有害微生物在织物中的繁殖,从而降低传染率并保持卫生。
6 结论
(1)从抗菌防臭腈纶的质量指标来看,除含油率稍高之外,均与常规产品相差不大,这说明抗菌防臭添加剂对腈纶纤维的物理机械性能基本没影响。
(2)抗菌防臭添加剂在纺丝过程中对喷头及滤器使用周期基本无影响。
(3)工业化生产的抗菌防臭腈纶具有优异的抗菌性能,不同混纺比的与棉的混纺织物也具有良好的抗菌性能。

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