您当前的位置:杀菌剂网综合信息 → 文章内容

纳米抗菌PET纤维的制备及性能研究

作者:纳米抗菌材料;PET纤维;抗菌性能  来源:纳米抗菌PET纤维的制备及性能研究  发布时间:2010/1/18 15:31:18
摘 要: 采用高速熔融纺丝制备纳米抗菌涤纶PET纤维。扫描电镜分析表明改性后纳米抗菌粒子在PET 中分散良好。纳米抗菌剂的加入,对纤维的结晶性能、伸长率、断裂强度等均有影响。纳米抗菌材料的添加量为5%时,纤维的断裂强度和伸长率都有较大值。在PET中添加了少量抗菌剂后,抗菌剂起了成核剂的作用,使共混体系的冷却结晶温度Tc较纯PET的Tc升高了1~5℃,但熔体的熔点Tm基本无变化。抗菌PET纤维具有良好的抗菌性(>90%)和耐洗性。
关键词: 纳米抗菌材料;PET纤维;抗菌性能
1 引 言
随着生活水平的提高,人们对身体健康和卫生保健的意识愈来愈强,各种抗菌纤维及纺织品的研究开发愈来愈受到重视。PET纤维是抗菌织物的主要原料之一。抗菌纤维的制各主要有两种方法。一种方法是在原料内添加功能粉体的功能化技术:即将具有抗菌功能的粉体与聚合物原料混合,从而在纺丝后得到具有各种功能的纤维。另一种方法是通过对纤维进行后处理,从而获得具有特殊功能的纤维。但由于PET的分子结构不具有反应性侧基,难以采用表面接枝反应技术进行抗菌整理,所以把抗菌剂制成抗菌母粒再与PET切片混合,通过共混纺丝是制取抗菌PET纤维的主要方法。
化纤行业制备抗菌涤纶纤维多为低速熔融纺丝法。其纤维由于性能与功能的限制,仅能用于一些低、中档产品的生产,应用范围受到限制。鉴于这种现状,本研究应用自制的纳米抗菌剂,采用高速熔融纺丝制备纳米抗菌纤维。从抗菌剂的改性、抗菌PET共混体系的结晶性能、纤维的抗菌性能、力学性能等方面做了较为系统的研究。
2 实验
2.1 实验材料
纳米抗菌材料,自制 ;PET切片:天津石化总厂;细菌:金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)(s.Aureus)、大肠杆菌(ATCC 8739)(E.Coil)。
2.2 抗菌PET的制备
首先将纳米抗菌剂与纯PET母粒经高速混合,制成抗菌母粒,然后将抗菌母粒与纯PET切片以不同比例混合,经熔融纺丝制得抗菌PET涤纶纤维。纺丝生产工艺参数如下: 纺丝温度为285~305℃ , 纺丝速度为3200m/min。实验以抗菌剂在抗菌纤维中的比例将抗菌纤维分别编号为0#(抗菌剂含量为0)、1#(抗菌剂含量为5%)、2#(抗菌剂含量为7%)、3#(抗菌剂含量为9%) 。
2.3 性能测试
抗菌PET纤维的力学性能按GB/T14344—1993标准测试,抗菌剂分散状态等采用JSMM 5800型扫描电镜观察。热性能用DSC分析,样品经真空干燥,以10~C/min,从30℃升温至270℃ ,恒温5min后再以l0℃/min降温,记录其降温曲线,氮气气氛保护。
抗菌率按《消毒技术规范》采用振荡烧瓶法进行测试,抗菌性能测定方法如下:(1)在250m1=角瓶中加入70ml磷酸缓冲液, 高压蒸汽灭菌备用(压力为9.8xl0 Pa,温度为121℃,时间为30min);(2)于上述三角瓶中,加入待测抗菌样品及细菌菌液,使细菌的浓度在(1~5)x 10 的范围内:(3)对照样不加抗菌剂,其它步骤与待测样相同;(4)将上述三角瓶固定于振荡摇床上,以250r/min的速度,37℃恒温振荡lh后,取lml三角瓶内的试样加入直径为9cm的无菌培养皿中,再加入15ml融化后冷却至45℃的琼脂培养基,迅速轻轻摇动混匀,平放于台上;(5)待琼脂培养基凝固后,翻转培养皿,使底向上,置37~C恒温箱内培养48h后,观察菌落数(即剩余的活菌数量),计算抗菌率。
抑菌率表示公式为:抑菌率(%)= (x—y)/x x100%。式中,x为振荡前瓶中的菌落数,y为振荡后瓶中的菌落数。
按照以上方法,每个待测样样品及对照样都重复测定3次,取3次实验的平均值。
3 结果与讨论
3.1 纳米抗菌剂在抗菌PET纤维中的分散
抗菌纤维所用的抗菌剂除了必须满足纤维的抗菌效果要求外,还必须在基体中有良好的分散性,以保证纤维熔融纺丝的可纺性和力学性能的要求。实验采用抗菌剂为纳米粒子,具有很高的表面自由能,非常容易团聚,并且为无机物,与有机聚合物基体很难结合。因此若使用未改性的纳米抗菌剂填充到聚合物中,由于不能将其均匀地分散到基体中,易造成界面缺陷,会导致材料力学性能下降。而经过改性的纳米抗菌微粒,由于降低了其表面能,部分削弱了粒子的自聚倾向,使粒子容易分散到基体中。实验通过SEM照片观察了纳米抗菌微粒在抗菌PET中的分散,未经改性的纳米抗菌剂在PET中分散的SEM照片,改性后的纳米抗菌剂在PET中分散的SEM照片可以看出,改性前纳米抗菌微粒以较大的团聚体形式存在,且与基体的结合处存在间隙,而改性后纳米抗菌剂由于外部包覆了一层有机物质,在基体中的分散性提高,无大的团聚体,并且与基体的结合界面良好。
3.2 纳米抗菌PET纤维的结晶性能
抗菌剂含量分别为O%、5%、7%、9%的样品的DSC分析结果可见,在PET中添加了少量抗菌剂后,共混体
系的熔点Tm基本无变化,但熔体的冷却结晶温度Tc较纯PET的Tc升高了1~5℃ 。这是因为抗菌剂的加入起了成核剂的作用。促进了结晶的形成,在DSC曲线上表现为Tc增高,即共混体系在加工冷却过程中比纯PET能在较高温度下结晶。
3-3 纳米抗菌PET纤维的力学性能
纤维的力学性能是决定纤维纺织后加工性能和服用性能的重要指标之一。实验对添加不同含量改性纳米抗菌剂和添加5%未改性纳米抗菌剂的PET纤维的力学性能进行了测试,断裂强度和断裂伸长率测试结果可见,纳米抗菌剂的添加对抗菌PET纤维的断裂强度有一定影响,其影响大小与纳米抗菌剂是否改性和抗菌剂加入量的多少有关。
添加未改性的纳米抗菌剂5%时,纤维的断裂强度下降很大,这是由于二者的相容性差,界面结合处有空隙。而改性后纳米抗菌剂含量为5%时,与基体的界面较少,且界面结合好,纳米抗菌PET纤维的断裂强度较纯PET纤维变化不大,而断裂伸长率有所提高。改性纳米抗菌剂的加入量继续增加,则纤维的断裂强度和伸长率都减少。这是因为当抗菌剂的量增大,纳米微粒易于团聚,同时无机抗菌剂是刚性粒子,在抗菌PET纤维中易引起应力集中,导致强度降低。所以在保证抗菌性能的条件下,抗菌剂的量不宜太大, 以5%为最佳,此时抗菌剂对断裂强度影响不大,对延伸率有一定程度的提高。
3.4 抗菌纤维的抗菌性能
对抗菌PET纤维的抗菌性能测试的结果中可以看出抗菌剂的含量对抗菌率的影响较小,都满足抗菌性能的要求。《消毒技术规范》中表明,抗菌加工制品与非抗菌加工制品的抑菌率之差>26%,则认为被测样品具有抗菌性。从试验结果看,实验制备的抗菌PET纤维远远超过此要求。据此,可以认为实验制备的抗菌纤维的抗菌性能较好。
纳米抗菌剂浓度为5%的纳米抗菌PET纤维的耐洗涤性测试结果。洗涤条件:将抗菌PET纤维放入浓度为0.1%的洗衣粉溶液中(纤维与水的比例1:1000),常温状态下洗涤,洗涤时间为5min,洗后用清水漂洗干净,然后进行抗菌性能测试。
对两种测试菌,抗菌剂浓度为5%的抗菌纤维的抑菌率在洗涤3O次后仍达89%以上,表明采用共混纺丝法制取的抗菌纤维的耐洗涤效果良好。这是由于采用共混方法纺丝,抗菌活性组分被均匀分散在纤维的内部,随着纤维的磨损,内部的抗菌成分向外扩散,使抗菌性能得以补充,周而复始,使之具有持久性抗菌功能。
4 结论
在纳米抗菌PET 纤维中,经表面处理的纳米抗菌粒子可在基体中得到较均匀的分散。在PET 中添加了少量抗菌剂后,共混体系的熔点Tm基本无变化,但熔体的冷却结晶温度Tc较纯PET的Tc升高了1~5"C。在保证抗菌性能的条件下,抗菌剂的量不宜太大, 以5%为最佳(此时抗菌率在90%以上),此时抗菌剂对断裂强度影响不大,延伸率有一定程度的提高。实验制备的抗菌纤维的抗菌性能较好,且在抗菌剂浓度为5%抗菌纤维的抑菌率在洗涤3O次后,其抗菌率仍接近90%,表明采用共混纺丝法制取的抗菌纤维的耐洗涤效果良好。

济南多吉利工贸有限公司
百宜系列杀菌剂、防腐剂、防霉剂、消毒剂、抗菌剂
联系人:宋先生 电话13305313047
文章评论 (评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!)

用户名: 查看更多评论

分 值:100分 85分 70分 55分 40分 25分 10分 0分

内 容:

         (注“”为必填内容。)