CN116005443A - 一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法及制得的面料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法及制得的面料，由聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织后，经电子束辐照接枝改性后得到成品舒适性抗菌防护服面料。使用不同特性粘度的PLA原料经双组份熔融纺丝和加弹后的聚乳酸弹性纤维，和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织，再将织物经带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性制备。该方法解决现有防护服面料生产工艺中，功能性（如抗菌性、耐磨性等）与穿着舒适性难以同时实现的问题。并且使用本发明制得的舒适性抗菌防护服面料，在兼具持久抗菌性和柔软手感的同时，耐磨性和接触凉感较高。利用电子束辐照接枝改性技术，解决了常规抗菌洗涤后效果差以及常规辐照接枝需要引入引发剂等可能有毒物质的问题。

Description

一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法及制得的面料

技术领域

本发明属于防护服面料领域，具体涉及一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法及制得的面料。

背景技术

防护服是指防御物理、化学和生物等外界因素伤害，保护人体的工作服，除满足高强度高耐磨等穿用要求之外，常因防护目的、防护原理不同而有差异。种类包括消防护服、工业用防护服、医用防护服、军用防护服和特殊人群使用防护服。近年来随着疫情反复，医护人员对防护服的使用要求逐渐提高，对抗菌性、耐磨性以及使用舒适性提出了更高的要求。

常规提高抗菌性的途经为内置金属离子面料、后处理表面涂层等工艺。单纯的金属离子添加，容易析出，抗菌效果持久性较差；后处理表面涂层工艺影响面料的穿着舒适性。

中国专利 CN115214204A公开了一种一种抗菌医用防护服面料及其制备方法，利用抗菌涂层工艺获得抗菌防护服，该方法为了抗菌持久性，增加了防水防油涂层，工艺复杂，且影响穿着舒适性。

中国专利CN216723211U公开了一种一种透气防感染防护服，利用纳米银离子涂层+抗菌纤维复合的形式提高抗菌效果，该方法虽然提高了整体的抗菌效果，但是影响穿着舒适性。

随着技术的发展，近年来有利用辐照接枝改性的方式，增强纤维的功能性。中国专利CN103952908A公开了一种抗病毒、抗菌纤维及其制备方法和用途。该方法使用阳离子功能基团的单体，利用紫外光辐照或者γ射线辐照技术进行纤维表面改性，获得的产品虽然功能较好，但是改性流程复杂，需要加入引发剂等进行辐照。

现在随着生物基概念的流行趋势，越来越多关注到聚乳酸纤维，聚乳酸纤维天然弱酸性，具有一定的抑菌效果，通过加强聚乳酸纤维的抗菌性，可以实现在抗菌纺织品行业的应用。

中国专利CN1891870A公开了抗菌聚乳酸抗菌纤维的生产方法，使用银离子抗菌母粒添加的形式获得抗菌聚乳酸纤维，该方法制造聚乳酸纤维时纺丝性较差，获得的抗菌纤维银离子易析出，抗菌性不持久，且制得的纺织品舒适性较差。

提高聚乳酸纤维使用舒适性的方法，多为制成加弹丝或者并列弹性纤维。中国专利CN109853084A公开了一种聚乳酸/聚酯弹性体复合弹性纤维及其制备方法，使用聚乳酸与聚酯弹性体制成并列纤维的形式，提高弹性以提高舒适性。为了提高聚乳酸与聚酯弹性体的相容性，纺丝时添加了高比例的相容剂，使得纺丝性和产品性能有所下降。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法及制得的面料，本发明的技术解决方案是：

一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法，该面料由聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织后，经电子束辐照接枝改性后得到。包含以下步骤：

（1）聚乳酸弹性纤维制备；

（2）抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织；

（3）织物通过带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述聚乳酸弹性纤维的制备方式为：使用不同特性粘度的聚乳酸原料，原料1为特性粘度1.2~1.7dl/g的聚乳酸，原料2为特性粘度0.6~1.1dl/g的聚乳酸，通过双组份熔融纺丝机纺丝得到POY纤维，低温加弹后得到抗菌改性聚乳酸弹性纤维。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述高凉感高强高模聚乙烯纤维的接触凉感Qmax为0.4W/cm²以上；纤维断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下；纤维特性粘度为1.5~10dl。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织比例为3:7~7:3。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性方法为：所述抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织物通过亲水预处理后，在含有阳离子功能基团单体的溶液中浸轧，带液量为20%~100%；重复浸轧操作2~3次，再将浸轧过的织物在30~80kGy的工艺下进行电子束辐照。辐照后用有机溶剂去除未接枝的单体。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述亲水预处理剂为脂肪酶和非离子型表面活性剂的混合溶液。所述带有阳离子功能基团的单体优选为乙烯基阳离子单体。

由所述的制造方法制得的舒适性抗菌防护服面料。

本发明解决了现有防护服面料生产工艺中，功能性（如抗菌性、耐磨性等）与穿着舒适性难以同时实现的问题。并且使用本发明制得的舒适性抗菌防护服面料，在兼具持久抗菌性和柔软手感的同时，耐磨性和接触凉感较高。利用电子束辐照接枝改性技术，解决了常规抗菌洗涤后效果差以及常规辐照接枝需要引入引发剂等可能有毒物质的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的数据图表。

图2是本发明对比例的数据图表。

具体实施方式

本发明的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述的聚乳酸弹性纤维的制备方式为：使用不同特性粘度的聚乳酸原料，原料1为特性粘度1.2~1.7dl/g的聚乳酸，原料2为特性粘度0.6~1.1dl/g的聚乳酸，通过双组份熔融纺丝机纺丝得到POY纤维，低温加弹后得到聚乳酸弹性纤维。使用不同特性粘度的聚乳酸纤维，是为了使融纺的双组份具有充分的熔体粘度差异，从而提高纺丝时的应力差，提高弹性纤维的弹性。当原料1的特性粘度低于1.2dl/g时，双组份粘度差太小，纤维弹性较低；当原料1的特性粘度高于1.7dl/g时，熔体流动性较差，纺丝性和抗菌母粒的分散性较差。当原料2的特性粘度低于0.6dl/g时，聚乳酸粘度太小，纺丝成型效果较差，纤维强度较低；当原料2的特性粘度高于1.1dl/g时，双组份粘度差太小，纤维弹性较低。通过先制得POY纤维，再低温加弹的形式，可以获得弹性较高的乳酸弹性纤维。若非POY再加弹，使用熔体直纺FDY或两步法拉伸的形式，纤维的弹性较弱，不满足舒适性和手感。当采用高温加弹时，聚乳酸纤维加弹丝成型较差，易发生僵丝，弹性较低。优选加弹温度为90℃~120℃。

本发明的高凉感高强高模聚乙烯纤维，接触凉感Qmax在0.4W/cm2以上，利用高导热特性，实现较高的接触凉感。如接触凉感小于0.4W/cm2，无法实现高凉感的特性。纤维的断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下，满足高强高模的特性，实现抗拉强度和高性能等特性。断裂强度小于10cN/dtex，则无法实现高强度；弹性模量小于400cN/dtex，则无法实现高模量；断裂伸长率大于6%，则难以获得较高的结晶取向，难以实现高强高模。通过高强高模的特征以达到高耐磨的特性。纤维特性粘度为1.5~10dl/g，以维持聚乙烯纤维的熔融纺丝可加工性和高强高模特征。将特性粘度为3.5~10dl/g、重均分子量和数均分子量比值（Mw/Mn）为5~10的高分子量聚乙烯原料通过低剪切高输送的螺杆挤出机熔融输送，再进入具有组合式喷丝板的纺丝组件；利用可以使聚乙烯熔体大分子取向和熔体弹性势能释放的组合式喷丝板，挤出成丝得到初生纤维；对初生纤维进行多级拉伸和热定型制得成品高凉感高强高模聚乙烯纤维。

本发明所述聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织比例为3:7~7:3。在该比例范围内，舒适性和耐磨性、凉感可以得到较好的效果。混织比例低于3:7时，弹性和舒适性较差；混纺比例高于7:3时，耐磨性和凉感较差。

所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性方法为：所述抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织物通过亲水预处理后，在含有阳离子功能基团单体的溶液中浸轧，带液量为20%~100%；再将浸轧过的织物在30~80kGy的工艺下进行电子束辐照。重复上述浸轧和辐照操作2~3次，辐照后用有机溶剂去除未接枝的单体。聚乳酸和聚乙烯纤维亲水性比较差，通过含有脂肪酶非离子型表面活性剂的混合溶液进行亲水预处理，提高织物亲水性，方便后续浸轧加工。脂肪酶处理会在基体表面生成极性基团，提高基体的亲水性。同时，脂肪酶水解只作用于基体表面，对基体的物理机械性能影响不大。单纯脂肪酶表面改性时间较长，加入表面活性剂后能有效减低脂肪酶处理时间。有膜的细菌、真菌、包膜型病毒等微生物膜上均带有负电荷，本发明通过在混纺织物上用共价键结合的方式接枝带有阳离子官能团的单体，与该微生物发生静电吸附作用；吸附之后，嫁接单体所含有亲脂部分能够插入包膜，进而破坏包膜，实现消灭微生物等的目的。从而达到抗菌的效果。带液量小于20%时难以获得较好的接枝效果，高于100%时容易出现接枝反应均一度差的现象。重复上述浸轧操作2~3次后电子束辐照，可以达到接枝率10~30%，满足较好的抗菌效果。该接枝率的情况下，抗菌性能和持久抗菌性能均比较良好。所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法中，所述带有阳离子功能基团的单体优选为乙烯基阳离子单体。

下面将列举实施例来对本发明的纤维及其制备方法做具体说明。

在实施例和比较例中进行下述评价：

（1） 特性粘度

参考GB/T 10247-2008标准，使用杭州卓祥产全自动乌氏粘度仪IV3400X测试特性粘度，单位为dl/g。

（2） 纤维断裂强度、断裂伸长率和纤维弹性模量

使用インテック社制拉伸试验机“Tensilon”，在试料长20cm、拉伸速度100％/min的条件下测定应力-变形曲线。读取破断时的负荷，将该负荷除以初始纤度，从而计算出断裂强度，读取破断时的变形，将其除以试料长，将所得的值乘以100倍，算出破断伸长率。同时利用应力-变形曲线，再通过利用纤维密度和纤度计算杨氏模量。这些所有的值，都是将该操作用同一标准反复进行5次，求出所得到的结果的简单平均值，断裂强度是将小数点后第2位四舍五入而得的值，断裂伸长率是将小数点以后四舍五入而得的值。从赋予应力-变形曲线原点附近的最大梯度的切线，计算纤维弹性模量。

（3） 纤维、织物接触凉感

参考GB/T 35263-2017标准，使用KES-QM接触凉感测试仪，将纤维制作成机织物试片，测试接触凉感Qmax，单位为W/cm2。

（1） 织物抗菌性能

参考GB/T 20944.3-2008振荡法，测试抗菌性能。

（2） 织物耐磨性能

参考GB/T 21196-2007标准，测试耐磨性等级。

（3） 织物弹性（厚度表征）

根据JIS 10962010标准进行机织物厚度测试。

下面基于实施方式来对本发明进行具体说明。

实施例1

按照总和为10份，使用5份的高凉感高强高模聚乙烯纤维，其接触凉感Qmax为0.51W/cm2，纤维断裂强度为18cN/dtex，弹性模量为700cN/dtex，断裂伸长率为4.8%，纤维特性粘度为5.4dl/g，使用5份的PLA/PLA弹性纤维，两者混纺后制成织物。该PLA/PLA弹性纤维由原料1（高粘PLA），特性粘度为1.5dl/g；和原料2（低粘PLA），特性粘度0.8dl/g的两个不同粘度PLA原料在230℃、纺丝速度2800m/min时熔融纺丝得到POY，在一热箱110℃下加弹加工后获得。

将织物在带有乙烯基阳离子季铵盐单体的溶液中重复浸轧3次，在电子束辐照工艺（吸收剂量）为40kGy时，辐照获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

实施例2

按照总和为10份，使用3份的高凉感高强高模聚乙烯纤维,7份的PLA/PLA弹性纤维，其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

实施例3

按照总和为10份，使用7份的高凉感高强高模聚乙烯纤维,3份的PLA/PLA弹性纤维，其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

实施例4和5

按照PLA/PLA弹性纤维的原料1（高粘PLA），改为特性粘度为1.2dl/g（实施例4）和1.7dl/g（实施例5），其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

实施例6和7

按照PLA/PLA弹性纤维的原料2（低粘PLA），改为特性粘度为0.6dl/g（实施例6）和1.1dl/g（实施例7），其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

实施例8

按照电子束辐照工艺（吸收剂量）为30kGy处理，其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能也很好。结果见表1。

比较例1

按照总和为10份，使用2份的高凉感高强高模聚乙烯纤维,8份的PLA/PLA弹性纤维，其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好弹性、抗菌性情况下，凉感、耐磨性较差，达不到防护效果。结果见表2。

比较例2

按照总和为10份，使用8份的高凉感高强高模聚乙烯纤维,2份的PLA/PLA弹性纤维，其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

该织物测试性能，发现在具有较好凉感、耐磨性、抗菌性情况下，弹性较差，达不到舒适性效果。结果见表2。

比较例3和4

按照PLA/PLA弹性纤维的原料1（高粘PLA），改为特性粘度为1.8dl/g（比较例3）和1.1dl/g（比较例4），其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

比较例3在PLA/PLA弹性纤维纺丝时，高粘PLA流动性差，易断头，可纺性较差，无法获得成品纤维和织物。

比较例4获得的织物测试性能，发现在具有较好凉感、耐磨性、抗菌性情况下，弹性较差，达不到舒适性效果。结果见表2。

比较例5和6

按照PLA/PLA弹性纤维的原料2（低粘PLA），改为特性粘度为0.5dl/g（比较例5）和1.2dl/g（比较例6），其他均依照实施例1的工艺下获得成品舒适性抗菌防护服面料。

比较例5在PLA/PLA弹性纤维纺丝时低粘PLA无法成型，可纺性较差，无法获得成品纤维和织物。

比较例6获得的织物测试性能，发现在具有较好凉感、耐磨性、抗菌性情况下，弹性较差，达不到舒适性效果。结果见表2。

比较例7

按照浸轧带液量10%，其他均按照实施例1的工艺获得成品面料。

测试该面料性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能较差。结果见表2。

比较例8

按照电子束辐照工艺（吸收剂量）为15kGy，其他均按照实施例1的工艺获得成品面料。

测试该面料性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能较差。结果见表2。

比较例9

按照实施例1获得的混纺织物，采用银离子涂层的形式，按照3次浸轧涂覆的形式，获得成品织物。

测试该面料性能，发现在具有较好的凉感、耐磨性、弹性情况下，抗菌性能较差。结果见表2。

Claims (8)

1.一种舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：该面料由聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织后，经电子束辐照接枝改性后得到；包含以下步骤：

聚乳酸弹性纤维制备；

抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维混织；

织物通过带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性。

2.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述聚乳酸弹性纤维的制备方式为：使用不同特性粘度的聚乳酸原料，原料1为特性粘度1.2~1.7dl/g的聚乳酸，原料2为特性粘度0.6~1.1dl/g的聚乳酸，通过双组份熔融纺丝机纺丝得到POY纤维，低温加弹后得到抗菌改性聚乳酸弹性纤维。

3.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述高凉感高强高模聚乙烯纤维的接触凉感Qmax为0.4W/cm2以上；纤维断裂强度为10cN/dtex以上，弹性模量为400cN/dtex以上，断裂伸长率为6%以下；纤维特性粘度为1.5~10dl。

4.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织比例为3:7~7:3。

5.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述带有阳离子功能基团的电子束辐照接枝改性方法为：所述抗菌改性聚乳酸弹性纤维和高凉感高强高模聚乙烯纤维的混织物通过亲水预处理后，在含有阳离子功能基团单体的溶液中浸轧，带液量为20%~100%；重复浸轧操作2~3次，再将浸轧过的织物在30~80kGy的工艺下进行电子束辐照；辐照后用有机溶剂去除未接枝的单体。

6.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述亲水预处理剂为脂肪酶和非离子型表面活性剂的混合溶液。

7.根据权利要求项1所述的舒适性抗菌防护服面料的制造方法，其特征是：所述带有阳离子功能基团的单体为乙烯基阳离子单体。

8.由权利要求项1-7任意项所述的制造方法制得的舒适性抗菌防护服面料。

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