一种壳聚糖抗菌面料及其制备方法和制品
技术领域
本发明涉及纺织面料技术领域，具体涉及一种壳聚糖抗菌面料及其制备方法和制品。
背景技术
面料就是用来制作服装的材料。作为服装三要素之一，面料不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接左右着服装的色彩、造型的表现效果。其中，功能性面料是指具有某种特殊性能和用途的面料，比如防水、防风、透气、透湿、保暖、防油、易去污、防菌除臭、防紫外线、防静电、防辐射、防阻燃、耐高温、耐酸碱等功能。市场上的功能性面料以服装面料为主，多用于户外运动服、高档休闲服中。新型功能型纺织材料中，涤纶纤维是开发最多的一种合成纤维。
聚酯纤维，俗称“涤纶”。是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物。
尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，可制成长纤或短纤。锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，又称耐纶(Nylon)。英文名称Polyamide(简称PA)，其基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺。
但是，目前所使用的面料还存在以下问题：
1、抑菌抗菌效果差，作为服饰面料穿着出汗或有其他污染时，容易滋生细菌，影响健康，甚至发臭，使用体验较差；
2、通常添加纳米银等抗菌剂，抗菌效果较差，抗菌效果不持久，且影响面料的力学性能；
3、力学性能较差，耐磨性能较差，用作户外(运动)用品和/或服饰的面料时，容易被刮花，使用寿命较短。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种壳聚糖抗菌面料及其制备方法和制品，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得；
所述皮芯型复合长丝包括芯层和皮层；
所述皮层包覆于所述芯层的外表面，且所述皮层的截面轮廓呈圆形；
所述芯层和皮层的截面面积之比为1：(0.7～0.8)；
所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯90～95份、
聚己二酸戊二胺5～10份；
所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯4～8份、
聚己二酸戊二胺86～92份、
纳米石墨烯片1.6～2.0份、
壳聚糖6～9份、
硅藻土3～5份、
气相二氧化硅3～4份、
分散剂4～5份。
优选的，所述芯层和皮层的截面面积之比为1：0.75；
优选的，所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯93份、
聚己二酸戊二胺7份；
优选的，所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯6份、
聚己二酸戊二胺90份、
纳米石墨烯片1.8份、
壳聚糖7.5份、
硅藻土4份、
气相二氧化硅3.5份、
分散剂4.5份。
优选的，所述皮层还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠2～3份。
添加适量的壳聚糖磷酸钠，可提升本发明的皮芯型复合长丝阻燃性能；
优选的，所述纳米石墨烯片的厚度为5～10nm，微片大小为5～8μm。
优选的，所述壳聚糖的相对分子量为5～8万，脱乙酰度为87.5～88.5％。
优选的，所述硅藻土为超细硅藻土。
优选的，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
本发明还提供一种所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述芯层和皮层的各原料，将芯层和皮层的各原料分别进行烘干，烘干至芯层和皮层的各原料的含水率均低于3‰；然后将芯层和皮层原料分别混合均匀，备用；
B、将混合后的芯层原料送入单螺杆挤出机熔融成芯层混合熔体；
C、将混合后的皮层原料送入双螺杆挤出机熔融成皮层混合熔体；
D、所述芯层混合熔体和皮层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有芯层和皮层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到皮芯型复合长丝；
E、然后将所述皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
本发明还提供一种壳聚糖抗菌面料制品，采用如前所述的壳聚糖抗菌面料制得。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的壳聚糖抗菌面料选用的皮芯型复合长丝具有芯层和皮层结构，并通过精选各层原料组成，优化各原料含量，由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得的壳聚糖抗菌面料的抑菌率高，抗菌效果好；耐磨性能好，且拉伸强度高，力学性能好。
其中，本发明所述的皮芯型复合长丝中，芯层采用聚对苯二甲酸乙二酯作为主要的基体材料，具有较高的拉伸强度和较好的耐磨性能，保证了较好的力学性能基础。
添加了适量的聚己二酸戊二胺，增加了与皮层的相容性，且可增加芯层的强度、回弹性等。
芯层采用聚己二酸戊二胺作为主要的复合基体材料，具有比芯层更高的强度和更好的耐磨性能，且柔软性和回弹性也更优，为保证添加其他助剂之后的皮芯型复合长丝的良好力学性能提供了保证。
添加适量的聚对苯二甲酸乙二酯，增加了与芯层的相容性，保证了皮芯型复合长丝的良好力学性能。
添加适量的纳米石墨烯片，与其他组分相互配合，大大显著改善了本发明的皮芯型复合长丝的耐磨性能和减磨性能；且进一步地提升本发明的皮芯型复合长丝的拉伸强度等力学性能，且可提供良好的抗菌性能。
添加适量的纳米石墨烯片、壳聚糖和硅藻土，三者相互配合，起到良好的协同作用，显著提升了本发明的皮芯型复合长丝的抑菌率，大大提升了抗菌效果，且壳聚糖和硅藻土还提供了良好的生物降解性，当废弃于环境中，具有较快的降解速度，环保。
添加适量的气相二氧化硅显著提升了本发明的皮芯型复合长丝的拉升强度等力学性能。
添加适量的壳聚糖磷酸钠，可提升本发明的皮芯型复合长丝阻燃性能。
添加适量的分散剂(石墨烯分散剂KYC-913)对本发明的皮芯型复合长丝的皮层各原料(主要是纳米石墨烯片和气相二氧化硅)起到良好分散相容性，使本发明的皮芯型复合长丝的皮层各原料更容易混合均匀，从而保证了本发明由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得的壳聚糖抗菌面料的力学性能和耐磨性能。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得；
所述皮芯型复合长丝包括芯层和皮层；
所述皮层包覆于所述芯层的外表面，且所述皮层的截面轮廓呈圆形；
所述芯层和皮层的截面面积之比为1：(0.7～0.8)；
所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯90～95份、
聚己二酸戊二胺5～10份；
所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯4～8份、
聚己二酸戊二胺86～92份、
纳米石墨烯片1.6～2.0份、
壳聚糖6～9份、
硅藻土3～5份、
气相二氧化硅3～4份、
分散剂4～5份。
在本实施例中，所述芯层和皮层的截面面积之比为1：0.75；
在本实施例中，所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯93份、
聚己二酸戊二胺7份；
在本实施例中，所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯6份、
聚己二酸戊二胺90份、
纳米石墨烯片1.8份、
壳聚糖7.5份、
硅藻土4份、
气相二氧化硅3.5份、
分散剂4.5份。
在本实施例中，所述皮层还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠2～3份。
在本实施例中，所述纳米石墨烯片的厚度为5～10nm，微片大小为5～8μm。
在本实施例中，所述壳聚糖的相对分子量为5～8万，脱乙酰度为87.5～88.5％。
在本实施例中，所述硅藻土为超细硅藻土。
在本实施例中，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
本实施例还提供一种所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述芯层和皮层的各原料，将芯层和皮层的各原料分别进行烘干，烘干至芯层和皮层的各原料的含水率均低于3‰；然后将芯层和皮层原料分别混合均匀，备用；
B、将混合后的芯层原料送入单螺杆挤出机熔融成芯层混合熔体；
C、将混合后的皮层原料送入双螺杆挤出机熔融成皮层混合熔体；
D、所述芯层混合熔体和皮层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有芯层和皮层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到皮芯型复合长丝；
E、然后将所述皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
本实施例还提供一种壳聚糖抗菌面料制品，采用如前所述的壳聚糖抗菌面料制得。
实施例2：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得；
所述皮芯型复合长丝包括芯层和皮层；
所述皮层包覆于所述芯层的外表面，且所述皮层的截面轮廓呈圆形；
所述芯层和皮层的截面面积之比为1：0.7；
所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯90份、
聚己二酸戊二胺5份；
所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯4份、
聚己二酸戊二胺86份、
纳米石墨烯片1.6份、
壳聚糖6份、
硅藻土3份、
气相二氧化硅3份、
分散剂4份。
在本实施例中，所述皮层还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠2份。
在本实施例中，所述纳米石墨烯片的厚度为5～8nm，微片大小为5～7μm。
在本实施例中，所述壳聚糖的相对分子量为5万，脱乙酰度为87.5％。
在本实施例中，所述硅藻土为超细硅藻土。
在本实施例中，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
在本实施例中，所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述芯层和皮层的各原料，将芯层和皮层的各原料分别进行烘干，烘干至芯层和皮层的各原料的含水率均低于2‰；然后将芯层和皮层原料分别混合均匀，备用；
B、将混合后的芯层原料送入单螺杆挤出机熔融成芯层混合熔体；
C、将混合后的皮层原料送入双螺杆挤出机熔融成皮层混合熔体；
D、所述芯层混合熔体和皮层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有芯层和皮层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到皮芯型复合长丝；
E、然后将所述皮芯型复合长丝经针织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
本实施例还提供一种壳聚糖抗菌面料制品，采用如前所述的壳聚糖抗菌面料制得。
实施例3：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得；
所述皮芯型复合长丝包括芯层和皮层；
所述皮层包覆于所述芯层的外表面，且所述皮层的截面轮廓呈圆形；
所述芯层和皮层的截面面积之比为1：0.8；
所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯95份、
聚己二酸戊二胺10份；
所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯8份、
聚己二酸戊二胺92份、
纳米石墨烯片2.0份、
壳聚糖9份、
硅藻土5份、
气相二氧化硅4份、
分散剂5份。
在本实施例中，所述皮层还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠3份。
在本实施例中，所述纳米石墨烯片的厚度为8～10nm，微片大小为6～8μm。
在本实施例中，所述壳聚糖的相对分子量为8万，脱乙酰度为88.5％。
在本实施例中，所述硅藻土为超细硅藻土。
在本实施例中，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
在本实施例中，所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述芯层和皮层的各原料，将芯层和皮层的各原料分别进行烘干，烘干至芯层和皮层的各原料的含水率均低于2‰；然后将芯层和皮层原料分别混合均匀，备用；
B、将混合后的芯层原料送入单螺杆挤出机熔融成芯层混合熔体；
C、将混合后的皮层原料送入双螺杆挤出机熔融成皮层混合熔体；
D、所述芯层混合熔体和皮层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有芯层和皮层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到皮芯型复合长丝；
E、然后将所述皮芯型复合长丝经针织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
本实施例还提供一种壳聚糖抗菌面料制品，采用如前所述的壳聚糖抗菌面料制得。
实施例4：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由皮芯型复合长丝经针织或机织工艺制得；
所述皮芯型复合长丝包括芯层和皮层；
所述皮层包覆于所述芯层的外表面，且所述皮层的截面轮廓呈圆形；
在本实施例中，所述芯层和皮层的截面面积之比为1：0.75；
在本实施例中，所述芯层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯93份、
聚己二酸戊二胺7份；
在本实施例中，所述皮层由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯6份、
聚己二酸戊二胺90份、
纳米石墨烯片1.8份、
壳聚糖7.5份、
硅藻土4份、
气相二氧化硅3.5份、
分散剂4.5份。
在本实施例中，所述皮层还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠2.5份。
在本实施例中，所述纳米石墨烯片的厚度为6～8nm，微片大小为6～7μm。
在本实施例中，所述壳聚糖的相对分子量为6.5万，脱乙酰度为88.2％。
在本实施例中，所述硅藻土为超细硅藻土。
在本实施例中，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
在本实施例中，所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述芯层和皮层的各原料，将芯层和皮层的各原料分别进行烘干，烘干至芯层和皮层的各原料的含水率均低于2‰；然后将芯层和皮层原料分别混合均匀，备用；
B、将混合后的芯层原料送入单螺杆挤出机熔融成芯层混合熔体；
C、将混合后的皮层原料送入双螺杆挤出机熔融成皮层混合熔体；
D、所述芯层混合熔体和皮层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有芯层和皮层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到皮芯型复合长丝；
E、然后将所述皮芯型复合长丝经针织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
本实施例还提供一种壳聚糖抗菌面料制品，采用如前所述的壳聚糖抗菌面料制得。
对比例1：
一种壳聚糖抗菌面料，所述壳聚糖抗菌面料由复合长丝经针织工艺制得；
在本实施例中，所述复合长丝由包括以下重量份的原料制成：
聚对苯二甲酸乙二酯6份、
聚己二酸戊二胺90份、
纳米石墨烯片1.8份、
壳聚糖7.5份、
硅藻土4份、
气相二氧化硅3.5份、
分散剂4.5份。
在本实施例中，所述复合长丝还包括以下重量份的原料：壳聚糖磷酸钠2.5份。
在本实施例中，所述纳米石墨烯片的厚度为6～8nm，微片大小为6～7μm。
在本实施例中，所述壳聚糖的相对分子量为6.5万，脱乙酰度为88.2％。
在本实施例中，所述硅藻土为超细硅藻土。
在本实施例中，所述分散剂为德国科盈化学的石墨烯分散剂KYC-913。
在本实施例中，所述的壳聚糖抗菌面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述复合长丝的各原料，将各原料分别进行烘干，烘干至各原料的含水率均低于2‰；然后混合均匀，备用；
C、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
D、所述混合熔体，进入纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到复合长丝；
E、然后将所述复合长丝经针织工艺制得所述壳聚糖抗菌面料。
对比例2：
与实施例4的区别在于，没有纳米石墨烯片，其他与实施例4相同。
对比例3：
与实施例4的区别在于，没有壳聚糖，其他与实施例4相同。
对比例4：
与实施例4的区别在于，没有硅藻土，其他与实施例4相同。
对比例5：
与实施例4的区别在于，没有气相二氧化硅，其他与实施例4相同。
下面对本发明实施例2至实施例4、对比例1至对比例5得到的壳聚糖抗菌面料(克重500g/m2)以及市售涤纶面料(克重500g/m2)进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
从上表可以看出，本发明的壳聚糖抗菌面料具有以下优点：抑菌率高，抗菌效果好；耐磨性能好，且拉伸强度高，力学性能好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
