[0022] 下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023] 实施例1
[0024] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0025] S1、将20kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制60min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤2次,再次浸没至水中,加入2kg碱性果胶酶、0.1kg月桂醇油醇,40℃搅拌2h,过滤,清水洗涤4次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制4h,加入乙醇至乙醇质量分数为70%,将析出所得沉淀采用质量分数为50%乙醇水溶液洗涤4次,过滤,清水洗涤2次,60℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0026] S2、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.2Pa,功率为100W,气体流量40sccm,溅射时间为2min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中2h,浸泡温度为6℃,过滤,清水洗涤2次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0027] S3、将3kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到40kg质量分数为10%的甲醇水溶液中,加入20kg溅射纳米纤维,60℃搅拌1h,搅拌速度为200r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤2次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0028] S4、将4kg琥珀酸酐、50kg乙二醇胺混合均匀,加入38kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1kg对甲基苯磺酸,110℃搅拌4h,降温至80℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌2h,加入乙醇溶液搅拌15min,搅拌温度为80℃,过滤,清水洗涤4次,60℃干燥2h,得到超支化改性纳米纤维。
[0029] 实施例2
[0030] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0031] S1、将40kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制50min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤4次,再次浸没至水中,加入1kg碱性果胶酶、0.5kg月桂醇油醇,30℃搅拌4h,过滤,清水洗涤2次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制6h,加入乙醇至乙醇质量分数为60%,将析出所得沉淀采用质量分数为60%乙醇水溶液洗涤2次,过滤,清水洗涤4次,50℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0032] S2、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为2Pa,功率为80W,气体流量60sccm,溅射时间为1min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中4h,浸泡温度为2℃,过滤,清水洗涤4次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0033] S3、将1kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到60kg质量分数为6%的甲醇水溶液中,加入30kg溅射纳米纤维,50℃搅拌2h,搅拌速度为100r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤4次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0034] S4、将2kg琥珀酸酐、80kg乙二醇胺混合均匀,加入30kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入2kg对甲基苯磺酸,100℃搅拌6h,降温至70℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌4h,加入乙醇溶液搅拌5min,搅拌温度为90℃,过滤,清水洗涤2次,80℃干燥1h,得到超支化改性纳米纤维。
[0035] 实施例3
[0036] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0037] S1、将25kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制58min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.2kg碱性果胶酶、0.4kg月桂醇油醇,33℃搅拌3.5h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制4.5h,加入乙醇至乙醇质量分数为68%,将析出所得沉淀采用质量分数为52%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,58℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0038] S2、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.4Pa,功率为95W,气体流量45sccm,溅射时间为1.8min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中2.5h,浸泡温度为5℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0039] S3、将1.5kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到55kg质量分数为7%的甲醇水溶液中,加入28kg溅射纳米纤维,52℃搅拌1.7h,搅拌速度为120r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0040] S4、将3.5kg琥珀酸酐、60kg乙二醇胺混合均匀,加入36kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1.3kg对甲基苯磺酸,108℃搅拌4.5h,降温至77℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌2.5h,加入乙醇溶液搅拌12min,搅拌温度为82℃,过滤,清水洗涤3次,75℃干燥1h,得到超支化改性纳米纤维。
[0041] 实施例4
[0042] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0043] S1、将35kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制52min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.8kg碱性果胶酶、0.2kg月桂醇油醇,37℃搅拌2.5h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制5.5h,加入乙醇至乙醇质量分数为62%,将析出所得沉淀采用质量分数为58%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,52℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0044] S2、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.8Pa,功率为85W,气体流量55sccm,溅射时间为1.2min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中3.5h,浸泡温度为3℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0045] S3、将2.5kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到45kg质量分数为9%的甲醇水溶液中,加入22kg溅射纳米纤维,58℃搅拌1.3h,搅拌速度为180r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0046] S4、将2.5kg琥珀酸酐、70kg乙二醇胺混合均匀,加入32kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1.7kg对甲基苯磺酸,102℃搅拌5.5h,降温至73℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌3.5h,加入乙醇溶液搅拌8min,搅拌温度为88℃,过滤,清水洗涤3次,65℃干燥2h,得到超支化改性纳米纤维。
[0047] 实施例5
[0048] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0049] S1、将30kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制55min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.5kg碱性果胶酶、0.3kg月桂醇油醇,35℃搅拌3h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制5h,加入乙醇至乙醇质量分数为65%,将析出所得沉淀采用质量分数为55%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,55℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0050] S2、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.6Pa,功率为90W,气体流量50sccm,溅射时间为1.5min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中3h,浸泡温度为4℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0051] S3、将2kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到50kg质量分数为8%的甲醇水溶液中,加入25kg溅射纳米纤维,55℃搅拌1.5h,搅拌速度为150r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0052] S4、将3kg琥珀酸酐、65kg乙二醇胺混合均匀,加入34kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1.5kg对甲基苯磺酸,105℃搅拌5h,降温至75℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌3h,加入乙醇溶液搅拌10min,搅拌温度为85℃,过滤,清水洗涤3次,70℃干燥1.5h,得到超支化改性纳米纤维。
[0053] 对比例1
[0054] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0055] a、将棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.6Pa,功率为90W,气体流量50sccm,溅射时间为1.5min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中3h,浸泡温度为4℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0056] b、将2kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到50kg质量分数为8%的甲醇水溶液中,加入25kg溅射纳米纤维,55℃搅拌1.5h,搅拌速度为150r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0057] c、将3kg琥珀酸酐、65kg乙二醇胺混合均匀,加入34kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1.5kg对甲基苯磺酸,105℃搅拌5h,降温至75℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌3h,加入乙醇溶液搅拌10min,搅拌温度为85℃,过滤,清水洗涤3次,70℃干燥1.5h,得到超支化改性纳米纤维。
[0058] 对比例2
[0059] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0060] a、将30kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制55min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.5kg碱性果胶酶、0.3kg月桂醇油醇,35℃搅拌3h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制5h,加入乙醇至乙醇质量分数为65%,将析出所得沉淀采用质量分数为55%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,55℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0061] b、将2kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到50kg质量分数为8%的甲醇水溶液中,加入25kg预处理纳米棉纤维,55℃搅拌1.5h,搅拌速度为150r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到接枝纳米纤维;
[0062] c、将3kg琥珀酸酐、65kg乙二醇胺混合均匀,加入34kg接枝纳米纤维,搅拌状态下加入1.5kg对甲基苯磺酸,105℃搅拌5h,降温至75℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌3h,加入乙醇溶液搅拌10min,搅拌温度为85℃,过滤,清水洗涤3次,70℃干燥1.5h,得到超支化改性纳米纤维。
[0063] 对比例3
[0064] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0065] a、将30kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制55min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.5kg碱性果胶酶、0.3kg月桂醇油醇,35℃搅拌3h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制5h,加入乙醇至乙醇质量分数为65%,将析出所得沉淀采用质量分数为55%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,55℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0066] b、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.6Pa,功率为90W,气体流量50sccm,溅射时间为1.5min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中3h,浸泡温度为4℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0067] c、将3kg琥珀酸酐、65kg乙二醇胺混合均匀,加入34kg溅射纳米纤维,搅拌状态下加入1.5kg对甲基苯磺酸,105℃搅拌5h,降温至75℃,搅拌状态下逐滴加入环氧氯丙烷,继续搅拌3h,加入乙醇溶液搅拌10min,搅拌温度为85℃,过滤,清水洗涤3次,70℃干燥1.5h,得到超支化改性纳米纤维。
[0068] 对比例4
[0069] 一种超支化改性纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:
[0070] a、将30kg棉纤维浸没至常压沸水中煮制55min,趁热过滤,降至室温,清水洗涤3次,再次浸没至水中,加入1.5kg碱性果胶酶、0.3kg月桂醇油醇,35℃搅拌3h,过滤,清水洗涤3次,干燥,浸没至硫酸溶液中,常压煮制5h,加入乙醇至乙醇质量分数为65%,将析出所得沉淀采用质量分数为55%乙醇水溶液洗涤3次,过滤,清水洗涤3次,55℃干燥得到预处理纳米棉纤维;
[0071] b、将预处理纳米棉纤维送入磁控溅射装置室内,将反应室抽真空,充入高纯氩气作为反应气,采用99.99%金属铜作为溅射靶材,调节压强为1.6Pa,功率为90W,气体流量50sccm,溅射时间为1.5min;然后取出,浸没至氢氧化钠溶液中3h,浸泡温度为4℃,过滤,清水洗涤3次,干燥得到溅射纳米纤维;
[0072] c、将2kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解到50kg质量分数为8%的甲醇水溶液中,加入25kg溅射纳米纤维,55℃搅拌1.5h,搅拌速度为150r/min,过滤后采用乙醇水溶液洗涤3次,干燥得到超支化改性纳米纤维。
[0073] 将实施例5和对比例1-4所得超支化改性纳米纤维进行抗菌性能测试,具体如下:将浓度为105-106cfu/mL的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬着在pH=7的磷酸盐缓冲液中,采用“吸收法”测定季铵盐卤胺抗菌棉纤维材料的抗菌性。接触时间分别为5、15和30min,然后将载有细菌液的抗菌棉纤维材料加入到无菌的含有pH=7磷酸盐缓冲液的试管中涡旋洗脱,将试管中接触纤维样品的溶液进行一系列稀释并置于营养琼脂平皿,在37℃条件下培养20-24h,进行平皿计数以确定存活细菌的存在。
[0074] 其结果如下:
[0075]
[0076]
[0077] 其中金黄色葡萄球菌浓度为3.10×105cfu/mL,大肠杆菌浓度为1.82×105cfu/mL。
[0078] 接着将实施例5和对比例1-4所得超支化改性纳米纤维进行20次清水洗涤,再按上述抗菌性能测试,接触时间为10min;其结果如下:
[0079] 抗菌率(金黄色葡萄球菌),% 抗菌率(大肠杆菌),%实施例5 98 95
对比例1 79 76
对比例2 68 64
对比例3 40 41
对比例4 35 33
[0080] 上述结果证实:本发明所得超支化改性纳米纤维具有良好的抗菌性能,而且耐洗涤,抗菌时间长久。
[0081] 本发明通过在纳米棉纤维表面通过磁控溅射一层柔性纳米材料,不仅结合强度极高,而且经氢氧化钠溶液浸泡后纳米纤维溶胀,在保持结合强度的前提下,柔性纳米材料随着溶胀的棉纤维进行分散,分散均匀程度极高;而分散均匀的纳米级别的粒子又会促使纤维的表面积与表面能均迅速增强,从而促使材料表面具有极好的化学活性和催化活性,因此在不使用有机溶剂的前提下在其表面进行结合,因此首先通过在其表面接枝γ-氨丙基三乙氧基硅烷,再引入胺基作为成核剂,接枝琥珀酸酐、乙二醇胺,形成的超支化聚合物再在表面季铵化,结合强度极高,不仅有效克服了目前难以形成持久抗菌功能的缺陷,而且表面能极高,可有效提高与其他纤维间的浸润性,混纺效果好,从而提高纺织材料的整体性能,同时本发明全过程中避免使用有机溶剂,环境友好。
[0082] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。