具有功能复合粒子的纤维布及其制备方法技术

本申请涉及一种具有功能复合粒子的纤维布及其制备方法，所述制备方法包括采用蒸发冷凝工艺将由功能金属粒子组成的固体金属块体放入坩埚中，经由加热蒸发到真空物理气相沉积PVD工艺炉中冷凝；对冷凝状态下的功能金属粒子的外表面采用PVD工艺沉积PVD陶瓷层，以形成所述功能复合粒子；及将所述功能复合粒子通过粒子筛选器筛选及加速以轰击纤维布，从而将所述功能复合粒子植入所述纤维布中，以形成所述具有功能复合粒子的纤维布。本申请的功能复合粒子能够降低内部功能金属粒子与外界氧气的接触并缓慢的施放功能金属粒子的离子态金属离子，延长了功能金属粒子的作用时间。本申请藉由在纤维布中植入功能复合粒子，从而实现具有长效持久的抗菌效果的纤维布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有功能复合粒子的纤维布及其制备方法本申请要求申请号为PCT/CN2017/093391的PCT专利申请案的优先权，所述PCT专利申请案的全文以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及复合材料
，特别涉及具有功能复合粒子的纤维布及其制备方法。
技术介绍
以下说明及实例并不由于其包含于此章节中而被认为是现有技术。抗菌干巾或布料的制备方法一般是通过两种技术方案，第一种技术方案是将抗菌材料制成丝线(银线或铜线)织入纤维布料中，第二种技术方案是将抗菌材料制成抗菌粒子并通过喷涂，印染，或PVD技术，将抗菌粒子覆涂在纤维布料表面，从而使纤维布料有抗菌功能。然而，第一种技术方案的缺陷是成本昂贵，纤维布料表面抗菌性能不均匀。而第二种技术方案由于将抗菌粒子直接覆涂在纤维布料表面，会造成抗菌粒子直接长时间与空气接触，表面形成氧化层，无法维持持久长效抗菌。此外，当覆涂在纤维布料表面的抗菌粒子遇到清洗，揉搓等外力作用时，会使得抗菌粒子脱落，进而导致纤维布料失去抗菌效果。有鉴于此，抗菌干巾或布料的制备方法还有改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的实施例之一在于提供具有功能复合粒子的纤维布及其制备方法，以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。根据本专利技术的一实施例，本专利技术提供了一种制备具有功能复合粒子的纤维布的方法其包含以下步骤：采用蒸发冷凝工艺将由功能金属粒子组成的固体金属块体放入坩埚中，经由加热蒸发到真空物理气相沉积(PVD)工艺炉中冷凝；随后对冷凝状态下的功能金属粒子的外表面采用PVD工艺沉积PVD陶瓷层，以形成所述功能复合粒子；最后将所述功能复合粒子通过粒子筛选器筛选及加速以轰击纤维布，从而将所述功能复合粒子植入所述纤维布中。在一些实施例中，所述粒子筛选器包含磁场生成装置、电场生成装置以及档板，其中磁场方向与电场方向大体上垂直。在一些实施例中，所述电场生成装置为功率为约5Kw-约30Kw的独立偏压电源。在一些实施例中，所述磁场的大小为约5mT–约1000mT。在一些实施例中，其中所述电场的大小为约5KV–约60KV。在一些实施例中，所述纤维布以大体上垂直于所述功能复合粒子的轰击方向的线速度10m/min-40m/min移动。在一些实施例中，经筛选后的所述功能复合粒子的粒径为约15nm–约500nm，且经筛选后的所述功能复合粒子的能量在约5KeV–约60KeV范围内。在一些实施例中，所述功能金属粒子是抗菌金属粒子，所述抗菌金属粒子是Ag金属粒子、Zn金属粒子、Cu金属粒子或其混合物。在一些实施例中，所述PVD陶瓷层包括Zr、Ti、Al、V、Nb、Ta、Y、Fe、Cr、Mo、W或其组合所构成的金属氧化物、金属氮化物或其混合物。在一些实施例中，所述PVD陶瓷层为由ZrN、TiN、AlTiN、Al2O3、ZrO2、TiO2、VN、NbN、TaN、YN、FeN、CrN、MoN、WN、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、Fe2O3、Cr2O3、MoO2或WO2构成的PVD陶瓷层。在一些实施例中，所述纤维布的材料选自棉、麻、丝绸、人造纤维及其组合。根据本专利技术的另一实施例，本专利技术提供一种纤维布，其中所述纤维布的纤维中具有功能复合粒子，其中所述功能复合粒子包括：内核，所述内核由功能金属粒子构成，具有外表面；以及壳层，所述壳层为物理气相沉积(PVD)陶瓷层，所述壳层附着在所述内核的外表面，其中，所述壳层为结晶结构从而允许所述内核中的功能金属粒子的离子态经由晶界缓释至所述壳层外。在一些实施例中，所述功能复合粒子在所述纤维布中的分布密度为约106个/cm2-约108个/cm2。本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。附图说明在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例所需要的附图。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。图1所示是根据本专利技术一实施例的功能复合粒子的结构示意圖；图2所示是根据本专利技术一实施例的具有功能复合粒子的纤维布的示意圖；图3所示是根据本专利技术一实施例中的功能复合粒子通过粒子筛检器的示意图。具体实施方式为更好的理解本专利技术的精神，以下结合附图和具体实施例对本专利技术实施例提供的功能复合粒子作进一步详细说明。根据以下说明及权利要求书，本专利技术实施例的优点和特征将更清楚。如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。需说明的是，图1-3中的示意图采用简化形式且使用非精准比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例。图1展示了根据本专利技术一实施例的功能复合粒子的结构示意图，其中，功能复合粒子10包括内核11和壳层12，其中内核11由功能金属粒子构成，具有外表面111。壳层12附着在内核11的外表面111上，是一种由陶瓷材料构成的物理气相沉积(PVD)陶瓷层。图2展示了本专利技术一实施例所提供的一种具有功能复合粒子的纤维布的示意图，所述纤维布20是通过带电粒子注入方法，将上述实施例中的功能复合粒子10，植入到所述纤维布20的纤维内部。由图1和图2可看出，所述功能复合粒子10位于纤维布20内的纤维聚合大分子所形成的缝隙和孔洞中，其中所述功能复合粒子中的壳层12为结晶结构并具有晶界121，该晶界121为内核11中的功能金属粒子的离子态提供了通向壳层12外部的通道。在本专利技术一实施例中，在该功能复合粒子10的使用过程中，由于壳层为结晶结构，内核11中的功能金属粒子可以以离子态的形式经由晶界121缓慢释放到壳层12的外部。此外，包裹在内核11外表面111的壳层12可以有效阻止内核11中的功能金属粒子与外界的氧气接触，避免其过早地被氧化。通过以离子态的形式缓慢释放所述功能金属粒子以及降低所述功能金属粒子与外界氧气的接触，延长了功能金属粒子的作用时间，从而实现具有长效持久的抗菌效果的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有功能复合粒子的纤维布的方法，其包含：/n采用蒸发冷凝工艺将由功能金属粒子组成的固体金属块体放入坩埚中，经由加热蒸发到真空物理气相沉积PVD工艺炉中冷凝；/n对冷凝状态下的功能金属粒子的外表面采用PVD工艺沉积PVD陶瓷层，以形成所述功能复合粒子；及/n将所述功能复合粒子通过粒子筛选器筛选及加速以轰击纤维布，从而将所述功能复合粒子植入所述纤维布中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170718 CN PCT/CN2017/093391一种制备具有功能复合粒子的纤维布的方法，其包含：
采用蒸发冷凝工艺将由功能金属粒子组成的固体金属块体放入坩埚中，经由加热蒸发到真空物理气相沉积PVD工艺炉中冷凝；
对冷凝状态下的功能金属粒子的外表面采用PVD工艺沉积PVD陶瓷层，以形成所述功能复合粒子；及
将所述功能复合粒子通过粒子筛选器筛选及加速以轰击纤维布，从而将所述功能复合粒子植入所述纤维布中。


根据权利要求1所述的方法，其中所述粒子筛选器包含磁场生成装置、电场生成装置以及档板，其中磁场方向与电场方向大体上垂直。


根据权利要求2所述的方法，其中所述电场生成装置为功率为约5Kw-约30Kw的独立偏压电源。


根据权利要求2所述的方法，其中所述磁场的大小为约5mT-约1000mT。


根据权利要求2所述的方法，其中所述电场的大小为约5KV-约60KV。


根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维布以大体上垂直于所述功能复合粒子的轰击方向的线速度10m/min-40m/min移动。


根据权利要求1所述的方法，其中经筛选后的所述功能复合粒子的粒径为约15nm-约500nm，且经筛选后的所述功能复合粒子的能量在约5KeV-约60KeV范围内。


根据权利要求1所述的方法，其中所述功能金属粒子是抗菌金属粒子，所述抗菌金属粒子是Ag金属粒子、Zn金属粒子、Cu金属粒子或其混合物。


根据权利要求1所述的方法，其中所述PVD陶瓷层包括Zr、Ti、Al、V、Nb、Ta、Y、Fe、Cr、Mo、W或其组合所构成的金属氧化物、金属氮化物或其混合物。


根据权利要求9所述的方法，其中所述PVD陶瓷层为由ZrN、TiN、AlTiN、Al
2O
3、ZrO
2、TiO
2、VN、NbN、TaN、YN、FeN、CrN、MoN、WN、V
2O

【专利技术属性】
技术研发人员：袁安素，温振伟，
申请(专利权)人：纳狮新材料有限公司，嘉兴奥德医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33