本发明专利技术涉及聚酰胺纤维材料领域，公开了一种抗菌聚酰胺纤维材料及其制备方法，该抗菌聚酰胺纤维材料包括以下重量份组分：聚酰胺70~90份、改性氧化石墨烯5~15份、改性纳米二氧化钛1~5份、改性多壁碳纳米管1~3份；所述改性氧化石墨烯为利用γ‑氨丙基三乙氧基硅烷在氧化石墨烯结构中接枝季铵盐抗菌单体处理的二氧化硅胶体；所述改性纳米二氧化钛为氨基化改性纳米二氧化钛；所述改性多壁碳纳米管为利用化学反应在多壁碳纳米管结构中接枝氨基化DOPO衍生物阻燃剂，本发明专利技术通过改性氧化石墨烯、改性纳米二氧化钛和改性多壁碳纳米管的添加，赋予纤维材料优异的力学性能、抗菌性能和阻燃性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚酰胺纤维材料，具体涉及一种抗菌聚酰胺纤维材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚酰胺是指大分子主链上含有重复酰胺基团的高聚物总称，俗称尼龙。迄今为止，聚酰胺纤维的种类众多，发展十分迅速，其中研究和应用最为广泛的便是脂肪族聚酰胺中的pa6和pa66。
2、随着社会经济的快速发展，人们对于纺织品的需求已经不仅仅局限于耐用性。健康、绿色、安全的新型纤维材料在纺织市场的需求日益增长，赋予纺织材料更多性能已经逐渐成为发展的潮流。其中，抗菌纤维对有害微生物具有优异的杀灭和抑制效果，所以其在医疗、服装、家居用品等领域的需求逐渐增加。
3、其中聚酰胺纤维具有拉伸强度高、弹性大、耐磨性好等优点，被广泛应用于服用、装饰用和工业用纺织品等领域，但传统的聚酰胺纤维存在着耐光性和阻燃性能差、易产生细菌的缺点。现有技术采用共混法提高聚酰胺纤维的阻燃性能，但阻燃剂添加量通常很大，加剧了共混法聚酰胺纤维可纺性差和力学强度低的缺点，另外现有技术添加无机填料改性聚酰胺纤维，无机填料的分散性和界面相容性较低，与聚酰胺之间发生的键合有限，不易均匀分散，容易引起喷丝板堵塞，影响连续生产并降低纤维的性能。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗菌聚酰胺纤维材料及其制备方法，通过改性氧化石墨烯、改性纳米二氧化钛和改性多壁碳纳米管的添加，赋予纤维材料优异的力学性能、抗菌性能和阻燃性能。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种抗菌聚酰胺纤维材料，包括以下重量份组分：聚酰胺70~90份、改性氧化石墨烯5~15份、改性纳米二氧化钛1~5份、改性多壁碳纳米管1~3份；所述改性氧化石墨烯为利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷在氧化石墨烯结构中接枝季铵盐抗菌单体处理的二氧化硅胶体；所述改性纳米二氧化钛为氨基化改性纳米二氧化钛；所述改性多壁碳纳米管为利用化学反应在多壁碳纳米管结构中接枝氨基化dopo衍生物阻燃剂。
4、优选地，所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种组合。
5、优选地，所述改性氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：
6、a、取n，n-二甲基十二烷基胺于反应器中，加入甲苯溶剂，反应通氮气保护，置于75~90℃下搅拌混合，然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌反应24~36h，反应完成后旋蒸、干燥，得到季铵盐抗菌单体；
7、b、取乙醇、去离子水、氨水于反应器中，置于45~60℃下搅拌并加入原硅酸四乙酯，恒温水浴18~24h，然后加入季铵盐抗菌单体、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和氧化石墨烯反应3~5h，得到改性氧化石墨烯。
8、优选地，所述步骤a中n，n-二甲基十二烷基胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.5~0.8。
9、优选地，所述步骤b中乙醇、去离子水、氨水、原硅酸四乙酯、季铵盐抗菌单体、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和氧化石墨烯的质量比为22~25：4~5：0.05~0.2：5~7：16~25：12~17：2~5。
10、优选地，所述改性纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
11、（1）取三乙烯四胺于反应器中，冰水浴冷却，在氮气保护下加入邻苯二甲酸酐和乙醇的混合溶液，然后加入二乙醇胺和乙醇的混合溶液，常温下反应4~5h，然后升温至145~160℃继续反应3~4h，得到氨基改性剂；
12、（2）取钛酸丁酯溶于乙醇中，得到组分一，取葡萄糖、氨基改性剂、乙酸、去离子水和乙醇混合，得到组分二，将组分一和组分二搅拌混合，移至水热反应釜中，置于200~230℃下反应6~8h，反应完成后离心、干燥，得到改性纳米二氧化钛。
13、优选地，所述步骤（1）中三乙烯四胺、邻苯二甲酸酐和二乙醇胺的体积比为35~40：0.1~0.5：9.5~12；所述步骤（2）中钛酸丁酯和氨基改性剂的质量比为1：0.02~0.1。
14、优选地，所述改性多壁碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
15、a、取多壁碳纳米管置于体积比为3：1的浓硫酸和浓硝酸混合液中，室温超声分散，置于75~90℃油浴中搅拌反应4~6h，反应完成后抽滤、洗涤、干燥，得到氧化多壁碳纳米管；
16、b、取9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和4，4-二氨基二苯甲酮于反应器中，反应通氮气保护，置于170~195℃下反应2~4h，然后冷却至105~120℃滴加甲苯，滴加完毕后迅速抽滤，再加入四氢呋喃搅拌2~3h，抽滤后再用甲醇搅拌0.5~1h，抽滤干燥后得到氨基化dopo衍生物；
17、c、取氧化多壁碳纳米管于反应器中，加入氯化亚砜和n，n-二甲基甲酰胺，超声分散均匀，置于70~85℃下回流反应12~18h，反应完成后旋蒸、干燥，然后加入氨基化dopo衍生物、n，n-二甲基甲酰胺和吡啶，通氮气保护，置于75~90℃下反应18~24h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性多壁碳纳米管。
18、优选地，所述步骤c中氧化多壁碳纳米管和氨基化dopo衍生物的质量比为0.3~0.5g：0.5~0.8g。
19、一种如上所述抗菌聚酰胺纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
20、s1、按重量份称取各原料，将聚酰胺、改性氧化石墨烯、改性纳米二氧化钛和改性多壁碳纳米管置于250~280℃下熔融共混，得到聚酰胺切片；
21、s2、将聚酰胺切片置于250~290℃下熔融纺丝，然后用牵伸机经过牵伸处理，牵伸卷绕的速度为300~3000m/min，牵伸倍数为1.5~6，得到抗菌聚酰胺纤维材料。
22、本专利技术的有益效果：
23、本专利技术利用n，n-二甲基十二烷基胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷合成季铵盐抗菌单体，然后将季铵盐抗菌单体、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和氧化石墨烯添加至二氧化硅胶体中，季铵盐抗菌单体结构中的硅羟基水解生成羟基，然后与二氧化硅表面的羟基发生缩合反应，同时γ-氨丙基三乙氧基硅烷一端的硅羟基水解与二氧化硅表面的羟基反应，另一端的氨基与氧化石墨烯表面的羧基反生酰胺化反应，从而将接枝有季铵盐抗菌单体的二氧化硅引入到氧化石墨烯结构中，制备得到改性氧化石墨烯，有利于二氧化硅和氧化石墨烯的分散，其中季铵盐抗菌单体结构中的季铵盐官能团具有广谱抗菌作用，将其引入改性氧化石墨烯结构中可赋予纤维材料良好的抗菌效果，同时由于化学键的牢固结合避免了其析出问题，另外二氧化硅与氧化石墨烯反应生成的酰胺基团与聚酰胺中的c=o、n-h形成氢键，可以提高改性氧化石墨烯与聚酰胺基体的界面相互作用，从而增强纤维的力学性能。
24、本专利技术以钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛纳米颗粒，并利用氨基改性剂将纳米二氧化钛进行氨基化改性，提高其分散性，避免产生纳米二氧化钛粒子团聚现象，其中纳米二氧化钛作为无机紫外屏蔽剂可以吸收和散射紫外线，有效抵御紫外线的危害，另外作为光催化型抗菌剂可在紫外光的照射下经过化学反应达到杀死微生物的作用，本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，包括以下重量份组分：聚酰胺70~90份、改性氧化石墨烯5~15份、改性纳米二氧化钛1~5份、改性多壁碳纳米管1~3份；所述改性氧化石墨烯为利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷在氧化石墨烯结构中接枝季铵盐抗菌单体处理的二氧化硅胶体；所述改性纳米二氧化钛为氨基化改性纳米二氧化钛；所述改性多壁碳纳米管为利用化学反应在多壁碳纳米管结构中接枝氨基化DOPO衍生物阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种组合。
3.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤A中N，N-二甲基十二烷基胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.5~0.8。
5.根据权利要求3所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤B中乙醇、去离子水、氨水、原硅酸四乙酯、季铵盐抗菌单体、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和氧化石墨烯的质量比为22~25：4~5：0.05~0.2：5~7：16~25：12~17：2~5。
6.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤（1）中三乙烯四胺、邻苯二甲酸酐和二乙醇胺的体积比为35~40：0.1~0.5：9.5~12；所述步骤（2）中钛酸丁酯和氨基改性剂的质量比为1：0.02~0.1。
8.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述改性多壁碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤c中氧化多壁碳纳米管和氨基化DOPO衍生物的质量比为0.3~0.5g：0.5~0.8g。
10.一种制备权利要求1~9中任一项所述抗菌聚酰胺纤维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，包括以下重量份组分：聚酰胺70~90份、改性氧化石墨烯5~15份、改性纳米二氧化钛1~5份、改性多壁碳纳米管1~3份；所述改性氧化石墨烯为利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷在氧化石墨烯结构中接枝季铵盐抗菌单体处理的二氧化硅胶体；所述改性纳米二氧化钛为氨基化改性纳米二氧化钛；所述改性多壁碳纳米管为利用化学反应在多壁碳纳米管结构中接枝氨基化dopo衍生物阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66中的一种或两种组合。
3.根据权利要求1所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述改性氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤a中n，n-二甲基十二烷基胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：0.5~0.8。
5.根据权利要求3所述的抗菌聚酰胺纤维材料，其特征在于，所述步骤b中乙醇、去离子水、氨水、原...
【专利技术属性】
技术研发人员：王波，
申请(专利权)人：安徽金弘润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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