Cu_2O/PA6抗菌复合纤维制备与结构性能

尼龙6(PA6)纤维是目前应用最为广泛的聚酰胺类纤维,具有成本低、弹性好及抗冲击性较强等优点,主要应用于服装面料、家用纺织品和工业织物等领域。纤维本身biological optimisation是一种高表面积的物质,加之与人体接触会附着油脂皮屑等物质,极利于有害微生物的依附和生长繁殖,常规的PA6纤维EPZ-6438细胞培养也不具备杀死病菌的能力。随着人们对于细菌病毒等有害微生物认知的不断加强和生活品质的提升,人们亟需能够具备抗菌抗病毒能力的纤维制品,因此开发具有抗菌性能的PA6纤维具有重要的意义。PA6纤维抗菌性能主要来源于基体中添加的抗菌剂。伴随着研发的深入和纳米材料的发展,无机抗菌剂由于其高效且广谱的抗菌能力和优良的热稳定性越来越受到重视。同时,无机抗菌剂走向大规模生产的方向,绿色、安全和低成本是目前的主要攻坚点。Cu_2O抗菌剂有着优秀的抗菌性能,还具备生产原料价格低廉、生产步骤较易、安全绿色的优点,是一种天然适合工业化生产的优良抗菌剂。目前关于Cu_2O的制备研究很多,但大多仍处于实验室小试阶段,如何研发出适合规模化生产和低成本的Cu_2O制备方式是十分必要的。本文通过安全绿色的葡萄糖还原法制备Cu_2O抗菌剂,通过改变反应温度和浓度成功制备出Cu_2O,使用XRD和SEM的方式对制得的Cu_2O进行表征。在不同条件下制备的Cu_2O纯度较高几乎不含杂质;制备出的Cu_2O呈球状或类球状,在不同温度下制得的Cu_2O粒径分布不同,随温度的上升粒径先减小后增大;浓度的增大也会使得Cu_2O粒径增大;采用最小抑菌浓度法对Cu_2O的抗菌性能进行表征,分别在Cu_2O浓度为0.25 mg/m L和0.125 mg/m L时将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌完全杀灭。采用硅烷偶联剂KH-550对Cu_2O进行表面改性,并改变KH-550用量探究最佳改性方案。改性后Cu_2O表面出现了N和Si两种元素,水接触角和zeta电位表明KH-550的最佳添加量为1.5Ipatasertib%。再将改性Cu_2O与PA6共混后获得Cu_2O/PA6复合材料,探究改性Cu_2O对材料性能影响。改性Cu_2O的加入使得PA6的结晶度减小,结晶速率增大;SEM表明改性Cu_2O在PA6中的分散性变好,不易出现团聚现象。通过熔融共混的方式制备出Cu_2O含量不同的PA6母粒,采用毛细管流变仪和旋转流变仪进行流变实验,研究Cu_2O添加量、温度和剪切速率对抗菌复合母粒共混体系粘度的影响规律。结果表明体系粘度随Cu_2O添加量升高,加工性能变差,Cu_2O添加量为20%时综合性能最优。并共混出添加不同粒径Cu_2O的PA6母粒,探究Cu_2O粒径对PA6可纺性影响,结果表明粒径为800~1200 nm时的Cu_2O可纺性较好,粒径为1500 nm和1800 nm的Cu_2O符合纺丝要求,但可纺性较差。通过母粒法熔融纺丝制备出Cu_2O/PA6抗菌复合纤维,并研究纤维的物化性能及抗菌性能。Cu_2O的加入使得PA6纤维力学性能略有下降,Cu_2O含量达到2wt%后力学性能很差,在此含量以下的复合纤维力学性能符合加工需求。并且Cu_2O加入使得PA6的结晶度下降,结晶速率升高,晶型由α晶型逐渐转变为γ晶型,出现熔融双峰现象,热稳定性下降。Cu_2O添加量在5000 ppm及以上时纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到国家标准以上,纤维经过20次洗涤后抗菌性能出现一定下降,但仍具备良好的抗菌和耐洗涤性能。