[发明专利]一种纳米银海藻纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米银海藻纤维的制备方法，属于再生海藻功能纤维制造技术领域。

背景技术

纺织品引起的火灾约占火灾起数的40%，导致人员伤亡和经济损失都很巨大。同时，纤维和纺织品又是细菌的良好寄宿地，不仅会产生不愉快气味和引起刺痒感，而且还会通过接触传播疾病和引起交叉感染。海藻纤维是以褐藻中提取的多糖-海藻酸钠为原料开发的一种新型可再生纤维，具有资源可再生性、产品生物相容性、本体阻燃性等优点，但抗菌性能不足限制了其应用领域。如何提高其抗菌性能，研制出阻燃抗菌多功能新型纤维是海藻纤维差别化研究的热门课题。

银作为抗菌剂具有悠久历史。银具有抗菌能力强、耐高温、安全性好等优点。目前的研究发现银作为非溶出型无机抗菌剂不会引起病原体产生抗体或发生突变，不会干扰人体的正常免疫功能。由于纳米银（AgNPs）的小尺寸效应，具有极大的比表面积，从而使AgNPs与微生物表面接触的概率大大增加，因此AgNPs比成簇的宏观银粒子具有更强的抗菌性，而且比单质形式存在的银更稳定。纳米银与海藻纤维技术相融合可开发出抗菌性能优异的差别化纤维。

目前，应用纳米技术开发抗菌纤维主要有原液纺丝和后整理法。后整理法即通过浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将纳米粉体处理到纤维上，从而获得抗菌性。Chuh-Yean Chen、S.Ravindra等人采用此方法处理棉纤维制备了具有抗菌纳米银微粒的棉纤维。该法的优点是加工方便，缺点是抗菌剂只存在于纤维表面层中，容易脱落，一旦脱落便不能补充，因而往往不耐洗涤，抗菌功效的耐久性不理想，且可能会由于初期溶出量大而存在使用安全性问题。原液纺丝法是在纺丝时将纳米银置于纺丝液中，制成抗菌织物，该法的最大优点在于纳米银可均匀分散在纤维内部，耐久性好，并因溶出量少而使用安全。但是纳米银表面能很大，易于聚集，纺丝过程中容易堵塞喷丝孔，连续生产比较困难。中国专利CN200710014403.1公开了普通及功能性海藻酸钙纤维的制备方法，提出将抗菌纳米粉体和壳聚糖微胶囊添加到海藻酸钠溶液中制备功能性海藻酸钙纤维，纳米粉体是二氧化钛载银粉体，但未公开二氧化钛载银粉体制备方法和纳米粉体粒径，也未提出如何解决多种纳米粉体混合引起聚集而不能连续纺丝的问题。中国专利CN200610053877.2公开了一种纳米银海藻酸钙抗菌辅料，通过在医用辅料上喷施纳米银浆或将海藻酸钙纤维浸入纳米银浆后干燥而得。但未公开纳米银浆的制备方法和纳米银的粒径及其抗菌效果，重要的是此技术仅是表面处理技术，由于不耐久，仅限于作无纺布医用辅料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种纳米银海藻纤维的制备方法。该方法会确保纳米银不会聚集而堵塞喷丝孔，可连续化生产；也确保纳米银均匀分布在纤维中形成持久的抗菌性能。

本发明的技术解决方案是：

一种纳米银海藻纤维的制备方法，其包括以下步骤：

（1）先以海藻酸钠和可溶性银盐制备纳米银前驱体——海藻酸银络合物，再通过化学还原法制备海藻酸钠基纳米银胶体体系；

（2）向步骤（1）中制备的海藻酸钠基纳米银胶体体系中加入纤维级海藻酸钠，搅拌均匀，制得纳米银海藻纺丝液；

（3）将步骤（2）中制备的纳米银海藻纺丝液用湿法纺丝，通过凝固浴，得到纳米银海藻初生纤维，然后经过拉伸、定型、干燥、上油处理得到纳米银海藻纤维。

上述步骤（1）按以下具体步骤进行：

（a1）将浓度为0.05～6.0mol/L的银氨溶液与质量百分比浓度为0.1～10.0％的海藻酸钠水溶液以1∶10～1∶100的体积比进行混合，得到海藻酸银络合物溶液；

（a2）向海藻酸银络合物溶液中加入还原剂，控制反应温度为10～85℃，搅拌反应10～150min，制得海藻酸钠基纳米银胶体体系。

上述步骤（a2）中：所述还原剂为甲醛、乙醛、乙醛酸、戊二醛、酒石酸盐、葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、连二硫酸钠、硼氢化钾、硼氢化钠、二甲胺硼烷或水合肼。

上述步骤（a2）中：所述还原剂的加入量与海藻酸银络合物中金属离子的摩尔数相等，所述还原剂的浓度为0.1～10g/100mL。

上述步骤（a2）中：所述海藻酸钠基纳米银胶体体系中纳米银粒子的粒径为1～50nm，纳米银的含量为10～30000mg/kg。

上述步骤（2）按以下具体步骤进行：向海藻酸钠基纳米银胶体体系中加入纤维级海藻酸钠，控制反应温度为30～50℃，搅拌反应1～3h，制得纳米银海藻纺丝液。