[发明专利]一种纳米银对位芳纶、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种纳米银对位芳纶，包括对位芳纶纤维载体和分布在对位芳纶纤维载体上的纳米银颗粒。本发明的有益效果是：本发明通过超声和溶剂溶胀的双重作用使得溶液中的银离子能够深入到对位芳纶纤维内部，然后在还原剂的作用下将银粒子还原成为纳米银颗粒，纳米银粒子和对位芳纶纤维的结合更加牢固，使纤维具有了长效的抗菌能力，同时保持了力学性能。

技术领域

本发明涉及纤维的改性，尤其涉及一种纳米银对位芳纶、其制备方法及应用。

背景技术

纳米银是一种效果出色的无机抗菌剂，现广泛运用在医疗、包装、服装行业。纳米银作为抗菌材料具有很多优良的特性：1)纳米银安全性高，在极低浓度就能对微生物表现出强烈的抗菌性，对哺乳动物的毒性较低；2)具有很强的持久性，纳米银在杀菌过程中只起催化作用，本身并不消耗，具有持久的抗菌效果；3)纳米银不易产生耐药性；4)纳米银抗菌具有广谱性，能够对多达650多种细菌具有抗菌效果。

对位芳纶(Poly(para-phenylene terephthanlamide，PPTA)是杜邦公司在上世纪60年代研制出的一种著名的高强度聚合物，即对苯二甲酰对苯二胺聚合物结构的纤维(如Kevlar系列及我国的芳纶1414)。PPTA是一种新型合成纤维，具有高强度、高模量、高结晶度和高取向度，同时还具有耐磨、阻燃、耐化学腐蚀、绝缘、防割、抗疲劳、柔韧性好、尺寸稳定性好等性能，由于其出色的热稳定性能和化学惰性，使其在高性能复合材料增强纤维中占有重要的地位。

对位芳纶纤维用途广泛，在汽车工业、航空航天、纺织工业、体育用品等行业都有所应用。对位芳纶纤维的应用环境较为极端，所以防霉抗菌性能成为芳纶纤维在应用时的一个重要需求。在芳纶纤维上负载纳米银，使其具有抗菌性是一种可能的解决方法。目前对位芳纶纤维表面改性经常使用的方法有以下四种：1)表面涂覆法，这是研究者们最早所采用的一种方法，但由于对位芳纶结晶度高、分子链规整且缺少活性基团，表面涂覆法仅限于应用在与对位芳纶黏结性能较好的一些化学物质上，很难将银等金属粒子使用该方法负载在对位芳纶上。2)氟化法，这种方法负载金属粒子的效果好，但在生产过程中对人身安全存在较大的威胁。3)化学镀，这是最常用的一种方法，如专利CN103668944A在制备材料的过程中就使用了化学镀的方法，这种方法最为简便，但是负载的银层仅存在于纤维的表面，而且会使纤维的力学性能有所下降，复杂的前处理工序又会大大增加生产成本。4)高能物理法，如“A new method of producing conductive aramid fibers using supercriticalcarbon dioxide”论文中采用了超临界二氧化碳处理芳纶纤维，可以对表面进行改性，不过由于这种方法所需设备昂贵，生产效率较低，难以满足大规模生产的需要。

通过上述分析可以发现，现有的技术存在有很多的问题：(1)目前对位芳纶纤维负载金属粒子的研究都集中于导电、电磁屏蔽、抗静电等领域；(2)由于芳纶纤维表面活性比较低，与金属粒子结合比较困难，所以传统的载银方法都需要对纤维进行前处理，而前处理又会降低纤维的力学性能；(3)传统方法对芳纶改性只作用于纤维的表面，长时间使用会使表面改性物质出现一定的损失，降低了纤维的耐久性；(4)氟化法或高能物理法等效果较好的方法存在成本较高，生过程较为危险等缺点，难以大规模生产。

发明内容

本发明针对对位芳纶与金属粒子结合困难的问题，提供一种纳米银对位芳纶，该纳米银对位芳纶包括对位芳纶纤维载体和分布在对位芳纶纤维载体上的纳米银颗粒，与传统表面附着银粒子的对位芳纶不同，本申请中对位芳纶的内部也分布有纳米银粒子，这种特殊结构的纤维材料的制备方法为：

1)配置硝酸银溶胀液

将硝酸银置入溶胀剂中进行超声溶解，控制硝酸银的浓度为0.001-1mol/L；

2)对位芳纶的抽提

用丙酮将对位芳纶纤维回流提纯20-60min，取出后60℃干燥2h或室温下干燥1天；

3)浸渍