抗菌PTT纤维的制备及性能研究

摘要

大自然中微生物无处不在，一些对人体有害的细菌、真菌在合适的环境下会迅速繁殖，各种各样的纺织品是这些微生物的理想寄居地，也是疾病传播的重要媒介。随着人们生活水平的提高，对纺织品的健康、卫生功能提出了更高的要求，纺织品的抗菌问题成为人们关注的焦点。聚对苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethyleneterephthalate，简称PTT)作为一种新型聚酯材料，由它制得的纤维具有优良的弹性回复性、抗污性及染色性，广泛应用于服装、地毯及家纺等纺织品领域。因此，对抗菌PTT纤维产品的研究和开发十分必要。
　　论文在对常规PTT-POY纺制及结构性能研究的基础上，通过PTT切片与抗菌母粒熔融共混纺丝法制备抗菌PTT-POY，并经后加工得到抗菌PTT-DTY（拉伸变形丝）;采用声速取向仪、偏光显微镜、密度梯度法、X射线衍射仪(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)、纱线强伸度仪、动态热应力仪等表征手段对PTT纤维的结晶取向性、热性能、物理性能、后加工性能进行了研究，采用琼脂平皿扩散法和振荡法对抗菌PTT纤维进行抗菌性能评价。
　　常规PTT-POY纤维结构与性能研究表明，随着纺丝速度的增加，纤维取向度增加，结晶度增加，沸水收缩率减小;随着纺速的增加，纤维的断裂伸长率下降比较明显，而断裂强度则出现先增加后减小的趋势，当纺速为2800m/min时出现了最大值;动态热应力测试数据表明，随着纺丝速度的增加，平均热应力增加。热应力CV值总体较低，在纺速为2800m/min时，出现最小值;综合以上结果，说明在纺速为2800m/min下所制得的PTT-POY纤维力学性能较好，内在质量比较稳定，所以选择2800m/min为之后POY的纺丝速度。
　　抗菌PTT-POY纺丝结果表明，抗菌母粒的加入，相应的纺丝温度有所提高，导致其热降解现象比常规PTT纺丝时明显，表现在特性黏度降增大;根据扫描电镜测试结果，抗菌剂在PTT基体中分布较均匀;抗菌母粒的加入初生纤维的结晶度降低、取向度略有上升，同时断裂强度和断裂伸长都有所下降，但对沸水收缩率的影响较小。
　　不同纤维规格的抗菌PTT-POY结构与性能研究表明:随着纤维的线密度下降即喷头拉伸比增加，抗菌PTT-POY结晶度提高，总取向度增加，沸水收缩率降低，断裂伸长率降低，断裂强度增加;抗菌PTT-POY结构性能随着存放时间的增加而变化的规律显示，在存放的7天内有一定的变化，而在一周后纤维结构性能趋于稳定。
　　抗菌PTT-DTY工艺及性能研究结果表明:第一热箱温度对DTY的沸水收缩率的影响最明显，随着热箱温度的升高，DTY的沸水收缩率逐渐降低;纤维的强伸度测试结果表明在150℃时断裂强度出现最大值;DSC和WAXD分析表明，纤维的结晶度在150℃达最大值，与断裂强度规律相似;TGA分析结果表明热箱温度对纤维的热稳定性影响不大。随着拉伸倍数的增加，纤维的线密度和断裂伸长出现下降，而断裂强度和沸水收缩率都逐渐增加;DSC测试结果表明，随拉伸倍数增加，DTY的结晶度增加，WAXD法所测结晶度与之相对应，但增加幅度不大;WAXD测试结果还表明，拉伸倍数的增加有利于010晶面结晶结构的完善，使其晶面间距减小，晶粒尺寸增加;TGA结果显示，拉伸倍数对DTY热稳定性影响较小。
　　抗菌PTT-DTY的抗菌性测试结果表明，用5％抗菌母粒与PTT切片通过熔融共混纺丝法制备的抗菌PTT纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为95.5％、94.2％，具有良好的抗菌效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 PTT纤维的研究现状

1．2．1 共混改性

1．2．2 多组分复合

1．2．3 混纺改性

1．3 抗菌剂及抗菌剂的分类

1．3．1 天然抗菌剂

1．3．2 有机抗菌剂

1．3．3 无机抗菌剂

1．4 银抗菌纤维的制备方法

1．4．1 共混纺丝

1．4．2 静电纺丝

1．5 银抗菌机理的研究现状

1．5．1 与遗传基因的作用

1．5．2 与功能酶的作用

1．5．3 与功能蛋白质的作用

1．5．4 电荷作用

1．6 抗菌性能评价方法

1．6．1 琼脂平皿扩散法

1．6．2 振荡法

1．7 本课题研究目的及内容

第二章 常规PTT-POY的纺制及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 样品的制备

2．2．2 样品的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 纺丝速度对取向性能的影响

2．3．2 纺丝速度对结晶性能影响

2．3．3 纺丝速度对力学性能的影响

2．3．4 纤维的动态热应力分析

2．4 小结

第三章 抗菌PTT-POY的纺制及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 样品的制备

3．2．2 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 抗菌母粒对POY结构与性能的影响

3．3．2 喷头拉伸比对POY结构与性能的影响

3．3．3 存放时间对POY性能的影响

3．4 小结

第四章 抗菌PTT-DTY工艺及性能研究

4．1 引言

4．2 样品的制备

4．2．1 加弹工艺流程

4．2．2 加弹基本工艺参数

4．2．3 样品编号

4．3 样品性能表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 第一热箱温度对DTY性能的影响

4．4．2 拉伸倍数对DTY性能的影响

4．5 小结

第五章 抗菌性能评价

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 菌种及评价指标

5．2．2 主要仪器和试剂

5．2．3 实验过程

5．3 结果与讨论

5．3．1 抗菌机理

5．3．2 抗菌性能分析

5．3．3 小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢