本發(fā)明涉及纖維，具體涉及一種基于隔熱材料的抗菌保暖纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著人們生活水平的提高和對健康舒適的追求，兼具保暖與抗菌功能的紡織品的需求日益增長。聚丙烯纖維因其質(zhì)輕、保暖性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于保暖內(nèi)衣、戶外服裝等領(lǐng)域。然而，普通聚丙烯纖維本身不具備抗菌性能，易成為細(xì)菌滋生的載體，且其保暖性能主要依賴于纖維堆積形成的靜止空氣層，功能性單一，難以滿足高端應(yīng)用需求。
2、現(xiàn)有技術(shù)通常采用共混添加無機(jī)抗菌劑或有機(jī)抗菌劑的方法提高纖維的抗菌性能。但無機(jī)抗菌劑在聚丙烯基體中分散性差、易團(tuán)聚，且與聚丙烯基體相容性不佳，導(dǎo)致纖維力學(xué)性能下降，抗菌持久性不足；有機(jī)抗菌劑則存在耐熱性差、在基體中易遷移析出等問題。
3、在提高纖維隔熱保暖性能方面，現(xiàn)有技術(shù)常用方法是添加無機(jī)隔熱填料，但普通填料與基體的界面結(jié)合力弱，且填充量過高時會影響纖維的紡絲加工性能。
4、因此，有必要制備一種加工性能優(yōu)良、兼具抗菌功能與隔熱功能的聚丙烯纖維。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于隔熱材料的抗菌保暖纖維及其制備方法。通過將無機(jī)抗菌隔熱材料中空二氧化鈦微球采用聚噻吩和聚丁二烯進(jìn)行表面修飾，制成抗菌性能好、隔熱性能佳的抗菌隔熱材料，與反應(yīng)型季銨鹽抗菌劑甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共同引入聚丙烯切片中，經(jīng)熔融反應(yīng)擠出，制成的纖維兼具優(yōu)良的隔熱保溫性能和持久抗菌性能，同時纖維的舒適性也得到改善。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
3、一種基于隔熱材料的抗菌保暖纖維的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟（1）、將噻吩-3-乙酸與四氫呋喃混合，依次加入三乙胺、三氟乙酸五氟苯酯，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，純化，得到三氟乙酸五氟苯酯接枝噻吩；
5、將噻吩、三氟乙酸五氟苯酯接枝噻吩、三氯甲烷混合均勻，得到噻吩溶液；將中空二氧化鈦微球、三氯化鐵、三氯甲烷混合，超聲分散，加入噻吩溶液，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，純化，得到聚噻吩改性中空二氧化鈦微球；
6、步驟（2）、將聚噻吩改性中空二氧化鈦微球、n,n-二甲基甲酰胺混合，超聲分散，加入1-氨基-11-疊氮-3,6,9-三氧雜十一烷和三乙胺，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，過濾洗滌，干燥，得到疊氮聚噻吩改性中空二氧化鈦微球；
7、步驟（3）、將疊氮聚噻吩改性中空二氧化鈦微球、炔基化聚丁二烯、n,n-二甲基甲酰胺混合，超聲分散，依次加入五水硫酸銅水溶液和抗壞血酸鈉水溶液，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，過濾取沉淀，洗滌，干燥，得到抗菌隔熱材料；
8、步驟（4）、將抗菌隔熱材料、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、聚丙烯切片、過氧化二苯甲酰混合，熔融反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，擠出切粒，得到抗菌隔熱聚丙烯切片；
9、將抗菌隔熱聚丙烯切片、聚丙烯切片熔融混合，在雙螺桿紡絲機(jī)中熔融紡絲，冷卻牽伸，得到基于隔熱材料的抗菌保暖纖維。
10、優(yōu)選地，所述步驟（1）中，制備三氟乙酸五氟苯酯接枝噻吩時：噻吩-3-乙酸、三乙胺、三氟乙酸五氟苯酯、四氫呋喃的比例為5g:19-20ml:12-13ml:130-200ml；反應(yīng)條件為：在室溫下攪拌反應(yīng)1-2h。
11、優(yōu)選地，所述步驟（1）中，制備三氟乙酸五氟苯酯接枝噻吩時，純化操作包括：旋蒸除去溶劑，采用乙酸乙酯溶解，再采用飽和碳酸氫鈉水溶液洗滌，分液取有機(jī)相，加入無水硫酸鎂干燥，過濾取濾液，旋蒸除去溶劑，采用乙酸乙酯與正己烷以體積比1:10混合的洗脫劑進(jìn)行柱層析純化。
12、優(yōu)選地，所述步驟（1）中，制備聚噻吩改性中空二氧化鈦微球時：噻吩、三氟乙酸五氟苯酯接枝噻吩、三氯甲烷的比例為0.5g:0.5g:10ml；中空二氧化鈦微球、三氯化鐵、三氯甲烷、噻吩溶液的比例為1g:1.5-2g:20-50ml:8-12ml；反應(yīng)條件為：在氮氣氛圍中、室溫下反應(yīng)10-18h。
13、優(yōu)選地，所述步驟（1）中，制備聚噻吩改性中空二氧化鈦微球時，純化操作包括：加入甲醇靜置，過濾取沉淀，采用甲醇洗滌，干燥。
14、優(yōu)選地，所述步驟（2）中：聚噻吩改性中空二氧化鈦微球、1-氨基-11-疊氮-3,6,9-三氧雜十一烷、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺的比例為5-8g:0.07-0.1g:2-2.5ml:200-300ml；反應(yīng)條件為：在50-60℃溫度下攪拌反應(yīng)20-30h。
15、優(yōu)選地，所述步驟（3）中：五水硫酸銅水溶液的濃度為0.45wt%；抗壞血酸鈉水溶液的濃度為0.7wt%；疊氮聚噻吩改性中空二氧化鈦微球、炔基化聚丁二烯、n,n-二甲基甲酰胺、五水硫酸銅、抗壞血酸鈉的比例為5-8g:10g:200-500ml:0.8-0.12g:0.1-0.15g；反應(yīng)條件為：在氮氣氛圍中、50-60℃溫度下攪拌反應(yīng)10-15h。
16、優(yōu)選地，所述步驟（3）中，炔基化聚丁二烯包括以下步驟制備而成：
17、將端羥基聚丁二烯溶液加入叔丁醇鉀溶液中，反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫，加入丙炔溴溶液，繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，純化，得到炔基化聚丁二烯。
18、優(yōu)選地，所述步驟（3）中制備炔基化聚丁二烯時：端羥基聚丁二烯溶液是由端羥基聚丁二烯與四氫呋喃以比例10-11g:50ml混合溶解制備而成；叔丁醇鉀溶液是由叔丁醇鉀與四氫呋喃以比例2-2.5g:50ml混合溶解制備而成；丙炔溴溶液是由丙炔溴與四氫呋喃以比例1.5-2.5ml:100ml混合溶解制備而成。
19、優(yōu)選地，所述步驟（3）中制備炔基化聚丁二烯時：端羥基聚丁二烯、叔丁醇鉀、丙炔溴的比例為10-11g:2-2.5g:1.5-2.5ml；反應(yīng)條件為：在氮氣氛圍中，從0℃升溫至室溫反應(yīng)1h；繼續(xù)反應(yīng)條件為：在氮氣氛圍中、0℃溫度下攪拌繼續(xù)反應(yīng)44h。
20、優(yōu)選地，所述步驟（3）中制備炔基化聚丁二烯時，純化操作包括：升溫至室溫，得到反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物采用飽和氯化鈉水溶液萃取，取有機(jī)相，采用飽和氯化鈉水溶液洗滌后，利用無水硫酸鎂干燥，過濾取濾液，旋蒸除去溶劑。
21、優(yōu)選地，所述步驟（3）中：抗菌隔熱材料、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、聚丙烯切片、過氧化二苯甲酰的質(zhì)量比為10-15:4-6:100:0.3-0.6；反應(yīng)條件為：在180-190℃溫度下熔融反應(yīng)8-10min。
22、優(yōu)選地，所述步驟（3）中：抗菌隔熱聚丙烯切片、聚丙烯切片的質(zhì)量比為30-50:50-70；熔融紡絲條件為：紡絲溫度為一區(qū)225-235℃、二區(qū)240-250℃、三區(qū)245-250℃，紡絲速度為450-550m/min；牽伸溫度為120-135℃，牽伸倍數(shù)為2-4倍。
23、優(yōu)選地，一種采用如上所述的基于隔熱材料的抗菌保暖纖維的制備方法制備得到的基于隔熱材料的抗菌保暖纖維。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
25、本發(fā)明通過將無機(jī)抗菌隔熱材料中空二氧化鈦微球采用聚噻吩和聚丁二烯進(jìn)行表面修飾，制成抗菌性能好、隔熱性能佳的抗菌隔熱材料，與反應(yīng)型季銨鹽抗菌劑甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共同引入聚丙烯切片中，經(jīng)熔融反應(yīng)擠出，制成的纖維兼具優(yōu)良的隔熱保溫性能和持久抗菌性能，同時纖維的舒適性也得到改善。
26、本發(fā)明利用中空二氧化鈦微球作為無機(jī)隔熱材料，將噻吩單體聚合后修飾在其表面，再利用1-氨基-11-疊氮-3,6,9-三氧雜十一烷取代脫去保護(hù)基團(tuán)五氟苯酯，制成含有疊氮官能團(tuán)的疊氮聚噻吩改性中空二氧化鈦微球，最后通過疊氮-炔點擊反應(yīng)，將聚丁二烯進(jìn)一步接枝于其上，合成兼具抗菌與隔熱性能的復(fù)合材料；
27、其中，中空二氧化鈦微球的空腔結(jié)構(gòu)中可以存儲低導(dǎo)熱的空氣，并且空腔結(jié)構(gòu)的存在使熱量傳遞的路徑復(fù)雜化，同時光在空腔結(jié)構(gòu)中可以形成多級反射，多種機(jī)制的共同作用使其可以作為隔熱保溫材料；同時由于二氧化鈦具有光催化殺菌性能，還可以作為無機(jī)抗菌劑提高材料的抗菌性能；聚噻吩作為共軛聚合物具有較優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率、良好的光穩(wěn)定性，可以與中空二氧化鈦微球協(xié)同抗菌，共同優(yōu)化材料的抗菌性能；聚丁二烯結(jié)構(gòu)與聚丙烯基體相容性好，并且其不飽和碳碳雙鍵的存在，可以與反應(yīng)型季銨鹽抗菌劑甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共同接枝聚丙烯，改善各組分的相容性。