一種抗菌除臭纖維素纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抗菌除臭纖維素纖維，其中含有1～10wt%的鋁硅酸鹽緩釋微膠囊、1～5wt%的竹炭納米粉體、干斷裂強度為1.80～2.60cN/dtex，濕斷裂強度為0.90～1.50cN/dtex；制備方法包括：變性粘膠的制備和紡絲及后處理，所述紡絲及后處理過程中加入鋁硅酸鹽緩釋微膠囊。本發(fā)明具有服用性能優(yōu)良、紡織加工性能好、抗抑菌及除臭功能突出；將竹炭納米漿料從后溶解加入并攪拌均勻，將硅鋁酸鹽粉體制成緩釋微膠囊，采用紡前注射方式在紡絲前加入，微膠囊的存在避免了強酸堿對硅鋁酸鹽直接接觸而造成的有效物質分解流失和結構破壞，織物中硅鋁酸鹽微膠囊隨著酸浴成型或摩擦破裂緩慢的釋放有效成分，納米竹炭粉體吸附異味，起到長期抗抑菌、除臭的作用。
【專利說明】一種抗菌除臭纖維素纖維及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及改性纖維素【技術領域】，尤其涉及一種抗菌除臭纖維素纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的進步和人們生活水平的提高，人們著裝的觀念也在不斷地更新，對紡織品的功能性和產品的舒適美觀性提出了更高的要求。而棉、麻、絲、毛等天然纖維的生產由于受自然氣候和糧棉爭地矛盾的影響，產量增長十分緩慢，遠遠不能滿足實際需求。
[0003]自然界中纖維素不僅儲備量大，而且是一種取之不盡、用之不竭的可再生資源。這種原料目前還只有極少的一部分被制成纖維。隨著人類對自然界認識的不斷深入，纖維素的利用還將逐漸擴大。與此相比，合成纖維主要是由不同地質時期形成的原料(石油、煤、天然氣等)來生產的，這些原料的貯存量雖然很大，但它在逐漸消耗，并是難以恢復的。有專家預測，地球上的石油資源到二十一世紀中期將會用盡。而纖維素的資源是無限的，它以巨大的速度不斷地天然合成。
[0004]21世紀是要求進一步保護環(huán)境和合理利用資源的時代。纖維素纖維由于能被生物分解或安全燃燒轉化成水蒸氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環(huán)境問題少。由此可見，無論從資源的豐富程度、從廢棄物的處理，以及從穿著的舒適性和美觀大方等多方面考慮，發(fā)展纖維素纖維是十分必要的。
[0005]目前我國粘膠纖維品種多數(shù)是普通纖維，功能性纖維、差別化纖維很少。國內雖已掌握著色纖維、阻燃纖維、超細旦絲的生產技術，但形成批量生產能力的廠家極少。根據(jù)業(yè)內人士分析，我國差別化纖維在質量與數(shù)量上與國外仍有差距。目前國內由于多種原料不能滿足出口市場的需要，出口服裝面料70%靠進口。主要原因之一即為新技術、新產品開發(fā)能力差，高水平的差別化、功能化纖維數(shù)量有限。據(jù)統(tǒng)計，歐、美、日等發(fā)達國家人均粘膠纖維消費量為1.3公斤，是發(fā)展中國家的6?7倍。這表明差別化纖維不僅具有廣泛的國內市場，而且具有廣闊的國際市場。因此有必要大力開發(fā)高性能、差別化品種，滿足國內外市場需求，提升產品競爭力。
[0006]目前市場上見到的各種抗菌紡織品(包括針織物、梭織物及無紡布)，基本上采用三種方法生產:一是先將抗菌劑加入紡絲材料中制成抗菌纖維，然后制成各種抗菌紡織品，這種方法常用來生產化學合成纖維類產品；二是在織物印染后整理過程中加入抗菌劑(常被稱為抗菌整理劑)，然后制成各種抗菌紡織品，這種方法既可生產純天然纖維或純化學合成纖維類產品，也可生產混紡纖維類產品，適應性廣，故絕大多數(shù)抗菌紡織品的生產是采用這種方法；三是先將抗菌劑加入紡絲材料中制成抗菌纖維，再在織物印染后整理過程中加入抗菌整理劑，然后制成各種抗菌紡織品，這種方法僅在具有很高抗菌性能要求的特殊產品中使用。
[0007]目前我國的抗菌技術已取得了較大的發(fā)展，但抗菌產品還存在著一些問題，絕大多數(shù)有機類抗菌劑都對人體皮膚有著一定的刺激性和毒副作用，而無機類抗菌劑常含有重金屬離子，極易通過與人體皮膚接觸被人體吸收，對人體的健康造成極大危害。
[0008]能更好地解決抗菌廣譜問題，研制出更加廣譜的抗菌劑，改善抗菌的耐久性，使織物經過多次洗滌仍然具有良好的抗菌效果，能有選擇性地抑制細菌的繁殖并使菌落數(shù)保持在對人體無害的水平，而不是一味的徹底消滅所有細菌。這一系列問題的解決變的尤為迫切。
[0009]近年來，出現(xiàn)了利用天然大分子物質為抗菌劑進行紡織品的抗菌防臭加工，滿足了紡織品安全、健康和環(huán)保的要求，甲殼素類纖維成為主要一員。由于甲殼素纖維強力低、脆性大，纖維帶色和價格昂貴等，影響制品的品質和成本，對于已經產生的臭氣不能吸收分解，造成難以普及推廣。
[0010]申請?zhí)枮?00510073503.2的中國專利公開了一種除臭纖維及其制備方法，包括如下步驟:將酞箐鐵和無結晶水硅酸鋁混合研磨后加入光觸媒二氧化鈦，與配好的偶聯(lián)劑攪拌混合添加聚丙烯和EVA樹脂并攪拌，加入表面活性劑和分散劑，攪拌制得除臭劑濃縮母粒干燥后與載體聚丙烯混合經熔融紡絲制得除臭纖維。申請?zhí)枮?01110219501.5的中國專利公開了一種抗菌除臭改性滌綸纖維，由PET切片和抗菌劑-抗菌沸石，除臭劑由酞箐鐵、硅酸鋁及光觸媒二氧化鈦組成混合而成，將4-10%的抗菌劑和10-15%的除臭劑于200-230°C加入到PET切片中，按普通的滌綸切片紡生產工藝與流程進行生產，制得抗菌除臭改性滌綸纖維產品。申請?zhí)枮?01210098266.5的中國專利，公開了一種除臭聚酰胺纖維及其制備方法，，原料組分及各組分的重量份數(shù)為:聚酰胺纖維100-300份、2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇0.5-2份、溶劑200-500份、脫水劑0.05-0.2份和催化劑0.1-0.2份。將具有除臭功能的2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇與聚酰胺纖維反應，使2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇分子中的羥基與聚酰胺分子中的羧基進行縮合反應，進而得到具有除臭功能的聚酰胺纖維。
[0011]以上所公開的除臭抗菌類纖維都屬于合成纖維的范疇，一方面，合成纖維大都依賴石油資源，隨著能源的日益枯竭，開發(fā)必然會受到限制；另一方面，合成纖維雖然強力突出，但吸濕透氣性差，穿著不舒適性，不適宜做貼身衣物著裝，因此抗菌除臭性能的發(fā)揮也大打折扣。
[0012]申請?zhí)枮?0803554.7的PCT專利，公開了一種除臭纖維及其制備方法，采用處理液含有脫乙酰的甲殼質和/或改性的脫乙酰甲殼質，羧酸聚合物，氧化鋅和粘合樹脂處理天然纖維素或合成纖維。申請?zhí)枮?0805580.7的PCT專利公開了一種具有除臭或抗菌性的纖維構造物，纖維表面上具有鈦和硅構成的復合氧化物和粘合劑的纖維構造物。申請?zhí)枮?01010185033.X的中國專利，公開了一種一種具有抗菌消臭功能的織物，，該織物是采用消臭劑組合物及有機抗菌劑經過浸軋或涂層加工所得到的。消臭劑組合物由以二氧化硅、氧化鋅或二氧化鈦為主要成分的消臭劑中的至少兩種所形成，有機抗菌劑為行機硅季胺鹽類抗菌劑。
[0013]以上所公開的除臭抗菌類纖維都屬于織物后整理工藝，雖然后整理織物的抗菌除臭功能比較優(yōu)良，價格也相對低廉便于推廣，但耐洗性差，由于粘合劑的存在織物的手感發(fā)硬，非常不適宜制作夏季的貼身衣物。
[0014]申請?zhí)枮?01310097045.0的中國專利公開了一種具有天然抗菌、除臭及負離子功能竹纖維素纖維的制法，系將適量的廢咖啡渣先加入竹漿作為原料，再加入氧化甲基瑪琳溶劑，使其相混合溶解成粘液后，以干噴濕式紡絲法將該粘液從紡嘴中擠壓出來，并經凝固浴中凝固再生成絲，最后經水洗、干燥、上油及卷取等程序后，即可制得具有天然抗菌、除臭及負離子功能竹纖維素纖維。該專利是采用新型溶劑法天絲工藝來制備纖維素纖維，由于溶劑的可回收利用不僅紡絲工藝綠色環(huán)保，而且還有效的利用了廢棄的咖啡渣作為功能性添加物，但纖維的生產成本較高，不利于大批量的產業(yè)化生產推廣。
[0015]申請?zhí)枮?00680008036.8的PCT專利公開了一種除臭抗菌纖維制品，本發(fā)明提供包含含有具有抗菌性的金屬的鈣霞石類礦物、粘土礦物、針葉樹漂白牛皮紙漿和闊葉樹漂白牛皮紙漿的除臭抗菌纖維制品。申請?zhí)枮?01210349910.1的中國專利公開了一種消汗臭粘膠纖維及其制備方法，本發(fā)明屬于纖維制備【技術領域】，涉及硅酸鹽礦物及酸、鹽兩性物質生產的功能性粘膠纖維，特別是一種含粘膠短纖和粘膠長絲的消汗臭粘膠纖維及其制備方法。雖然以上專利都屬于利用天然鋁硅酸鹽為除臭吸附劑來制備纖維素纖維，如果采用傳統(tǒng)的纖維素纖維生產工藝，作為公知知識，漿柏經堿液浸潰、二硫化碳黃化后加入堿液制成粘膠紡絲液，經脫泡、熟成后采用濕法紡絲噴絲工藝成型，凝固浴為硫酸，大量酸堿鹽的存在勢必會造成大部分有效礦物質的流失，嚴重影響到了成品纖維的抗菌除臭功能性，試驗表明，從后溶解加入對甲纖含量為7%鋁硅酸鹽粉體，混合均勻后紡絲經精煉工序后，采用灼燒殘留物法檢測最終纖維中鋁硅酸鹽的含量為1.9%左右，超過5%的鋁硅酸鹽有效物質被氫氧化鈉及硫酸分解流失。

【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是:針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種服用性能優(yōu)良、紡織加工性能好、抗抑菌及除臭功能突出的纖維素纖維。
[0017]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是:針對現(xiàn)有技術存在的不足，在不影響正常紡絲的情況下，將竹炭納米漿料從后溶解加入并攪拌均勻，將硅鋁酸鹽粉體制成緩釋微膠囊，采用紡前注射方式在紡絲前加入，微膠囊的存在避免了強酸堿對硅鋁酸鹽直接接觸而造成的有效物質分解流失和結構破壞，織物中硅鋁酸鹽微膠囊隨著酸浴成型或摩擦破裂緩慢的釋放有效成分，納米竹炭粉體吸附異味，起到長期抗抑菌、除臭的作用，且生產的纖維服用性能優(yōu)良、紡織加工性能好的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法。
[0018]本發(fā)明的技術解決方案是，提供如下一種抗菌除臭纖維素纖維，所述纖維中含有I?10wt%的鋁硅酸鹽緩釋微膠囊，含有I?5wt%的竹炭納米粉體，所述纖維的干斷裂強度為1.80?2.60cN/dtex，濕斷裂強度為0.90?1.50cN/dtex,干斷裂伸度為16?22%,對氨氣去除率> 92.0%，醋酸去除率> 92.0%，異戊酸去除率> 93.0%，殺菌活性對數(shù)值> 0，抑菌活性對數(shù)值> 2。
[0019]一種抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，步驟包括:變性粘膠的制備和紡絲及后處理，所述紡絲及后處理過程中加入鋁硅酸鹽緩釋微膠囊。
[0020]具體工藝步驟如下:
(1)變性粘膠的制備:以纖維素漿柏為原料，經包括浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合以及熟成步驟制得粘膠，在溶解步驟中，加入占粘膠中α纖維素0.5?1.2wt%的變性齊IJ，加入竹炭納米漿料攪拌2?4h制得變性粘膠；
(2)紡絲及后處理:通過紡前注射系統(tǒng)，將鋁硅酸鹽微膠囊通過計量泵加入到混合器，同時變性粘膠液通過粘膠流量計加入到混合器，混合均勻后快速引入凝固浴紡絲成型，然后經絲條牽伸和后處理步驟得到抗菌除臭纖維素纖維。
[0021]作為優(yōu)選，所述凝固浴包括硫酸80~130g/l、硫酸鋅8~13.5g/l、硫酸鈉320~350g/l。
[0022]作為優(yōu)選，所述竹炭納米漿料的制備是將粒徑為200-900納米的竹炭粉體加入到濃度為4.0-6.0wt%的氫氧化鈉溶液中，在40 ± 3°C的溫度下攪拌40~60分鐘，過濾后加入分散劑，分散劑的加入質量為竹炭納米粉體質量的0.02、.10%，在500-1000轉/min的高速轉動下攪拌60-80分鐘后，得到含竹炭粉體3(T40wt%的穩(wěn)定漿料。
[0023]作為優(yōu)選，所述的鋁硅酸鹽緩釋微膠囊的制備包括:
(1)預處理:將天然鋁硅酸鹽加入到濃度為3.0~5.0wt%的堿溶液中，在32±2°C的溫度下浸泡30~40分鐘后，然后在溫度為40±2°C時進行水洗，過濾后在80±3°C的溫度下進行烘干，最后預粉碎至0.9^1.8微米的鋁硅酸鹽粉體；
(2)緩釋微膠囊的制備:明膠和軟水按比例1:24~30加入反應釜中，控制溫度8(T86°C加熱溶解，然后冷卻至50土 1°C，之后緩慢加入預處理制備的鋁硅酸鹽粉體，用高速分散機高速攪拌，攪拌速度為100~150轉/秒，調節(jié)pH值至酸性，反應15~20 min，降溫至l(Tl2°C后固化，調節(jié)pH值至堿 性，反應4(T50 min，降低攪拌速度至10-?5轉/秒，反應60~80 min后抽濾得到“含微膠囊25~30wt%、粒徑D 90 <2.0微米、大于4微米的粒子< 1%，芯壁比為3:1”的均勻乳液。
[0024]作為優(yōu)選，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
[0025]作為優(yōu)選，所述變性劑為烷基多胺。
[0026]采用本技術方案的有益效果:本發(fā)明的抗菌除臭纖維素纖維中硅鋁酸鹽有效成分的含量流失較少，加上竹炭納米粉體強大的吸附功能，成品纖維的抗抑菌、除臭功能更加的持久穩(wěn)定，因此本發(fā)明的抗菌除臭纖維素纖維既有天然纖維素纖維的吸收透氣、穿著舒適、廢棄后可自然降解的優(yōu)點，又有抗抑菌、除臭功能性強、效果持久的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0027]為便于說明，下面對本發(fā)明所述的抗菌除臭纖維素纖維及其制備方法做詳細說明。
[0028]實施例1:
制備0.78 dtex X 32mm抗菌除臭纖維素纖維:
(一)制備竹炭納米衆(zhòng)料備用
竹炭納米漿料的制備是將粒徑為200-900納米竹炭粉體加入到5.0wt%的氫氧化鈉溶液中，在溫度為41°C的條件下攪拌45分鐘，過濾后加入分散劑十二烷基苯磺酸，加入分散劑的質量為竹炭納米粉體質量的0.08wt%,800轉/min轉速下攪拌70分鐘后，得到含竹炭粉體35wt%的穩(wěn)定衆(zhòng)料,即竹炭納米衆(zhòng)料。
[0029](二)制備鋁硅酸鹽緩釋微膠囊備用 鋁硅酸鹽緩釋微膠囊的制備包括:
(I)預處理:將天然鋁硅酸鹽加入到4.0wt%的堿溶液中，在溫度為32°C浸泡35分鐘后，在溫度為41°C進行水洗，過濾后在80°C進行烘干，然后預粉碎至D90=l.8微米的鋁硅酸鹽粉體；
(2)緩釋微膠囊的制備:明膠和軟水按比例1:27加入反應釜中，控制溫度85°C加熱溶解，然后冷卻至51°C，之后緩慢加入預處理制備的鋁硅酸鹽粉體，用高速分散機高速攪拌，攪拌速度為120轉/秒，調節(jié)pH值至酸性，反應18min，降溫至11 °C后加入固化，調節(jié)pH值至堿性，反應45min,降低攪拌速度至10轉/秒,反應70min后抽濾得到含“微膠囊28wt%、粒徑D 90 ^ 2.0微米、大于4微米的粒子< 1%，芯壁比為3:1”的均勻乳液，即鋁硅酸鹽緩釋膠囊。
[0030]制備0.78 dtexX 32mm抗菌除臭纖維素纖維的制備方法:
1.變性粘膠的制備:以纖維素漿柏為原料，經包括浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合以及熟成步驟制得粘膠，在溶解步驟中，加入占粘膠中α纖維素0.8wt%的變性劑烷基多胺，加入占成品纖維質量的2wt%上述制備好的竹炭納米漿料并攪拌3h制得變性粘膠。
[0031]2.紡絲及后處理:通過紡前注射系統(tǒng)，將上述制備好的鋁硅酸鹽微膠囊通過計量泵加入到混合器，鋁硅酸鹽微膠囊占成品纖維質量的8wt%，同時變性粘膠液通過粘膠流量計加入到混合器，混合均勻后快速引入凝固浴紡絲成型，所述凝固浴的組成為硫酸90g/l、硫酸鋅11.5g/l、硫酸鈉330g/l，然后經絲條牽伸和后處理步驟得到抗菌除臭纖維素纖維。
[0032]經過對實施例1所述的制備方法制得的0.78dteXX32mm抗菌除臭纖維素纖維產品進行檢測，其中主要指標的檢測結果如下表中所示:
【權利要求】
1.一種抗菌除臭纖維素纖維，其特征是:所述纖維中含有I~10wt%的鋁硅酸鹽緩釋微膠囊，含有I~5wt%的竹炭納米粉體。
2.根據(jù)權利要求1所述的抗菌除臭纖維素纖維，其特征是:所述纖維的干斷裂強度為1.80~2.60cN/dtex，濕斷裂強度為0.90~1.50cN/dtex，干斷裂伸度為16~22%。
3.根據(jù)權利要求2所述的抗菌除臭纖維素纖維，其特征是:所述纖維對氨氣去除率≥92.0%，醋酸去除率≥92.0%，異戊酸去除率≥93.0%。
4.根據(jù)權利要求3所述的抗菌除臭纖維素纖維，其特征是:所述纖維殺菌活性對數(shù)值≥ O，抑菌活性對數(shù)值≥ 2。
5.根據(jù)權利要求4所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:包括溶解步驟，所述溶解步驟中加入占粘膠中α纖維素0.5~1.2wt%的變性劑，加入竹炭納米漿料攪拌2^4h制得變性粘膠。
6.根據(jù)權利要求5所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:還包括凝固浴紡絲成型，所述凝固浴中包含硫酸80~130g/l、硫酸鋅8~13.5g/l、硫酸鈉320~350g/L.
7.根據(jù)權利要求6所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:所述的竹炭納米漿料是將粒徑為200-900納米的竹炭粉體加入到濃度為4.0-6.0wt%的氫氧化鈉溶液中，在40±3°C的溫度下攪拌40飛0分鐘，過濾后加入分散劑，分散劑的加入質量為竹炭納米粉體質量的0.02~0.10%，在500~1000轉/min的高速轉動下攪拌60~80分鐘后，得到含竹炭粉體30~40wt%的穩(wěn)定漿料。
8.如權利要求7所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:還包括鋁硅酸鹽緩釋微膠囊的制備單元，所述制備的鋁硅酸鹽緩釋微膠囊為含微膠囊25~30wt%、粒徑D90≤2.0微米、大于4微米的粒子≤1%，芯壁比為3:1。
9.如權利要求8所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:所述鋁硅酸鹽緩釋微膠囊的制備包括: (1)預處理:將天然鋁硅酸鹽加入到濃度為3.0~5.0wt%的堿溶液中，在32±2°C的溫度下浸泡30~40分鐘后，然后在溫度為40±2°C時進行水洗，過濾后在80±3°C的溫度下進行烘干，最后預粉碎至0.9^1.8微米的鋁硅酸鹽粉體； (2)緩釋微膠囊的制備:明膠和軟水按比例1:24~30加入反應釜中，控制溫度8(T86°C加熱溶解，然后冷卻至50土 1°C，之后緩慢加入預處理制備的鋁硅酸鹽粉體，用高速分散機高速攪拌，攪拌速度為100~150轉/秒，調節(jié)pH值至酸性，反應15~20 min，降溫至l(Tl2°C后固化，調節(jié)pH值至堿性，反應4(T50 min，降低攪拌速度至10-?5轉/秒，反應60~80 min后抽濾得到緩釋微膠囊的均勻乳液。
10.如權利要求7所述的抗菌除臭纖維素纖維的制備方法，其特征是:所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉，所述變性劑為烷基多胺。
【文檔編號】B01J13/02GK103981588SQ201410250425
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】孫石林 申請人:青島嘉勝隆貿易有限公司