CN104514142A - 一种睡莲抗菌纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，通过特殊工艺从睡莲植物根茎中提取天然纤维束，再运用睡莲科植物的花、叶生物碱提取物结合胍类高分子聚合物对睡莲纤维进行抗菌后整理，从而使睡莲抗菌纤维具有抗菌、抑菌、吸湿、放湿、柔顺、防静电、防辐射、解毒、净水的作用。可用于生产手工或机器编织用品，可作为生产抗菌纺织制品的次级原材料，还可广泛应用于消毒***的滤芯、滤膜、生物半透膜以及城市管网水系的净化除菌。

Description

一种睡莲抗菌纤维及其制备方法

技术领域 本发明涉及一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，是通过特殊工艺从睡莲植物根茎中提取天然纤维束，再运用睡莲科植物的花、叶生物碱提取物结合胍类高分子聚合物对睡莲纤维进行抗菌后整理，从而使制备出的睡莲纤维具有抗菌、抑菌性能。本发明涉及的睡莲抗菌纤维应用范围广泛，可用作消毒***的滤芯、滤膜、生物半透膜以及城市管网水系的净化除菌，可用于生产手工或机器编织用品，还可作为生产抗菌纺织制品的次级原材料。本发明涉及的睡莲抗菌纤维制备方法，主要采用抗菌后整理工艺，将具有抗菌特性的睡莲花、叶的生物碱提取物结合其他化学聚合物通过合理混配制备出抗菌整理剂，再经过二浸二轧工艺，使睡莲纤维附加抗菌、抑菌的功效。本发明制备工艺简单，原料来源丰富，整个生产工艺环保科学，无毒无副作用，应用行业广泛，具有广阔的市场应用前景。

背景技术    天然纤维是自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纺织纤维，比如从农作物中提取麻、棉纤维，从蚕茧（熟蚕结茧时分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称天然丝）中提取蚕丝纤维，从羊毛中提取羊毛纤维、羊绒纤维等。相比动物纤维而言，植物纤维的种类和多样性更加丰富，植物的可栽培性使它成为取之不尽用之不竭的原料来源。经过不断地认知实践，人类已经成功开发出了多种植物纤维，从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等；从植物种子表皮细胞得到的种子纤维如棉、木棉；从植物果实得到的果实纤维如椰子纤维。随着对纤维提取技术的不断改进，人们开始将目光投向那些未经开发的植物。睡莲，又称子午莲、水芹花，是属于睡莲科睡莲属的多年生水生植物。外型与荷花相似，不同的是荷花的叶子和花挺出水面，而睡莲的叶子和花浮在水面上，因昼舒夜卷而被誉为“花中睡美人”。研究表明，睡莲的茎秆中含有大量的天然纤维素，完全能够将其提取出来作为一种新型纤维开发使用。睡莲的根茎中含有大量的淀粉物质，能吸收水中的汞、铅、苯酚等有毒物质，还能过滤水中的微生物，是难得的水体净化的植物材料。睡莲花、叶中含有大量的生物碱成分，无独有偶，这些成分都或多或少地具有抗菌抑菌作用，这也从侧面解释了睡莲花出淤泥而不染的原因。

陈东生等人的研究表明莲纤维的初始模量为146.81 cN/dtex，比棉、羊毛和蚕丝的初始模量高，与苎麻接近；莲纤维的断裂强度为3.44 cN/dtex，优于羊毛，与棉、蚕丝接近，仅次于苎麻；莲纤维的断裂伸长率为2.75%，与苎麻相近，比棉、羊毛和蚕丝小；在小应力下，莲纤维的弹性较好；莲纤维的静、动摩擦因数分别为0.5541、0.3203，属于手感较涩糙的纤维。为了解莲纤维的吸湿性能，通过实验测试，分析莲纤维结构与吸湿性能的关系。在标准状态下，测定了莲纤维的吸、放湿特征曲线，并由此推导出莲纤维在达到吸、放湿平衡过程中，回潮率对时间的回归方程以及吸、放湿速率方程。结果表明：莲纤维具有较好的吸、放湿性能，其吸、放湿回潮率均高于棉纤维和亚麻纤维；莲纤维的吸湿速率最高，亚麻居中，棉纤维最低；3种纤维的放湿速率比较接近，莲纤维略高于棉纤维和亚麻纤维。以上研究结果表明，睡莲纤维具有弹性好，断裂强度高，吸湿速率高，韧性好，手感较粗糙的特点。睡莲花、叶提取物具有抗菌、解毒、净水、抑制微生物生长的作用。睡莲纤维的提取开发目前仍处于初期摸索阶段，目前见于文献报道的较少。本发明旨在提供一种制备睡莲抗菌纤维的方法，通过环保的生产工艺避免破坏纤维的结构和性能，并利用睡莲本身的抗菌生物碱结合其他化学物质，对睡莲纤维进行抗菌后整理，从而最大限度地保留纤维原有的特性和功能，并赋予睡莲纤维抗菌、柔顺、净水、解毒的功能和特性，使睡莲抗菌纤维具备更多优越性，为其后续开发应用提供坚实的技术支撑。

发明内容  本发明提供了一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，本发明的要点在于利用睡莲根茎通过特殊工艺提取睡莲纤维，并通过浸渍后整理工艺使睡莲纤维附带抗菌性能，从而制备出纯天然、抗菌环保的睡莲抗菌纤维。本发明主要采用睡莲花、睡莲叶的天然提取物（叶黄酮、没食子酸、紫槲皮甙），结合多胍类高分子聚合物以及化学柔顺剂，制备出以睡莲植物提取物为主的抗菌整理剂，将该抗菌整理剂与睡莲纤维经浸渍、压轧、烘干、捆束整理多道工序后，最终制备出集抗菌、防辐射、柔顺、抗静电、无毒无害、天然不刺激多种特点于一身的睡莲抗菌纤维。

本发明的原理为：睡莲茎秆中存在大量的睡莲纤维，将睡莲茎秆初步整理后，经压轧抽离、梳解开纤工艺后得到细纤维束。研究表明睡莲纤维在碱性溶剂中的稳定性较好。一定浓度的氢氧化钠溶液可以将睡莲茎秆内的胶质蛋白洗脱，从而使睡莲纤维彻底暴露并起到软化纤维的作用。除此之外，一定浓度的氯化钠溶液可以将睡莲植物中的水分、蛋白胶质类成分及其它非纤维成分洗脱出来，从而彻底暴露睡莲纤维。

睡莲叶黄酮是存在于睡莲叶中的一种有机成分，一般通过乙醇提取工艺将睡莲叶黄酮提取出来。大量的药理实验研究表明，黄酮类化合物有明显的抗溃疡、抗氧化、抗炎、抑菌、抗癌及降血脂等系列生物活性，具有高效低毒副作用的优势，尤其是植物黄酮化合物以其纯天然、高活性、见效快等特点得到国内外科研人员的青睐。研究表明，睡莲叶黄酮对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌均具有抑菌活性，因此从睡莲叶中提取黄酮类物质是抗菌整理液配方的一个重要组分。

没食子酸是从睡莲花中提取出的一种酚酸成分，具有光谱的抗菌抗病毒作用。体外试验表明，浓度为5mg/ml的没食子酸对金黄色葡萄球菌、八叠球菌、α－型键球菌、奈瑟氏球菌、绿脓杆菌、弗氏痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌A等有抑制作用。此外，3%浓度的没食子酸对17种真菌有抑菌作用，对流感病毒亦有一定抑制作用。

紫槲皮甙也是从睡莲花中提取出的一种维生素类成分。它对紫外线和X射线具有极强的吸收作用，试验表明添加10%的紫槲皮甙，紫外线的吸收率高达98%，具有明显的抗辐射作用。此外，紫槲皮甙还能很明显地清除细胞产生的活性氧自由基，具有抗氧化作用，从而增强睡莲纤维的抗氧化性能力，增强纤维素的定负荷拉伸弹性和单次拉伸性能，增大睡莲纤维的韧性和强度。

聚六亚甲基胍是多胍类高分子聚合物，具有杀菌广谱、有效浓度低、作用速度快；性质稳定、易溶于水的优良性能；可在常温下使用、长期抑菌、无副作用、无腐蚀性、无色、无嗅、无毒、不燃、不爆、使用安全、价格适中，是绿色高效无毒的化学杀菌剂。聚六亚甲基胍对微生物有强大的亲和性，很容易被通常呈负电性的各类细菌、真菌、病毒所吸附，快速全面地渗入到细菌细胞内，使细胞内的蛋白质凝固变性从而抑制细菌的***繁殖功能。

聚乙二醇400双月桂酸酯为非离子表面活性剂，分散于水，具有良好的集束、抗静电、柔软、平滑性能，常作为抗静电剂使用。

本发明的制备方法为：

1、制备睡莲纤维：

（1）收集睡莲植物的根茎，去叶除梗洗净后裁成指定长度，在温水中浸渍24h；

（2）浸渍后的茎秆在滚轴压轧机中进行压轧，抽离出粗纤维束，送入气流开纤分离机中，梳解开纤分离得到细纤维束；

（3）将细纤维束浸入20%的NaOH溶液中1h，通过碱洗去除纤维束中的胶状蛋白，温水反复浸泡后，浸入20-40%的氯化钠溶液10min，温水继续浸泡2h，清洗、脱水、沥干；

（4）将沥干的细纤维束放入针孔抽轧机中抽轧，抖松后进行捆束整理，制得睡莲纤维。

2、睡莲纤维的抗菌整理

（1）睡莲植物抗菌整理液的配方如下（组分及其重量百分比％）：睡莲叶黄酮2-5%、没食子酸1-2%、紫槲皮甙4-8%、聚六亚甲基胍0.5-1%、聚乙二醇400双月桂酸酯1-3%，软水加至100。按配比将所述组分睡莲叶黄酮、没食子酸、聚六亚甲基胍加入软水中，搅拌均匀；按配比将所述组分聚乙二醇400双月桂酸酯、紫槲皮甙加入搅拌，软水加至100搅拌均匀。

（2）将制备好的睡莲纤维浸入上述抗菌整理液中，浸渍5min，压轧1min为一个程序，重复该程序2次，加入烘干机中运行10min，捆束整理；检验合格后入库保存。

本发明的有益效果是：（1）应用范围广泛，可用作消毒***的滤芯、滤膜、生物半透膜以及城市管网水系的净化除菌，可用于生产手工或机器编织用品，还可作为生产抗菌纺织制品的次级原材料；（2）原料来源丰富，睡莲科植物均可作为原材料；（3）提取制备工艺简单、生产成本低；（4）生产过程环保安全，不产生有毒有害化学物质，对生产环境和操作工人无毒副作用；（5）睡莲抗菌纤维的抑菌性能好，可达到95%以上的抑菌率，对多种细菌繁殖体有效，尤其对革兰氏阳性球菌及真菌有效；（6）吸湿、放湿性好，舒适透气；（7）柔顺性好，防静电，防辐射；（8）可吸收汞、铅、苯酚等有毒物质，具有解毒、净水的作用。

具体实施方式 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：

一、按照下表所列步骤进行睡莲抗菌纤维的制备：

 1、制备睡莲纤维：

（1）收集睡莲植物的根茎，去叶除梗洗净后裁成指定长度，在温水中浸渍24h；

（2）浸渍后的茎秆在滚轴压轧机中进行压轧，抽离出粗纤维束，送入气流开纤分离机中，梳解开纤分离得到细纤维束；

（3）将细纤维束浸入20%的NaOH溶液中1h，通过碱洗去除纤维束中的胶状蛋白，温水反复浸泡后，浸入25%的氯化钠溶液10min，温水继续浸泡2h，清洗、脱水、沥干；

（4）将沥干的细纤维束放入针孔抽轧机中抽轧，抖松后进行捆束整理，制得睡莲纤维。

2、睡莲纤维的抗菌整理

（1）睡莲植物抗菌整理液的配方如下（组分及其重量百分比％）：睡莲叶黄酮3-5%、没食子酸1-2%、紫槲皮甙6-8%、聚六亚甲基胍0.8-1%、聚乙二醇400双月桂酸酯2-3%，软水加至100。按配比将所述组分睡莲叶黄酮、没食子酸、聚六亚甲基胍加入软水中，搅拌均匀；按配比将所述组分聚乙二醇400双月桂酸酯、紫槲皮甙加入搅拌，软水加至100搅拌均匀；

（2）将制备好的睡莲纤维浸入上述抗菌整理液中，浸渍5min，压轧1min为一个程序，重复该程序2次，加入烘干机中运行10min，捆束整理；检验合格后入库保存。

2、按照下表所列步骤进行睡莲抗菌纤维的制备：

1、制备睡莲纤维：

（1）收集睡莲植物的根茎，去叶除梗洗净后裁成指定长度，在温水中浸渍24h；

（2）浸渍后的茎秆在滚轴压轧机中进行压轧，抽离出粗纤维束，送入气流开纤分离机中，梳解开纤分离得到细纤维束；

（3）将细纤维束浸入20%的NaOH溶液中1h，通过碱洗去除纤维束中的胶状蛋白，温水反复浸泡后，浸入36%的氯化钠溶液10min，温水继续浸泡2h，清洗、脱水、沥干；

（4）将沥干的细纤维束放入针孔抽轧机中抽轧，抖松后进行捆束整理，制得睡莲纤维。

2、睡莲纤维的抗菌整理

（1）睡莲植物抗菌整理液的配方如下（组分及其重量百分比％）：睡莲叶黄酮3-4%、没食子酸1-1.8%、紫槲皮甙6-7%、聚六亚甲基胍0.8-1%、聚乙二醇400双月桂酸酯2-2.5%，软水加至100。按配比将所述组分睡莲叶黄酮、没食子酸、聚六亚甲基胍加入软水中，搅拌均匀；按配比将所述组分聚乙二醇400双月桂酸酯、紫槲皮甙加入搅拌，软水加至100搅拌均匀；

（2）将制备好的睡莲纤维浸入上述抗菌整理液中，浸渍5min，压轧1min为一个程序，重复该程序2次，加入烘干机中运行10min，捆束整理；检验合格后入库保存。

Claims (3)

1. 本发明涉及一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，其特征在于选择睡莲属植物的根茎通过清洗、长度整理、浸渍、压轧、碱洗、盐洗、浸泡、脱水、抽轧、捆束工艺提取睡莲纤维，运用睡莲科植物的花、叶生物碱提取物结合胍类高分子聚合物对睡莲纤维进行抗菌后整理，经浸渍、压轧、烘干、捆束整理工艺使睡莲纤维附带抗菌性能。

2. 根据权利要求1所述的一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，其特征在于具有如下抗菌整理液配方（组分及其重量百分比％）：睡莲叶黄酮2-5%、没食子酸1-2%、紫槲皮甙4-8%、聚六亚甲基胍0.5-1%、聚乙二醇400双月桂酸酯1-3%，软水加至100。

3. 根据权利要求1所述的一种睡莲抗菌纤维及其制备方法，其特征在于具有如下生产工艺：

收集睡莲植物的根茎，去叶除梗洗净后裁成指定长度，在温水中浸渍24h；

浸渍后的茎秆在滚轴压轧机中进行压轧，抽离出粗纤维束，送入气流开纤分离机中，梳解开纤分离得到细纤维束；

将细纤维束浸入20%的NaOH溶液中1h，通过碱洗去除纤维束中的胶状蛋白，温水反复浸泡后，浸入20-40%的氯化钠溶液10min，温水继续浸泡2h，清洗、脱水、沥干；

将沥干的细纤维束放入针孔抽轧机中抽轧，抖松后进行捆束整理，制得睡莲纤维；

配制抗菌整理液，按配比将所述组分睡莲叶黄酮、没食子酸、聚六亚甲基胍加入软水中，搅拌均匀；按配比将所述组分聚乙二醇400双月桂酸酯、紫槲皮甙加入搅拌，软水加至100搅拌均匀；

将制备好的睡莲纤维浸入上述抗菌整理液中，浸渍5min，压轧1min为一个程序，重复该程序2次，加入烘干机中运行10min，捆束整理；检验合格后入库保存。