CN113373689A - 含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，涉及棉纤维改性技术领域。S1、清花：对所收取到的棉花进行脱粒去杂处理，获得干净完整的天然棉纤维，S2、脱羟基：在加热的状态下，采用比天然棉纤维素纤维上羟基亲核性更强的基团来代替原有的羟基，S3、去离子清洗：去离子水清洗，将纤维素纤维上多余的离子清洗干净。含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，通过脱羟基的步骤可以使原本棉纤维上不够稳定的羟基键替换成更加稳定的羟基，是整个棉纤维的抗皱性能更加完善，不易起皱缩水，给穿衣者更好的舒适感，通过含有咖啡因的改性试剂，可以使棉纤维拥有耐磨损，耐氯水等特性，使整个布料的使用时间延长。
Description
技术领域
本发明涉及棉纤维改良技术领域，具体为含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法。
背景技术
棉纤维，锦葵科棉属植物的种籽上被覆的纤维，又称棉花，简称棉，是纺织工业的重要原料，棉花是世界上最主要的农作物之一，棉纤维主要是由纤维素纤维物质组成的,属于天然高分子类型的化合物，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉，棉纤维能制成多种规格的织物，从轻盈透明的巴里纱到厚实的帆布和厚平绒，适于制作各类衣服、家具布和工业用布，其主要成分是纤维素，棉纤维制品吸湿、透气性好，柔软保暖，穿着舒服。
棉纤维的缺点也比较明显，棉纤维制成面料后容易缩水，缩水率约4-10％，还有起皱、变形不耐磨损等,因此现今成衣类产品经常采用棉与人造合成纤维混纺制成的面料来制作服，所以需要对天然棉纤维进行改良。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法。该含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，通过脱羟基的步骤可以使原本棉纤维上不够稳定的羟基键替换成更加稳定的羟基，是整个棉纤维的抗皱性能更加完善，不易起皱缩水，给穿衣者更好的舒适感，含有咖啡因的改性试剂，可以使棉纤维拥有耐磨损，耐氯水等特性，使整个布料有更好的性能，穿着时间延长。
为了实现上述解决棉纤维容易褶皱缩水、容易磨损的问题，本发明提供如下技术方案：含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、清花：对所收取到的棉花进行脱粒去杂处理，获得干净完整的天然棉纤维。
步骤二、脱羟基：在加热的状态下，采用比天然棉纤维素纤维上羟基亲核性更强的基团来代替原有的羟基。
步骤三、去离子清洗：去离子水清洗，将纤维素纤维上多余的离子清洗干净。
步骤四、咖啡因改性：添加含有咖啡因活性成分的试剂对已经换羟基后得到的棉纤维进行进一步改性，期间加热加压并搅拌。
步骤五、物理清洗：用清水对改性后的棉纤维进行充分清洗。
步骤六、物理干燥：将清水冲洗过后的棉纤维进行风吹加热干燥。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所收取的优质棉花，通过皮辊轧棉机，将天然棉纤维从棉籽上剥离下来，并进行清洁处理，去除细小杂物，得到天然棉纤维，长度约2-7cm。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，将所获取的天然棉纤维放置于密封的容器中加入脱羟基剂，脱羟基剂的种类为有机酸酐，包括乙酸酐、丙酸酐与丁酸酐，浓度比为48-103g/L。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，将添加过脱羟基剂的容器密封，使棉纤维经过浸泡、加热、搅拌三个程序，浸泡时间为6.5-12h，加热温度在82-158℃，搅拌的转速为0.2/s。
进一步的，根据步骤三中的操作步骤，将已经脱羟基处理过的棉纤维进行去离子清洗，所使用的为除去了呈离子形式杂质后的纯水，属于C类工业级别，电导率为0.1μs/cm-0.9μs/cm。
进一步的，根据步骤三中的操作步骤，使用去离子水浸泡棉纤维的时间为13-23h，清洗时间为30-60min。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，将清洗过后的棉纤维放置在密封的容器内，加入咖啡因成分改性试剂,改性试剂为混合碱溶液，以碱金属氢氧化物溶液为主，包括7wt％NaOH、12wt％尿素混合溶液等。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，使用改性试剂浸泡时间为5-9h,压力为1.3个大气压，温度控制在42-58℃，搅拌速度0.3/s。
进一步的，根据步骤五中的操作步骤，使用清水对改性过后的棉纤维进行充分的浸泡，水流清洗，浸泡时间为12-24h，清洗时间为45-60min，水流速度为1.5L/s。
进一步的，根据步骤六中的操作步骤，对清洗过后的改性棉纤维进行加热自然的风干，加热温度为45-60℃，风速3.4-5.2m/s，整体时间为8-14h。
本发明提供了含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，具备以下有益效果：
通过脱羟基的步骤可以使原本棉纤维上不够稳定的羟基键替换成更加稳定的羟基，是整个棉纤维的抗皱性能更加完善，不易起皱缩水，给穿衣者更好的舒适感，通过含有咖啡因的改性试剂，可以使棉纤维拥有耐磨损，耐氯水等特性，使整个布料有更好的性能，使用的时间延长。
附图说明
图1为本发明含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法的流程图
具体实施方式
本发明提供一种技术方案：含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、清花：对所收取到的棉花进行脱粒去杂处理，获得干净完整的天然棉纤维。
步骤二、脱羟基：在加热的状态下，采用比天然棉纤维素纤维上羟基亲核性更强的基团来代替原有的羟基。
步骤三、去离子清洗：去离子水清洗，将纤维素纤维上多余的离子清洗干净。
步骤四、咖啡因改性：添加含有咖啡因活性成分的试剂对已经换羟基后得到的棉纤维进行进一步改性，期间加热加压并搅拌。
步骤五、物理清洗：用清水对改性后的棉纤维进行充分清洗。
步骤六、物理干燥：将清水冲洗过后的棉纤维进行风吹加热干燥。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所收取的优质棉花，通过皮辊轧棉机，将天然棉纤维从棉籽上剥离下来，并进行清洁处理，去除细小杂物，得到天然棉纤维，长度约2-7cm。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，将所获取的天然棉纤维放置于密封的容器中加入脱羟基剂，脱羟基剂的种类为有机酸酐，包括乙酸酐、丙酸酐与丁酸酐，浓度比为48-103g/L。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，将添加过脱羟基剂的容器密封，使棉纤维经过浸泡、加热、搅拌三个程序，浸泡时间为6.5-12h，加热温度在82-158℃，搅拌的转速为0.2/s。
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进一步的，根据步骤三中的操作步骤，使用去离子水浸泡棉纤维的时间为13-23h，清洗时间为30-60min。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，将清洗过后的棉纤维放置在密封的容器内，加入含有咖啡因成分的改性试剂,改性试剂为混合碱溶液，以碱金属氢氧化物溶液为主，包括7wt％NaOH、12wt％尿素混合溶液等。
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进一步的，根据步骤五中的操作步骤，使用清水对改性过后的棉纤维进行充分的浸泡，水流清洗，浸泡时间为12-24h，清洗时间为45-60min，水流速度为1.5L/s。
进一步的，根据步骤六中的操作步骤，对清洗过后的改性棉纤维进行加热自然的风干，加热温度为45-60℃，风速3.4-5.2m/s，整体时间为8-14h。
实施例的方法进行检测分析，并与现有技术进行对照，参照标准GB/T33610.3-2019《纺织品消臭性能的测定》和GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》得出如下数据：
| 实施例 | 现有技术 | |
| 缩水率 | 1％-3％ | 4％-10％ |
| 耐磨性能 | 410(次/mg) | 660(次/mg) |
| 吸湿性 | 4.6％-6.8％ | 8％-11％ |
| 断裂强度 | 5.27 | 3.35 |
| 除臭率 | 88.8％-91.8％ | 17.6％-29.3％ |
对于菌种的抑菌率实验表格：
| 菌种 | 清洗前 | 清洗后 |
| 金黄色葡萄球菌 | ≧95％ | ≧90％ |
| 大肠杆菌 | ≧95％ | ≧90％ |
| 白色念珠菌 | ≧95％ | ≧90％ |
根据上述表格数据可以得出，当采用实施例时，通过本发明含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，进一步选用含咖啡因的活性试剂对天然棉纤维进行改性，可以使棉纤维的抗皱缩水性能较好，人为衣物褶皱，将衣物浸泡五分钟，然后脱水熨烫，再次清洗抗皱在18次左右，舒适度增加，耐磨效果提高，布料相较于普通布料耐磨损程度提升，同种条件下，本布料摩擦时间延长与现有技术相比，平均的磨损下降250(次/mg),原有的除臭效果比较差，本发明改良后的除臭率在88.8％-91.8％之间，同时，改良后的布料对金黄色普通球菌、大肠杆菌以及白色念珠菌的抑菌率在95％以上，并且在清洗50次后的布料抑菌率仍然能达到90％以上。
本发明提供了含咖啡活性成分的棉大生物纤降250(次/维及其制备方法，S1、清花：对所收取到的棉花进行脱粒去杂处理，获得干净完整的天然棉纤维，所收取的优质棉花，通过皮辊轧棉机，将天然棉纤维从棉籽上剥离下来，并进行清洁处理，去除细小杂物，得到天然棉纤维，长度约2-7cm，天然棉纤维共分为三类，第一类纤维细长,约2-7cm，第二类中等长度，约1.3-3.3cm,第三类纤维粗短，长度约1-2.5cm，这里选用第一类更有代表性，S2、脱羟基：在加热的状态下，采用比天然棉纤维素纤维上羟基亲核性更强的基团来代替原有的羟基，将所获取的天然棉纤维放置于密封的容器中加入脱羟基剂，脱羟基剂的种类为有机酸酐，包括乙酸酐、丙酸酐与丁酸酐，浓度比为48-103g/L，将添加过脱羟基剂的容器密封，使棉纤维经过浸泡、加热、搅拌三个程序，浸泡时间为6.5-12h，加热温度在82-158℃，搅拌的转速为0.2/s，棉纤维是由β-2D葡萄糖剩基通过1,4甙键联接起来的纤维素大分子组成，在纤维素分子中每个葡萄糖环上都保留3个可以形成氢键的自由羟基，当纤维受外力时，在规整度高的结晶区，分子链排列整齐，形成的氢键较多，能同时承受外界作用力，但在无定形区，羟基大多属于游离状态，形成氢键较少，容易变形，所述采用交联剂与纤维中相邻分子链上的羟基发生反应形成桥联共价，更加稳定不易褶皱缩水变形，S3、去离子清洗：去离子水清洗，将纤维素纤维上多余的离子清洗干净，将已经脱羟基处理过的棉纤维进行去离子清洗，所使用的为除去了呈离子形式杂质后的纯水，属于C类工业级别，电导率为0.1μs/cm-0.9μs/cm，使用去离子水浸泡棉纤维的时间为13-23h，清洗时间为30-60min，选用去离子水清洗的作用是除去脱羟基反应过后附着在纤维素分子筛表面的酸酐，防止其影响纤维素分子筛本身的酸碱性，有机酸酐易溶于水，用去离子水清洗更好，S4、咖啡因改性：添加含有咖啡因活性成分的试剂对已经换羟基后得到的棉纤维进行进一步改性，期间加热加压并搅拌，将清洗过后的棉纤维放置在密封的容器内，加入含有咖啡因成分的改性试剂,改性试剂为混合碱溶液，以碱金属氢氧化物溶液为主，包括7wt％NaOH、12wt％尿素混合溶液等，使用改性试剂浸泡时间为5-9h,压力为1.3个大气压，温度控制在42-58℃，搅拌速度0.3/s，原有的棉纤维并不耐磨，使用含有咖啡因成分的改性试剂对棉纤维的内部结构进行改性，混合碱溶液可以帮助咖啡因的分子无限进入纤维素的结晶区内部，同时也可以消除纤维素分子链之间的氢键作用，更加稳固，S5、物理清洗：用去离子水对改性后的棉纤维进行充分清洗，使用清水对改性过后的棉纤维进行充分的浸泡，水流清洗，浸泡时间为12-24h，清洗时间为45-60min，水流速度为1.5L/s，使用去离子水清洗，除去附着在纤维素分子筛表面的混合碱溶液，防止其影响纤维素分子筛本身的酸碱性，S6、物理干燥：将清水冲洗过后的棉纤维进行风吹加热干燥，对清洗过后的改性棉纤维进行加热自然的风干，加热温度为45-60℃，风速3.4-5.2m/s，整体时间为8-14h，对于已经完成的棉纤维，需要对其及时的干燥处理，以便改性过后的棉纤维更加稳定，加热温度不易过高，过高容易使棉纤维末梢产生形变，棉纤维本身质量过轻，风速过快不好控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清花：对所收取到的棉花进行脱粒去杂处理，获得干净完整的天然棉纤维；
S2、脱羟基：在加热的状态下，采用比天然棉纤维素纤维上羟基亲核性更强的基团来代替原有的羟基；
S3、去离子清洗：去离子水清洗，将纤维素纤维上多余的离子清洗干净；
S4、咖啡因改性：添加含有咖啡因活性成分的试剂对已经换羟基后得到的棉纤维进行进一步改性，期间加热加压并搅拌；
S5、物理清洗：用清水对改性后的棉纤维进行充分清洗；
S6、物理干燥：将清水冲洗过后的棉纤维进行风吹加热干燥。
2.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤一中的操作步骤，所收取的优质棉花，通过皮辊轧棉机，将天然棉纤维从棉籽上剥离下来，并进行清洁处理，去除细小杂物，得到天然棉纤维，长度约2-7cm。
3.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤二中的操作步骤，将所获取的天然棉纤维放置于密封的容器中加入脱羟基剂，脱羟基剂的种类为有机酸酐，包括乙酸酐、丙酸酐与丁酸酐，浓度比为48-103g/L。
4.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤二中的操作步骤，将添加过脱羟基剂的容器密封，使棉纤维经过浸泡、加热、搅拌三个程序，浸泡时间为6.5-12h，加热温度在82-158℃，搅拌的转速为0.2/s。
5.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤三中的操作步骤，将已经脱羟基处理过的棉纤维进行去离子清洗，所使用的为除去了呈离子形式杂质后的纯水，属于C类工业级别，电导率为0.1μs/cm-0.9μs/cm。
6.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤三中的操作步骤，使用去离子水浸泡棉纤维的时间为13-23h，清洗时间为30-60min。
7.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤四中的操作步骤，将清洗过后的棉纤维放置在密封的容器内，加入含有咖啡因成分的改性试剂,改性试剂为混合碱溶液，以碱金属氢氧化物溶液为主，包括7wt％NaOH、12wt％尿素混合溶液等。
8.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤四中的操作步骤，使用改性试剂浸泡时间为5-9h,压力为1.3个大气压，温度控制在42-58℃，搅拌速度0.3/s。
9.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤五中的操作步骤，使用清水对改性过后的棉纤维进行充分的浸泡，水流清洗，浸泡时间为12-24h，清洗时间为45-60min，水流速度为1.5L/s。
10.根据权利要求1所述的含咖啡活性成分的棉大生物纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤六中的操作步骤，对清洗过后的改性棉纤维进行加热自然的风干，加热温度为45-60℃，风速3.4-5.2m/s，整体时间为8-14h。
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