CN113512886A - 一种负载精油纤维素纤维及其制备方法 - Google Patents

一种负载精油纤维素纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能纤维技术领域，具体涉及一种负载精油纤维素纤维及其制备方法。本发明提供的负载精油纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液；所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物；将纤维素浆粕溶于N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液中，得到纤维素溶液；将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维。本发明制备的负载精油纤维素纤维具有缓释作用，能够保证精油药效的持续发挥；而且本发明利用包埋剂和纤维素的作用，能够使精油牢固地固定在纤维素纤维表面，耐久性好。

Description

一种负载精油纤维素纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能纤维技术领域，具体涉及一种负载精油纤维素纤维及其制备方法。
背景技术
纤维素纤维属于生物质再生纤维，由于穿着舒适、染色靓丽、手感柔软、丰满、滑爽、受到消费人群的喜爱，同时，由于纤维素纤维属于生物质再生纤维，其以天然植物为原料，可生物降解、来源广泛、对于日益枯竭的石油资源具有非常大的发展空间。
由于纤维素纤维的无毒、穿着舒适和亲肤等特点，含有纤维素纤维成分的纺织面料也越来越多地受到人们亲睐，人们也希望这类生物质纤维在提高舒适度的同时，能够赋予一些如抗菌、保健和杀菌等功能，
现有的纤维素纤维处理方法主要包括以下几种：(1)表面涂层法，通常是功能剂与涂层剂混合在一起，涂在纤维表面上，这种处理方法得到的纤维素纤维中的功能剂容易脱落，也没有缓释功能；(2)混合加工法，通常是将功能剂直接添加到纤维中进行混纺，这种加工方法持久性好，但功能剂在加工过程中有效成分损失较大；(3)染整后整理法，通常是在纤维染色过程中，添加抗菌整理，利用一些染料中含有的抗菌剂，进行染色整理，但该方法中添加的抗菌剂含量较少，难以达到预期的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负载精油纤维素纤维的制备方法，本发明制备的负载精油纤维素纤维具有缓释作用，能够保证精油药效的持续发挥；而且本发明利用包埋剂和纤维素的作用，能够使精油牢固地固定在纤维素纤维表面，耐久性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种负载精油纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液；所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物；
(2)将纤维素浆粕溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，得到纤维素溶液；
(3)将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；
(4)将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维；
所述步骤(1)和(2)没有时间顺序的限制。
优选地，步骤(1)所述混合的温度为50～90℃；所述混合的方式为：将所述精油溶液滴加至包埋剂饱和水溶液中。
优选地，所述精油溶液中的精油和包埋剂饱和水溶液中的包埋剂质量比为(5～15)：100。
优选地，步骤(2)所述纤维素溶液中的纤维素含量为8～15wt.％。
优选地，步骤(3)所述滴加的速度为30～90滴/分钟。
优选地，所述涂覆液中包埋剂和纤维素的质量比为(1～5)：100。
优选地，步骤(4)所述凝固浴为水或N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的负载精油纤维素纤维，包括纤维素纤维和负载在所述纤维素纤维表面的纤维素膜；所述纤维素膜内包裹有包埋剂包埋的精油。
优选地，所述精油的负载量为0.05～0.5wt.％。
本发明提供了一种负载精油纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液；所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物；(2)将纤维素浆粕溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，得到纤维素溶液；(3)将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；(4)将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维；所述步骤(1)和(2)没有时间顺序的限制。在本发明中，环糊精具有疏水中心和亲水表面的独特分子结构，采用环糊精或环糊精衍生物对精油进行包埋，能够使精油镶嵌在环糊精或环糊精衍生物分子中心，对精油起到保护和缓释作用；通过包埋精油分散液和纤维素溶液混合，能够在使包埋精油分散液均匀分散在纤维素溶液中；纤维素在凝固浴中凝固时，能够在纤维素纤维表面形成致密度较高的纤维素膜，使包埋剂包埋的精油被固定在纤维素膜的内部，完全镶嵌在纤维膜内，而且由于纤维素浆粕和纤维素纤维的组分相同，能够提高精油和纤维素纤维的结合力，同时也能够提高精油的控释效果，进而得到具有缓释功能且耐久性优异的负载精油纤维素纤维。
附图说明
图1为实施例1制备的负载精油纤维素纤维的SEM图；
图2为对比例1制备的纤维素纤维的SEM图；
图3为将实施例1制备的负载精油纤维素纤维进行水洗100次后的SEM图；
图4为对比例1制备的纤维素纤维进行水洗100次后的SEM图；
图5为对比例1和实施例1～4制备的产品的强度图；
图6为对比例1和实施例1～4制备的产品的模量图；
图7为实施例5～8制备的负载精油纤维素纤维的精油累积释放率。
具体实施方式
本发明提供了一种负载精油纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液；所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物；
(2)将纤维素浆粕溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，得到纤维素溶液；
(3)将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；
(4)将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维；
所述步骤(1)和(2)没有时间顺序的限制。
本发明将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液。在本发明中，所述精油溶液中的精油优选为芳香精油，具体优选为艾草精油或薰衣草精油。本发明采用具有安神、抗菌效果的精油，能够赋予纤维素纤维抗菌、安神作用。在本发明中，所述精油的有效含量优选为0.06～0.2％，更优选为0.07～0.1％。在本发明中，所述精油溶液的溶剂优选为无水乙醇。在本发明中，所述精油溶液中精油的质量含量优选为40～60％，更优选为45～55％，最优选为50％。
在本发明中，所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物，优选为水溶性的环糊精或环糊精衍生物；所述环糊精优选为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精；所述环糊精衍生物优选为羟丙基-β-环糊精。在本发明中，环糊精是淀粉经过酶解提纯而加工成的一种淀粉低聚体，由多个吡喃糖单元以a糖苷键连接，形成中间疏水基团外侧亲水基团的大圆环结构，借助这种独特的疏水中心和亲水表面结构，能够作为包埋剂包埋精油，起到缓释作用。
在本发明中，所述包埋剂饱和水溶液的温度优选为50～90℃，更优选为60～85℃。在本发明中，所述精油溶液中的精油和包埋剂饱和水溶液中的包埋剂质量比优选为(5～15)：100，更优选为(6～11)：100，进一步优选为(7～10)：100。
在本发明中，所述混合的方式优选为：将所述精油溶液滴加至包埋剂饱和水溶液中。在本发明中，所述滴加的速度优选为30～90滴/分钟，更优选为40～60滴/分钟；在滴加过程中，保持所述包埋剂饱和水溶液的温度为50～90℃，更优选为85℃。
本发明在所述精油溶液和包埋剂饱和水溶液的混合过程中，有白色沉淀形成，得到精油包埋在包埋剂中的包埋精油分散液。
本发明将纤维素浆粕溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，得到纤维素溶液。在本发明中，所述纤维素浆粕优选为木质纤维素浆粕、竹纤维素浆粕或苎麻纤维素浆粕；所述纤维素浆粕的成分优选与纤维素纤维相同。在本发明中，所述N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的含水率优选小于13.3％，更优选为5～8％。本发明将所述N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的含水量控制在上述范围能够避免纤维素提前析出。在本发明中，所述纤维素浆粕在N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的溶解温度优选为60～90℃，更优选为70～85℃。
在本发明中，所述纤维素溶液中纤维素的质量含量优选为8～15wt.％，更优选为10～13wt.％。
得到包埋精油分散液和纤维素溶液后，本发明将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液。在本发明中，所述包埋剂和纤维素的质量比优选为(1～5)：100，更优选为(2～4)：100。在本发明中，所述滴加的速度优选为30～90滴/分钟，更优选为50～60滴/分钟，本发明采用滴加的方法有利于提高涂敷液的均匀性。
得到涂敷液后，本发明将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维。在本发明中，所述涂覆的方式优选为浸渍、喷涂或旋涂。
在本发明中，所述凝固浴优选为水或N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液；所述水优选为纯水。在本发明中，所述N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中N-甲基吗啉-N-氧化物的质量含量优选为85％以上，更优选为90％。在本发明中，所述N-甲基吗啉-N-氧化物的含量会影响形成的纤维素膜的膜孔排布，本发明将所述N-甲基吗啉-N-氧化物的含量控制在上述范围能够提高纤维素膜的致密度，有利于提高精油的缓释效果。
在本发明中，所述固化的温度优选为20～60℃，更优选为25～50℃。本发明在所述固化过程中，涂覆有涂敷液的纤维素纤维浸泡在所述凝固浴中，能够将纤维素溶液中的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)置换出来，涂敷液中的纤维素在水中凝固，在纤维素纤维表面形成致密的纤维素膜，使环糊精包埋的精油被固定在纤维素膜内，完全镶嵌在所述纤维素膜内，不易脱落。
在本发明的具体实施例中，所述固化后，优选将固化所得纤维进行干燥，得到负载精油纤维素纤维。在本发明中，所述干燥的温度优选为40～80℃，更优选为60～70℃；所述干燥的时间优选为10～30min，更优选为20～25min。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的负载精油纤维素纤维，包括纤维素纤维和负载在所述纤维素纤维表面的纤维素膜；所述纤维素膜内部包裹有包埋剂包埋的精油。在本发明中，所述精油的负载量优选为0.05～0.5wt.％，更优选为0.08～0.3wt.％。在本发明中，所述负载精油纤维素纤维表面为均匀的微孔。
本发明提供的负载精油纤维素纤维具有较好的缓释性能，而且在制备过程中不会影响纤维素纤维的强度，使用耐久性好，应用范围广，适宜工业化生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备85℃的β-环糊精饱和水溶液；将占β-环糊精质量10wt.％的艾草精油溶解在等量的无水乙醇中，得到精油溶液；在85℃条件下，将所述精油溶液滴加(滴加速度为60滴/分钟)至所述β-环糊精饱和水溶液中，有白色沉淀形成，得到包埋精油分散液，保持温度(85℃)，备用；
将含水率为6％的NMMO水溶液置于85℃水浴锅中，然后加入木质纤维素浆粕，待纤维素浆粕完全溶解后，得到纤维素含量为15wt.％的纤维素溶液；
将所述包埋精油分散液滴加(滴加速度为50滴/分钟)至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；其中，β-环糊精含量为纤维素含量的5％；；
将所述涂敷液均匀的涂在木质纤维表面，再浸泡在纯水中，置换NMMO，取出纤维，在50℃条件下干燥20min，得到负载精油纤维素纤维。
实施例2
制备85℃的γ-环糊精饱和水溶液；将占γ-环糊精质量8wt.％的艾草精油溶解在等量的无水乙醇中，得到精油溶液；在85℃条件下，将所述精油溶液滴加(滴加速度为40滴/分钟)至所述γ-环糊精饱和水溶液中，有白色沉淀形成，得到包埋精油分散液，保持温度(85℃)，备用；
将含水率为8％的NMMO水溶液置于85℃水浴锅中，然后加入竹纤维浆粕，待纤维素浆粕完全溶解后，得到纤维素含量为13wt.％的纤维素溶液；
将所述包埋精油分散液滴加(滴加速度为50滴/分钟)至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；其中，γ-环糊精含量为纤维素含量的2％；涂敷液中纤维素含量为10wt.％；
将所述涂敷液均匀的涂在竹纤维表面，再浸泡在纯水中，置换NMMO，取出纤维，在30℃条件下干燥30min，得到负载精油纤维素纤维。
实施例3
制备85℃的β-环糊精饱和水溶液；将占β-环糊精质量10wt.％的薰衣草精油溶解在等量的无水乙醇中，得到精油溶液；在85℃条件下，将所述精油溶液滴加(滴加速度为70滴/分钟)至所述β-环糊精饱和水溶液中，有白色沉淀形成，得到包埋精油分散液，保持温度(85℃)，备用；
将含水率为10％的NMMO水溶液置于85℃水浴锅中，然后加入木质纤维素浆粕，待纤维素浆粕完全溶解后，得到纤维素含量为13wt.％的纤维素溶液；
将所述包埋精油分散液滴加(滴加速度为60滴/分钟)至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；其中，β-环糊精含量为纤维素含量的1％；涂敷液中纤维素含量为20wt.％；
将所述涂敷液均匀的涂在Lyocell纤维表面，再浸泡在纯水中，置换NMMO，取出纤维，在30℃条件下干燥25min，得到负载精油纤维素纤维。
实施例4
制备85℃的β-环糊精饱和水溶液；将占β-环糊精质量10wt.％的芳香精油溶解在等量的无水乙醇中，得到精油溶液；在85℃条件下，将所述精油溶液滴加(滴加速度为60滴/分钟)至所述β-环糊精饱和水溶液中，有白色沉淀形成，得到包埋精油分散液，保持温度(85℃)，备用；
将含水率为5％的NMMO水溶液置于85℃水浴锅中，然后加入苎麻纤维素浆粕，待纤维素浆粕完全溶解后，得到纤维素含量为13wt.％的纤维素溶液；涂敷液中纤维素含量为5wt.％；
将所述包埋精油分散液滴加(滴加速度为40滴/分钟)至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；其中，β-环糊精含量为纤维素含量的1％；
将所述涂敷液均匀的涂在苎麻纤维表面，再浸泡在纯水中，置换NMMO，取出纤维，在40℃条件下干燥20min，得到负载精油纤维素纤维。
实施例5
与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述β-环糊精含量为纤维素含量的1％。
实施例6
与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述β-环糊精含量为纤维素含量的2％。
实施例7
与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述β-环糊精含量为纤维素含量的3％。
实施例8
与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述β-环糊精含量为纤维素含量的4％。
对比例1
制备85℃的β-环糊精饱和水溶液；将占β-环糊精质量10wt.％的艾草精油溶解在等量的无水乙醇中，得到精油溶液；在85℃条件下，将所述精油溶液滴加(滴加速度为60滴/分钟)至所述β-环糊精饱和水溶液中，有白色沉淀形成，得到包埋精油分散液，保持温度，备用；
在聚丙烯酸粘合剂(40％水溶液)中加入所述包埋精油分散液，得到涂覆液；
将所述涂敷液涂覆在木质纤维表面，在80℃条件下烘干5min，得到涂层纤维。
测试例1
实施例1制备的负载精油纤维素纤维的SEM图如图1所示；对比例1制备的涂层纤维的SEM图如图2所示。由图1～2可以看出，由于本发明所制纤维的涂层在固化过程中，有一定的溶剂双扩散，因此，制备得到的负载精油纤维素纤维表面为均匀的微孔，同样也起到精油缓控释的作用；而对比例1采用传统的涂敷方法，制备得到的涂层纤维表面较为致密，固化过程中，由于伸缩不一致，会出现表面凹凸不平，使纤维的手感及外观欠佳。
测试例2
将实施例1制备的负载精油纤维素纤维进行水洗100次后，SEM图如图3所示；将对比例1制备的纤维素纤维进行水洗100次后，SEM图如图4所示。由图3～4可以看出，采用本发明提供的制备方法能够提高纤维素纤维的使用耐久性。
测试例3
对比例1和实施例1～4制备的产品的强度如图5所示，产品的模量如图6所示。由图5～6可以看出，采用本发明提供的方法能够提高纤维的力学性能。
测试例4
实施例5～8制备的负载精油纤维素纤维的精油累积释放率如图7所示，由图7可以看出随着环糊精含量的增加，纤维对精油的控释能力提高，在160小时下，药物仍然可控在60％以内，说明发明制备方法对精油的控释效果显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种负载精油纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将精油溶液和包埋剂饱和水溶液混合，得到包埋精油分散液；所述包埋剂饱和水溶液中的包埋剂为环糊精或环糊精衍生物；
(2)将纤维素浆粕溶于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，得到纤维素溶液；
(3)将所述包埋精油分散液滴加至所述纤维素溶液中，得到涂敷液；
(4)将所述涂敷液涂覆在纤维素纤维表面，置于凝固浴中进行固化，得到负载精油纤维素纤维；
所述步骤(1)和(2)没有时间顺序的限制。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的温度为50～90℃；所述混合的方式为：将所述精油溶液滴加至包埋剂饱和水溶液中。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述精油溶液中的精油和包埋剂饱和水溶液中的包埋剂质量比为(5～15)：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维素溶液中的纤维素含量为8～15wt.％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述滴加的速度为30～90滴/分钟。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆液中包埋剂和纤维素的质量比为(1～5)：100。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述凝固浴为水或N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的负载精油纤维素纤维，包括纤维素纤维和负载在所述纤维素纤维表面的纤维素膜；所述纤维素膜内包裹有包埋剂包埋的精油。
9.根据权利要求8所述的负载精油纤维素纤维，其特征在于，所述精油的负载量为0.05～0.5wt.％。
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