CN114075709B - 一种含锌玉纤维的冰凉感布料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含锌玉纤维的冰凉感布料及其制备方法和应用，涉及纺织品制备技术领域，本发明的制备方法中，通过添加有特定比例的聚苯乙烯、石墨烯材料和木质素；其中，木质素是具有三维网状结构的天然芳香族高分子，将木质素与聚苯乙烯混合后利用静电纺丝技可以提高木质素的可纺性和纤维的力学性能，而聚苯乙烯具有良好的生物兼容性，能与木质素和石墨烯混纺形成纳米纤维结构，从而将纳米氧化锌和玉石粉有效吸附并镶嵌在纳米纤维结构表面，既能提高凉感感觉，还能增强纤维强度，提高材料的使用寿命。

Description

一种含锌玉纤维的冰凉感布料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纺织品制备技术领域，具体涉及一种含锌玉纤维的冰凉感布料及其制备方法和应用。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对贴身衣物的品质要求也日益增高，具有各种功能的贴身衣物应运而生，如抗菌、防辐射、保暖等等。在炎热的夏天，人们急需一种具有快速降温功效的衣物。
现有的具有冰爽功能的衣物通常采用玉石纤维制成，玉石纤维制备得到的织物具有良好的凉爽感觉，并且其微量元素可被人体吸收，活化细胞组织，提高人体的免疫等功能。
但现有技术中的玉石纤维功能性较为单一，且为了达到足够的凉感，玉石纤维中玉石粉末的添加量较多，容易出现纤维强度变差、舒适性不足的问题，而降低添加量又会造成凉感不够，同时添加较多的玉石粉末或其他功能性粒子，会影响纤维的可纺性，造成纤维的断裂强度降低，从而影响纤维的性能。
发明内容
本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料及其制备方法和应用，通过添加聚苯乙烯、石墨烯材料和木质素，利用电纺处理，聚苯乙烯与石墨烯材料能和木质素有效混合形成纳米纤维结构，从而将纳米氧化锌和玉石粉有效吸附并镶嵌在纳米纤维结构表面，既能提高凉感感觉，还能增强纤维强度，提高材料的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
第一方面，提供了一种含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯材料：20-30份，聚苯乙烯：30～40份，木质素：15～20份，有机溶剂：180～200份，玉石粉：10～15份，纳米氧化锌：10～12份，分散剂：3～5份；
(2)将石墨烯材料、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌60～80min，再加入分散剂超声分散30～40min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液经过电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，所述含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为40～50％，棉纤维的含量为50～60％。
优选地，所述石墨烯材料选自石墨烯或石墨烯衍生物中的一种或多种。
优选地，所述石墨烯材料的粒径≤10μm。例如0.1μm、0.2μm、0.7μm、0.8μm、1.1μm、1.2μm、1.5μm、2.1μm、2.5μm、3.5μm、4.5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm等。
优选地，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基四氢呋喃中的一种或多种。
更优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基四氢呋喃的混合物。
优选地，所述分散剂包括三聚磷酸钠和硬脂酸；所述三聚磷酸钠和硬脂酸的质量比为1:1。
优选地，步骤(4)中，所述电纺处理的温度为24～26℃，电压为10～11kV。
优选地，所述玉石粉的粒径≤10μm。例如0.1μm、0.2μm、0.7μm、0.8μm、1.1μm、1.2μm、1.5μm、2.1μm、2.5μm、3.5μm、4.5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm等。
优选地，步骤(1)中，所述螺杆挤出的温度为180～200℃。
优选地，所述纳米氧化锌的粒径为20～30μm。例如20.1μm、20.2μm、20.7μm、20.8μm、21.1μm、21.2μm、21.5μm、22μm、23μm、25μm、27μm、28μm、29μm等。
第二方面，提供了一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用如第一方面所述的制备方法制备而成。
第三方面，提供了一种第二方面所述的含锌玉纤维的冰凉感布料在制备纺织品中的应用。所述纺织品包括但不限于床单、T恤、汗衫、衬衫以及运动服。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的制备方法中，通过添加有特定比例的聚苯乙烯、石墨烯材料和木质素；其中，木质素是具有三维网状结构的天然芳香族高分子，将木质素与聚苯乙烯混合后利用静电纺丝技可以提高木质素的可纺性和纤维的力学性能，而聚苯乙烯具有良好的生物兼容性，能与木质素和石墨烯混纺形成纳米纤维结构，从而将纳米氧化锌和玉石粉有效吸附并镶嵌在纳米纤维结构表面，既能提高凉感感觉，还能增强纤维强度，提高材料的使用寿命。
2、本发明中，将石墨烯与玉石粉同时加入纤维材料中，能够提高凉感感觉，同时三聚磷酸钠和硬脂酸能对纳米氧化锌表面进行处理，可以使纳米氧化锌表面改性形成致密的疏水膜，从而有效吸附在纳米纤维结构上，且木质素的网状结构能与聚苯乙烯以及石墨烯材料结合，在增大玉石粉添加量的同时也能有效增强材料纤维强度。
3、本发明选用的三聚磷酸钠和硬脂酸组成的分散剂，能更好地对纳米氧化锌表面进行处理，可以使纳米氧化锌表面改性形成致密的疏水膜，从而显著增强材料纤维强度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；显然，以下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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
对于本领域的技术人员来说，通过阅读本说明书公开的内容，本发明的特征、有益效果和优点将变得显而易见。
除非另外指明，所有百分比、分数和比率都是按本发明组合物的总质量计算的。本文术语“质量含量”可用符号“％”表示。
在本发明中，各组分在组合物和化妆品中的占比相同。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由...组成”和“基本上由...组成”。本发明的组合物和方法/工艺可包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
实施例1
本实施例提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用以下步骤制备而成：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯：25份，聚苯乙烯：30份，木质素：16份，二甲基四氢呋喃：180份，玉石粉：11份，纳米氧化锌：10份，三聚磷酸钠：4份；
(2)将石墨烯材料、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出温度为180℃下挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌60min，再加入三聚磷酸钠超声分散30min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液在温度为25℃，电压为11kV下进行电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为50％，棉纤维的含量为50％。
上述石墨烯材料的粒径≤10μm，玉石粉的粒径≤10μm，纳米氧化锌的粒径为20～30μm。
实施例2
本实施例提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用以下步骤制备而成：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯：22份，聚苯乙烯：33份，木质素：17份，N,N-二甲基甲酰胺：185份，玉石粉：12份，纳米氧化锌：10份，三聚磷酸钠：4份；
(2)将石墨烯材料、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出温度为190℃下挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌70min，再加入三聚磷酸钠超声分散40min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液在温度为36℃，电压为11kV下进行电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为50％，棉纤维的含量为50％。
上述石墨烯材料的粒径≤10μm，玉石粉的粒径≤10μm，纳米氧化锌的粒径为20～30μm。
实施例3
本实施例提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用以下步骤制备而成：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯：25份，聚苯乙烯：30份，木质素：16份，N,N-二甲基甲酰胺：185份，玉石粉：11份，纳米氧化锌：10份，硬脂酸；4份；
(2)将石墨烯材料、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出温度为190℃下挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌80min，再加入硬脂酸超声分散40min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液在温度为25℃，电压为11kV下进行电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为50％，棉纤维的含量为50％。
上述石墨烯材料的粒径≤10μm，玉石粉的粒径≤10μm，纳米氧化锌的粒径为20～30μm。
实施例4
本实施例提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用以下步骤制备而成：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯：26份，聚苯乙烯：32份，木质素：15份，N,N-二甲基甲酰胺：100份，二甲基四氢呋喃：90份，玉石粉：12份，纳米氧化锌：12份，三聚磷酸钠：2份，硬脂酸；2份；
(2)将石墨烯、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出温度为200℃下挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌70min，再加入三聚磷酸钠和硬脂酸超声分散40min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液在温度为25℃，电压11kV下进行电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为50％，棉纤维的含量为50％。
上述石墨烯材料的粒径≤10μm，玉石粉的粒径≤10μm，纳米氧化锌的粒径为20～30μm。
实施例5
本实施例提供一种含锌玉纤维的冰凉感布料，采用以下步骤制备而成：
(1)按比例称取以下物质：石墨烯：27份，聚苯乙烯：31份，木质素：18份，N,N-二甲基甲酰胺：190份，玉石粉：13份，纳米氧化锌：11份，三聚磷酸钠：2.5份，硬脂酸：2.5份；
(2)将石墨烯、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出温度为200℃下挤出得到混合液；
(3)将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌80min，再加入三聚磷酸钠和硬脂酸超声分散40min，得混合分散液；
(4)将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液在温度为25℃，电压为11kV下进行电纺处理，得到锌玉纤维；
(5)将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为50％，棉纤维的含量为50％。
上述石墨烯材料的粒径≤10μm，玉石粉的粒径≤10μm，纳米氧化锌的粒径为20～30μm。
对比例1
与实施例5的区别在于：不加入石墨烯。
对比例2
与实施例5的区别在于：不加入木质素。
对比例3
与实施例5的区别在于：不加入聚苯乙烯。
对实施例1-5和对比例1-3制得的冰凉感布料进行相关效果测试，包括接触凉感测试、抗菌性能测试和纤维强度测试。
接触凉感系数测试
接触凉感系数的测试方法为GB/T 35263-2017；
抗菌性能测试
抗菌性能的测试方法为FZ/T 73023-2006；
纤维强度测试
纤维强度的测试方法为GB/T 14337-2008。
测试结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0003321876470000081
根据表1的测试结果，对比实施例1-5可得，实施例4和5中选用的三聚磷酸钠和硬脂酸组成的分散剂，能更好地对纳米氧化锌表面进行处理，可以使纳米氧化锌表面改性形成致密的疏水膜，从而显著增强材料纤维强度和抗菌性能。
进一步对比实施例5和对比例1-3，当未加入石墨烯、木质素和聚苯乙烯中的一种时，对比例1-3的接触凉感系数、抗菌性能和纤维强度均显著下降，表明在本发明的方案中，石墨烯、木质素和聚苯乙烯三者具有协同作用，通过分析可得，聚苯乙烯具有良好的生物兼容性，能与木质素和石墨烯混纺形成纳米纤维结构，从而将纳米氧化锌和玉石粉有效吸附并镶嵌在纳米纤维结构表面，既能提高凉感感觉，还能增强纤维强度，提高材料的使用寿命。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按比例称取以下物质：石墨烯材料：20-30份，聚苯乙烯：30~40份，木质素：15~20份，有机溶剂：180~200份，玉石粉：10~15份，纳米氧化锌：10~12份，分散剂：3~5份；
（2）将石墨烯材料、聚苯乙烯和木质素溶于有机溶剂中，螺杆挤出得到混合液；
（3）将玉石粉与纳米氧化锌加入混合液中，常温下搅拌60~80min，再加入分散剂超声分散30~40min，得混合分散液；
（4）将混合分散液与纺丝熔体共混熔融后得到纺丝液，纺丝液经过电纺处理，得到锌玉纤维；
（5）将锌玉纤维与棉纤维按比例进行混纺，得到含锌玉纤维的冰凉感布料；其中，所述含锌玉纤维的冰凉感布料中锌玉纤维的含量为40~50%，棉纤维的含量为50~60%；
其中，所述分散剂包括三聚磷酸钠和硬脂酸；所述三聚磷酸钠和硬脂酸的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料选自石墨烯或石墨烯衍生物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料的粒径≤10μm。
4.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基四氢呋喃中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述电纺处理的温度为24~26℃，电压为10~11kV。
6.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述螺杆挤出的温度为180~200℃。
7.根据权利要求1所述的含锌玉纤维的冰凉感布料的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为20~30μm；所述玉石粉的粒径≤10μm。
8.一种含锌玉纤维的冰凉感布料，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的含锌玉纤维的冰凉感布料在制备纺织品中的应用。
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