CN114622295A

CN114622295A - 一种抗菌再生纤维素材料及其制备方法

Info

Publication number: CN114622295A
Application number: CN202210139102.6A
Authority: CN
Inventors: 张振雄; 倪蔚钢; 华伟; 姚静
Original assignee: Wujiang Xinmin High Fiber Co ltd
Current assignee: Wujiang Xinmin High Fiber Co ltd
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2042-02-15
Also published as: CN114622295B

Abstract

本发明公开了一种抗菌再生纤维素材料，所述抗菌再生纤维素材料是由纺丝液经过纺丝工艺制备得到的，所述纺丝液包括以下组分：MoS₂纳米粒子、丙烯腈和黏胶纺丝原液，其中，所述MoS₂纳米粒子占纺丝液总质量的0.01％～0.1％，所述丙烯腈占纺丝液总质量的2％～10％，所述黏胶纺丝原液占纺丝液总质量的90％～96％。本发明还公开了所述抗菌再生纤维素材料的制备方法以及由其制备的再生纤维素面料。本发明的再生纤维素材料具有优异、耐久的抗菌功能，且强度比普通黏胶纤维大大提高。

Description

一种抗菌再生纤维素材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及纤维素材料技术领域，具体涉及一种抗菌再生纤维素材料及其制备方法。

背景技术

纺织材料是指纤维及纤维制品，具体表现为纤维、纱线、织物及其复合物。传统的纺织材料主要是指纤维，纤维是纺织材料的基本单元。纤维分为天然纤维和化学纤维两大类。根据纤维的物质来源属性将天然纤维分为植物类纤维、动物类纤维和矿物类纤维。按原料、加工方法和组成成分的不同，又可分为再生纤维、合成纤维和无机纤维三类。传统的纺织行业就是将天然或人造的纤维进行加工或利用现成的纺织材料进行再加工，以获得制成相关用品的原材料。随着生活水平的提高，人们对纺织材料的要求越来越高，不但对美观有着很高的要求，而且对安全环保性和舒适性有着更高的期望，这就要求纺织材料除了具有基本的织物性能以外，还需具备诸如防紫外线、抗菌等附加性能。其中，抗菌纺织材料是指对细菌、真菌及病毒等微生物有杀灭或抑制作用的纤维或织物，其目的不仅是为了防止纺织品被微生物沾污而损伤，更重要的是为了防止传染疾病，保证人体的健康和穿着舒适，降低公共环境的交叉感染率，使纺织品获得卫生保健的新功能。

再生纤维素的化学组成和性能与棉纤维相仿，吸湿性比棉纤维高，且具有较好的手感，但纤维素纤维和再生纤维素纤维均没有抗菌性能，强度也低于棉纤维。

目前，提高织物的抗菌性能，一般采用的是抗菌整理剂。例如CN105350293B、CN1028 77287B、CN104278527B、CN104264482B等中国专利均公开了采用抗菌整理液对织物进行抗菌整理，以赋予织物以抗菌性能。但这些传统的抗菌整理剂一般采用酯类或者羟基基团与织物上的羟基中的氢键结合，虽然总体上牢度较好，但经过10次水洗后，抗菌性能下降幅度较大，久而久之会失去抗菌性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗菌再生纤维素材料，该再生纤维素材料具有优异、耐久的抗菌功能，且强度比普通黏胶纤维大大提高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种抗菌再生纤维素材料，所述抗菌再生纤维素材料是由纺丝液经过纺丝工艺制备得到的，所述纺丝液包括以下组分：MoS₂纳米粒子、丙烯腈和黏胶纺丝原液，其中，所述MoS₂纳米粒子占纺丝液总质量的0.01％～0.1％，所述丙烯腈占纺丝液总质量的2％～10％，所述黏胶纺丝原液占纺丝液总质量的90％～96％。

MoS₂是一种光催化材料，在光照下，MoS₂会产生活性氧灭菌，从而杀灭织物表面的细菌与微生物。而纳米粒子因其比表面积大、活性高，在催化过程中能够达到普通催化剂10倍以上的反应速度，在光催化下，MoS₂纳米粒子表面产生和吸附的·OH自由基的速度和数量大大增加，从而有效的提高了MoS₂的抑菌效果。本发明中，在黏胶纺丝原液中加入0.01％～0.1％的MoS₂纳米粒子，经过纺丝后，MoS₂纳米粒子均匀地分布于纤维的内部和表面，在达到优异的抑菌效果的同时，抑菌效果稳定长久，经过多次水洗后，抑菌性仅有轻微的下降，远远优于现有的经抗菌整理剂处理的纤维织物。优选地，所述MoS₂纳米粒子的添加量占纺丝液总质量的0.02％～0.08％，更优选为0.05％。

本发明中，所述MoS₂纳米粒子的粒径范围优选为3～10nm，例如可以为4nm、5nm、6nm、 7nm、8nm、9nm等。发明人经试验发现，MoS₂纳米粒子的粒径对于抑菌性能有很大的影响。当MoS₂的粒径低于10nm时，可在太阳光照条件下大幅提高抑菌效果；但当粒径高于10nm时，其抑菌效果有大幅度下降。因此，当MoS₂纳米粒子的粒径分布范围为3～10nm时，制备的抗菌再生纤维素材料具有较好的抑菌效果。

另外，再生纤维素纤维的强度低于棉纤维，为了提高其强度，本发明在黏胶纺丝原液中加入2％～10％的丙烯腈，丙烯腈分子中具有C-C双键和C-N三键等活性基团，丙烯腈的加入使得粘胶纺丝液中化学性质活泼的基团增加，能够与纤维素分子上存在的-OH、氢键等基团发生双键加成反应，从而实现纤维素分子的交联，聚合度的增加使得再生纤维素材料的强力大大提高。优选地，所述丙烯腈的添加量占纺丝液总质量的4％～9％，更优选为9％。

本发明中，所述黏胶纺丝原液可从各大化纤工厂购买得到，其是化纤工厂生产再生纤维素纤维(黏胶纤维)的原料，主成分为纤维素。

本发明还提供了所述的一种抗菌再生纤维素材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将丙烯腈与MoS₂纳米粒子混合，搅拌均匀后，得到均匀的溶液；

S2.将上述溶液按比例加入到黏胶纺丝原液中，搅拌均匀后得到纺丝液，接着将所述纺丝液进行纺丝，即得到所述抗菌再生纤维素材料。

进一步地，步骤S1中，搅拌时，控制体系的温度为60～65℃。

进一步地，步骤S1中，搅拌时的转速为400～450rpm。

进一步地，步骤S2中，搅拌时的转速为100～150rpm。

本发明还提供了一种抗菌再生纤维素面料，所述抗菌再生纤维素面料是由所述的抗菌再生纤维素材料经织造工艺得到的。

进一步地，所述抗菌再生纤维素面料的克重为120～123g/m²，断裂强力超过300N，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率超过95％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明在再生纤维素材料的制备过程中加入了丙烯腈和二硫化钼纳米粒子(MoS₂)，利用二硫化钼纳米粒子在光催化下产生活性氧的特性，赋予了纤维良好的抑菌性能，同时由于MoS₂纳米粒子均匀地分布于纤维的内部和表面，在达到优异的抑菌效果的同时，抑菌效果稳定长久，经过多次水洗后，抑菌性仅有轻微的下降；另外，利用丙烯腈与纤维素之间发生的双键加成反应，实现再生纤维素的交联，从而使得再生纤维素材料的强力大大提高。

2.本发明制备的再生纤维素面料制备工艺简便，将丙烯腈和二硫化钼纳米粒子这两种物质按照比例加入纺丝液，通过纺丝、制造工艺即可得到黏胶面料，相比于现有技术中的抗菌整理工艺，本发明大大简化了制备工艺；另外，加工后的黏胶面料不但具有优异的抑菌性能，而且织物强力可以提高20％以上，大大提高了面料的使用性能。

附图说明

图1为实施例1的抑菌高强黏胶织物对于金黄葡萄球菌(a)、大肠杆菌(b)的抑菌效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

以下实施例和对比例中，所使用的黏胶纺丝液购自新乡化纤有限公司，主要成分为纤维素；各种粒径的MoS₂纳米粒子均购自南京先丰纳米材料科技有限公司。

1.纺丝液的配制方法为：

第一步：首先在搅拌容器中加入丙烯腈，控制温度为60～65℃，逐渐添加MoS₂，搅拌均匀，搅拌转速介于400～450rpm，得到均匀的溶液。

第二步：将上述溶液按比例缓慢加入黏胶纺丝液，搅拌均匀，搅拌转速介于100～150rpm，即可进行纺丝。

2.实施例及对比例的抑菌高强黏胶织物的织造方法为：

开清棉(打手速度400-500r/min，罗拉速度10-11r/min)→络丝(筒槽速度700-900r/min，张力1.3-2g)→捻丝(纱线捻系数375-430)→并丝(1.5-2倍后区牵伸倍数)→整经(地经张力2-6g，边经张力4-8g)→织造(经密×纬密＝434×270)。

3.普通黏胶织物(未添加丙烯腈和MoS₂)的织造方法为：

开清棉(打手速度350-400r/min，罗拉速度8-10r/min)→络丝(筒槽速度600-800r/min，张力1-1.5g)→捻丝(纱线捻系数360-397)→并丝(1.5-2倍后区牵伸倍数)→整经(地经张力1-4g，边经张力2-5g)→织造(经密×纬密＝434×270)。

实施例1

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.072％)、丙烯腈(占纺丝液质量的8％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的91.928％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物，克重为121.7g/m²。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表1和附图1所示。其中测试依据的标准为：

抗菌性(抑菌率)：GB 20944.3-2008-T《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》测试。断裂强力：按照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定。

表1实施例1抑菌高强黏胶织物性能测试

注：“—”表示抑菌性能低于75％，表明无抑菌效果。

从表1的结果可以看出，本实施例制备的黏胶织物，其断裂强力显著高于普通黏胶织物；并且，该黏胶织物还具备了抑菌性能，对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑制效果，并且水洗20次后，抑菌性能仅有轻微下降，显示出良好的抑菌稳定性。

图1的结果进一步证明了本实施例制备的黏胶织物对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑制效果。

实施例2

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.05％)、丙烯腈(占纺丝液质量的6％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的93.95％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物，克重为121.4g/m²。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表2所示。

表2实施例2抑菌高强黏胶织物性能测试

实施例3

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.025％)、丙烯腈(占纺丝液质量的4％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的95.975％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物，克重为121.9g/m²。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表3所示。

表3实施例3抑菌高强黏胶织物性能测试

实施例4

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.04％)、丙烯腈(占纺丝液质量的4％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的95.96％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物，克重为120.8g/m²。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表4所示。

表4实施例4抑菌高强黏胶织物性能测试

实施例5

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.072％)、丙烯腈(占纺丝液质量的4％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的95.928％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物，克重为122.9g/m²。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表5所示。

表5实施例5抑菌高强黏胶织物性能测试

实施例6

本实施例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.025％)、丙烯腈(占纺丝液质量的9％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的90.975％)。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表6所示。

表6实施例6抑菌高强黏胶织物性能测试

对比例1

本对比例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围10～15nm，占纺丝液质量的0.072％)、丙烯腈(占纺丝液质量的9％)和黏胶纺丝液(占纺丝液质量的90.928％)。

按照上述方法将MoS₂、丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌高强黏胶织物。

对制备的抑菌高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表7所示。

表7对比例1抑菌高强黏胶织物性能测试

对比例2

本对比例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围12～15nm，占纺丝液质量的0.072％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的99.928％)。

按照上述方法将MoS₂和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌黏胶织物。

对制备的抑菌黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表8所示。

表8对比例2抑菌黏胶织物性能测试

对比例3

本对比例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.072％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的99.928％)。

对制备的抑菌黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表9所示。

表9对比例3的抑菌黏胶织物性能测试

对比例4

本对比例中，原料的成分为：MoS₂(粒径范围5～8nm，占纺丝液质量的0.025％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的99.975％)。

按照上述方法将MoS₂和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为抑菌黏胶织物(克重为 120.9g/m²)。

对制备的抑菌黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表10所示。

表10对比例4的抑菌黏胶织物性能测试

对比例5

本对比例中，原料的成分为：丙烯腈(占纺丝液质量的9％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的91％)。

按照上述方法将丙烯腈和黏胶纺丝液配制成纺丝液，并织造成为高强黏胶织物。

对制备的高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表11所示。

表11对比例5的高强黏胶织物性能测试

对比例6

本对比例中，原料的成分为：丙烯腈(占纺丝液质量的4％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的96％)。

对制备的高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表12所示。

表12对比例6的高强黏胶织物性能测试

对比例7

本对比例中，原料的成分为：丙烯腈(占纺丝液质量的3％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的97％)。

对制备的高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表13所示。

表13对比例7的高强黏胶织物性能测试

对比例8

本对比例中，原料的成分为：丙烯腈(占纺丝液质量的1％)、黏胶纺丝液(占纺丝液质量的99％)。

对制备的高强黏胶织物进行断裂强力和抑菌性能进行测试，结果如表14所示。

表14对比例8的高强黏胶织物性能测试

由实施例1-6、对比例1-8的结果可知，当采用粒径超过10nm的MoS₂纳米粒子时，织物的抑菌性能出现了下降，且随着粒径的增大，抑菌性能下降的越多。另外，在一定的范围内，随着丙烯腈的添加量的增加，织物的断裂强力也随之增加。

综上，本发明在黏胶纺丝原液中加入一定量的MoS₂纳米粒子和丙烯腈，最终制备的再生纤维素面料不但具有优异和持久的抑菌性能，而且织物强力可以提高20％以上，大大提高了面料的使用性能。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种抗菌再生纤维素材料，其特征在于，所述抗菌再生纤维素材料是由纺丝液经过纺丝工艺制备得到的，所述纺丝液包括以下组分：MoS₂纳米粒子、丙烯腈和黏胶纺丝原液，其中，所述MoS₂纳米粒子占纺丝液总质量的0.01％～0.1％，所述丙烯腈占纺丝液总质量的2％～10％，所述黏胶纺丝原液占纺丝液总质量的90％～96％。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌再生纤维素材料，其特征在于，所述MoS₂纳米粒子占纺丝液总质量的0.02％～0.08％，所述丙烯腈占纺丝液总质量的4％～9％。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌再生纤维素材料，其特征在于，所述MoS₂纳米粒子的粒径分布范围为3～10nm。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌再生纤维素材料，其特征在于，所述黏胶纺丝原液的主成分为纤维素。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种抗菌再生纤维素材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种抗菌再生纤维素材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌时，控制体系的温度为60～65℃。

7.根据权利要求5所述的一种抗菌再生纤维素材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌时的转速为400～450rpm。

8.根据权利要求5所述的一种抗菌再生纤维素材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，搅拌时的转速为100～150rpm。

9.一种抗菌再生纤维素面料，其特征在于，所述抗菌再生纤维素面料是由权利要求1～4任一项所述的一种抗菌再生纤维素材料经织造工艺得到的。

10.根据权利要求9所述的一种抗菌再生纤维素面料，其特征在于，所述抗菌再生纤维素面料的克重为120～123g/m²，断裂强力超过300N，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率超过95％。