CN114921885A - 一种可再生环保面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可再生环保面料及其制备方法，该可再生环保面料的制备方法是：选取可再生面料(改性粘胶纤维、天丝和莫代尔纤维)作为原料，然后进行成卷、梳棉、混并和涡流纺纱。为了解决粘胶纤维存在的吸湿不佳、收缩率大和手感硬的缺点，将具有良好吸湿性、舒适性、悬垂性的天丝，具有光泽、柔软性、染色性和吸湿性的莫代尔与改性粘胶纤维复合，所制得的面料吸湿性佳，触感柔软舒适。改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维，使粘胶纤维具有抗菌能力和导湿速干的能力。
Description
技术领域
本发明涉及复合再生纤维素纤维面料的技术领域，具体涉及一种一种可再生环保面料及其制备方法。
背景技术
目前纺织纤维原料主要分为以棉、麻等为代表的天然纤维原料，以涤纶、腈纶等为代表的石油基纤维原料，以及以天然纤维素材料为原料再生而成的粘胶纤维等生物基纤维原料。目前，随着土地资源的稀缺及人力资源的紧张，棉花种植面积呈逐年下降趋势，棉花产品将不能满足人们生活水平日益增长的需要；而随着石油储量的日渐减少和人们对纺织品舒适性、功能性、环保型意识的不断增强，以可再生性资源为原料生产的粘胶纤维越来越多的受到重视。
再生纤维素纤维原料取材于天然纤维，纤维的化学结构保持不变，只改变其物理结构，主要有粘胶纤维(Rayon)、莫代尔、天丝(针叶树为主要原料)、竹纤维(以毛竹为主要原料)、铜氨纤维、醋酯纤维。但单一的粘胶纤维吸湿后强度下降明显，收缩率大，织物手感硬，尺寸稳定性也较差，严重阻碍其进一步发展。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可再生环保面料的制备方法，选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料进行混并，再进行涡流纺纱，能解决粘胶纤维吸湿后强度下降明显，收缩率大，织物手感硬的问题；本发明的目的之二在于提供一种可再生环保面料，手感舒适，吸湿能力好，而且由于改性粘胶纤维加入了石墨烯，还具有抗菌抑菌和导湿速干的功能。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
进一步，所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，搅拌均匀后静置脱泡；
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝板中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维。
再进一步，在所述纺丝液中还加入抗菌成分，抗菌成分为小茴香提取物和/ 或山苍子提取物；其中，所述抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的2～5wt％。
进一步，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.5～1wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的3～5wt％。
再进一步，所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将相变芯材熔融成液体，再加入乳化剂溶液，得到芯材乳液；
2)在芯材乳液中加入预聚体在酸性及加热环境中缩聚，得到相变微胶囊乳液。
进一步，所述芯材乳液中还包括具有抗菌功能的植物精油，植物精油与乳化剂溶液形成均匀的水包油体系，植物精油为牛至精油、肉桂精油、百里香精油和茶树精油中的一种或两种以上组合物；预聚体为密胺树脂的甲醛溶液；所述相变芯材为正十四烷、正十六烷、正十八烷和正二十二烷中的一种或两种以上组合物。
再进一步，所述微胶囊乳液的制备方法的步骤2)中，酸性条件为pH＝3～5，在60～80℃下反应1～3h。
进一步，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为50～60℃。
再进一步，步骤4)中，改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为(2～3)： (1～2)：1。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种可再生环保面料，由上述的可再生环保面料的制备方法制备而成。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的可再生环保面料的制备方法中，该面料所选取的改性粘胶纤维、天丝和莫代尔纤维均是可再生面料，然后进行成卷、梳棉、混并和涡流纺纱。为了解决粘胶纤维存在的吸湿不佳、收缩率大和手感硬的缺点，将具有良好吸湿性、舒适性、悬垂性的天丝，具有光泽、柔软性、染色性和吸湿性的莫代尔与改性粘胶纤维复合，所制得的面料吸湿性佳，触感柔软舒适。改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维，使粘胶纤维具有抗菌能力和导湿速干的能力。
(2)本发明改性粘胶纤维是由石墨烯、相变微胶囊和粘胶共混制得纺丝液后，采用湿法纺丝工艺制备得到，相变微胶囊能使得石墨烯在粘胶中均匀稳定分散，避免石墨烯粉体在体系中发生团聚现象。
(3)本发明改性粘胶纤维还加入了抗菌成分，在石墨烯、相变微胶囊和粘胶共混制得纺丝液后，再加入抗菌成分，而且相变微胶囊中还加入了具有抗菌功能的植物精油，使得改性粘胶纤维具有良好抗细菌、抗霉菌、防螨和防霉作用。
(4)本发明将改性粘胶纤维、天丝和莫代尔组成一种新的可再生环保面料，面料触感柔软，吸湿效果好。而且改性粘胶纤维中还加入有石墨烯和抗菌成分，能有效提高面料的抗菌性能和远红外功能。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为 3：1：1；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得浓度为10％的石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，再加入抗菌成分，搅拌均匀后静置脱泡；抗菌成分为质量比为1：1的小茴香提取物和山苍子提取物；其中，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.8wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的4wt％；所述抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的3wt％。
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝孔中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维；其中，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为55℃。
所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将具有抗菌功能的植物精油在乳化剂溶液中与水形成水包油体系，再加入相变芯材使其熔融成液体后加入，得到芯材乳液；其中，所述植物精油为牛至精油和茶树精油；所述相变芯材为正十八烷；乳化剂占芯材乳液的质量3％，乳化剂为月桂酰基谷氨酸钠。
2)再加入预聚体在pH＝4的酸性及在70℃下缩聚3h，得到相变微胶囊乳液；其中，预聚体为质量浓度为50％的密胺树脂的甲醛溶液，预聚体的加入量为芯材乳液质量的20％。
实施例2
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为 2：1：1；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，再加入抗菌成分，搅拌均匀后静置脱泡；抗菌成分为质量比为1：1的小茴香提取物和山苍子提取物；其中，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.5wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的3wt％；所述抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的2wt％。
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝孔中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维；其中，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为50℃。
所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将具有抗菌功能的植物精油在乳化剂溶液中与水形成水包油体系，再加入相变芯材使其熔融成液体后加入，得到芯材乳液；其中，所述植物精油为质量比为1：1的肉桂精油和百里香精油；所述相变芯材为正十四烷；乳化剂占芯材乳液的质量2％，乳化剂为月桂酰基谷氨酸钠。
2)再加入预聚体在pH＝3的酸性及在60℃下缩聚3h，得到相变微胶囊乳液；其中，预聚体为质量浓度为40％密胺树脂的甲醛溶液，预聚体的加入量为芯材乳液质量的10％。
实施例3
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为 3：2：1；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，再加入抗菌成分，搅拌均匀后静置脱泡；抗菌成分为小茴香提取物；其中，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的1wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的5wt％；所述抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的5wt％。
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝孔中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维；其中，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为60℃。
所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将具有抗菌功能的植物精油在乳化剂溶液中与水形成水包油体系，再加入相变芯材使其熔融成液体后加入，得到芯材乳液；其中，所述植物精油为百里香精油；所述相变芯材为正十四烷、正十六烷、正十八烷和正二十二烷中的一种或两种以上组合物；乳化剂占芯材乳液的质量2～5％，乳化剂为月桂酰基谷氨酸钠。
2)再加入预聚体在pH＝3～5的酸性及在60～80℃下缩聚，得到相变微胶囊乳液；其中，预聚体为质量浓度为50％密胺树脂的甲醛溶液，预聚体的加入量为芯材乳液质量的25％。
实施例4
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为 2：2：1；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，搅拌均匀后静置脱泡；其中，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.6wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的3～5wt％。
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝孔中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维；其中，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为55℃。
所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将具有抗菌功能的植物精油在乳化剂溶液中与水形成水包油体系，再加入相变芯材使其熔融成液体后加入，得到芯材乳液；其中，所述植物精油为质量比为1：1的百里香精油和茶树精油；所述相变芯材为正十八烷；乳化剂占芯材乳液的质量2～5％，乳化剂为月桂酰基谷氨酸钠。
2)再加入预聚体在pH＝5的酸性及在70℃下缩聚2h，得到相变微胶囊乳液；其中，预聚体为质量浓度为45％密胺树脂的甲醛溶液，预聚体的加入量为芯材乳液质量的15％。
实施例5
一种可再生环保面料的制备方法，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为 3：2：1；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，再加入抗菌成分，搅拌均匀后静置脱泡；抗菌成分为质量比为1：1的小茴香提取物和山苍子提取物；其中，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.8wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的4wt％；所述抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的4wt％。
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝孔中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维；其中，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为50～60℃。
所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将相变芯材使其熔融成液体，再加入乳化剂溶液，得到芯材乳液；其中，所述相变芯材为正十八烷；乳化剂占芯材乳液的质量3％，乳化剂为月桂酰基谷氨酸钠。
2)再加入预聚体在pH＝4的酸性及在70℃下缩聚，得到相变微胶囊乳液。其中，预聚体为质量浓度为43％密胺树脂的甲醛溶液，预聚体的加入量为芯材乳液质量的18％。
对比例1
对比例1与实施例1相比，对比例1的面料中仅有改性粘胶纤维。
对比例2
对比例2与实施例1相比，对比例2的面料中仅有天丝和莫代尔。
对比例3
对比例3与实施例1相比，对比例3的改性粘胶纤维不加入相变微胶囊，但有加入植物精油。
效果与评价测试
一、舒适性测试
1、保湿性测试：测试湿度65％、温度20℃和湿度35％、温度15℃的保湿率，测试方法：多次烘干取出称重到质量趋向定值时为绝干质量。再将织物置于恒温恒湿环境，达到平衡后再称重。用调湿后的织物重量减去绝干织物重量，再与绝干织物重量的比值为保湿率。
2、透湿性测试：将织物试样封于盛有干燥剂的透湿杯，并放置于规定温度和湿度的密封环境中，透湿测试仪按照标准GB/T 12704.1—2009进行测试，根据一定时间内透湿杯质量的变化计算试样透湿率。
3、透气性测试：将织物固定在仪器的圆台上，启动吸风机使空气通过试样，调节流量，使压力达到稳定时，记录气流流量，再根据公式换算为透气率。按照标准GB/T 5453-1997测试织物的透气性能。数据如表1所示。
表1各组面料的舒适性测试
由表1可知，实施例1～5的保湿性、透湿性和透气性均优于对比例1～5，其中，实施例1为最优实施例。对比例1中仅有改性粘胶纤维，对比例1的保湿性、透湿性和透气性均降低，说明改性粘胶纤维、天丝与莫代尔复配能提高保湿性、透湿性和透气性。对比例2中仅有天丝和莫代尔，保湿性、透湿性和透气性比实施例1效果稍逊，说明天丝和莫代尔能提高改性粘胶纤维吸湿效果。对比例3的改性粘胶纤维不加入相变微胶囊，使得石墨烯粉体难以与粘胶纤维粘合，增大粘胶纤维的表面粗糙度，影响面料的透气性、透湿性和保湿性。
二、抗静电性能测试
将实施例1和对比例3的织物按照GB/T 12703.1-2008《纺织品静电性能的评定》中的电荷面密度法，进行检测，数据如表2所示。
表2各组面料的电荷密度测试结果
| 项目 | 电荷面密度/μC·m<sup>-2</sup> |
| 实施例1 | 0.062 |
| 对比例3 | 3.967 |
由表2可知，实施例1和对比例3的电荷密度均小于7μC·m-2，满足防静电面料的标准，所以两者均能实现防静电。对比例3的改性粘胶纤维不加入相变微胶囊，使得石墨烯粉体难以与粘胶纤维粘合，所以影响面料的抗静电能力。
三、防霉性能测试
将实施例1～5和对比例1～3的样品根据GB/T 24346-2009纺织品防霉性能的评价的试验操作进行测试，根据表3的防霉等级，对霉菌的生长情况进行分级评价，记录洗涤前和洗涤20次后的防霉等级，数据如表4。
表3防霉等级对照表
表4各组的防霉性能数据
由表4可知，实施例1～3在洗涤前后的防霉等级同为0级，实施例1～3的面料防霉及耐水洗性优良。实施例4由于不添加抗菌成分，所以抗菌效果有所降低，但在水洗过程中，相变微胶囊中逐步破裂，使得植物精油成分释放，提高了抗菌的效果。实施例5中的相变微胶囊中不加入精油，所以抗菌性能有所下降。对比例2说明天丝和莫代尔没有防霉效果。而对比例3中不加入相变微胶囊，但同时具有抗菌成分和植物精油成分，抗霉效果不受影响。
四、防菌性能测试
将实施例1～5和对比例1～3的样品根据GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价的试验操作进行测试，记录洗涤前和洗涤20次后的抑菌率，数据如表5。
表5各组的抑菌率数据
由表4可知，实施例1～5在洗涤前后的抗菌效果均符合标准要求，说明实施例1～5的面料抗菌及耐水洗性优良。实施例4由于不添加抗菌成分，所以抗菌效果有所降低，但在水洗过程中，相变微胶囊中逐步破裂，使得植物精油成分释放，提高了抗菌的效果。实施例5中的相变微胶囊中不加入精油，所以抗菌性能有所下降。对比例2说明天丝和莫代尔没有抗菌效果。而对比例3中不加入相变微胶囊，但同时具有抗菌成分和植物精油成分，抗菌效果不受影响。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可再生环保面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选用改性粘胶纤维、天丝和莫代尔作为原料；其中，改性粘胶纤维为石墨烯改性粘胶纤维；
2)将步骤1)的原料分别通过开清棉联合机进行成卷；
3)对步骤2)中成卷的原料分别梳棉；
4)对梳棉后的原料进行混并；
5)对混并的原料进行涡流纺纱，得到可再生环保面料。
2.如权利要求1所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述改性粘胶纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯溶于水，制得石墨烯分散液，加入粘胶，然后进行研磨；
2)研磨后再加入相变微胶囊乳液，得到纺丝液，搅拌均匀后静置脱泡；
3)将脱泡后的纺丝液过滤，再泵入喷丝板，由喷丝板中喷出丝束，在凝固浴中固化成为初生丝条，经过牵伸及后加工得到所述改性粘胶纤维。
3.如权利要求2所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，在所述纺丝液中还加入抗菌成分，抗菌成分为小茴香提取物和/或山苍子提取物；抗菌成分占所述粘胶纺丝液质量的2～5wt％。
4.如权利要求2所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯占所述粘胶纺丝液质量的0.5～1wt％，相变微胶囊乳液占所述粘胶纺丝液质量的3～5wt％。
5.如权利要求2所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述相变微胶囊乳液的制备方法为，包括以下步骤：
1)将相变芯材熔融成液体，再加入乳化剂溶液，得到芯材乳液；
2)在所述芯材乳液中加入预聚体在酸性及加热环境中缩聚，得到相变微胶囊乳液。
6.如权利要求5所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述芯材乳液中还包括具有抗菌功能的植物精油，植物精油为牛至精油、肉桂精油、百里香精油和茶树精油中的一种或两种以上组合物；预聚体为密胺树脂的甲醛溶液；所述相变芯材为正十四烷、正十六烷、正十八烷和正二十二烷中的一种或两种以上组合物。
7.如权利要求5所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述微胶囊乳液的制备方法的步骤2)中，酸性条件为pH＝3～5，在60～80℃下反应1～3h。
8.如权利要求2所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，所述凝固浴的组成为硫酸、硫酸钠和硫酸锌，温度为50～60℃。
9.如权利要求1所述的可再生环保面料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，改性粘胶纤维、天丝和莫代尔的混并比例为(2～3)：(1～2)：1。
10.一种可再生环保面料，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的可再生环保面料的制备方法制备而成。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220819 |