專利名稱：功能性絲瓜絡(luò)再生纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人造纖維素纖維技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種包含具有抗菌和防紫外線功能的納米氧化物的功能性絲瓜絡(luò)再生纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們越來越追求高檔、舒適、具有保健功能的紡織產(chǎn)品。植物絲瓜絡(luò)天然纖維是絲瓜的果實(shí)風(fēng)干后制得的纖維，具有天然密布的網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)，富含纖維素。由于絲瓜絡(luò)獨(dú)特的天然微網(wǎng)顯微結(jié)構(gòu)和豐富的纖維素含量，以及分布廣泛、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，并且絲瓜為當(dāng)年種當(dāng)年收爬藤類植物，占地少且對土質(zhì)要求低， 種植過程中幾乎不需要農(nóng)藥，是純綠色天然產(chǎn)品。絲瓜絡(luò)更深層次的應(yīng)用，正日益引起人們的關(guān)注。從文獻(xiàn)檢索來看，目前國內(nèi)外對于絲瓜絡(luò)的研究主要集中在水處理領(lǐng)域。如劉引烽，毛金浩等人在專利CN101239306中公開了一種醚化絲瓜絡(luò)的制備方法及其在金屬離子吸附中的應(yīng)用。該方法是將天然絲瓜絡(luò)與適量的NaOH乙醇溶液混合，在25 80°C下堿化， 或用微波間歇輻射堿化；然后在恒溫水浴中回流，洗滌、抽濾、烘干；用NaOH溶液分散，與一氯乙酸的醇溶液進(jìn)行反應(yīng)，抽濾、洗滌、烘干，得到醚化絲瓜絡(luò)。醚化絲瓜絡(luò)來源廣泛，可生物降解，并且處理工藝相對簡單，在污水處理方面可部分替代合成高分子材料，并具有環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。他們同時(shí)在專利CN101239303中公開了一種絲瓜絡(luò)堿化改性方法及其在金屬離子吸附中的應(yīng)用。該方法是將天然絲瓜絡(luò)與適量的NaOH乙醇溶液混合，在25 80°C下堿化，或用微波間歇輻射1 IOmin堿化，然后在恒溫水浴中回流，洗滌、抽濾、烘干，得到堿處理絲瓜絡(luò)。絲瓜絡(luò)來源廣泛，可生物降解，并且處理工藝相對簡單，在污水處理方面可部分替代合成高分子材料，并具有環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。李慧芝，許崇娟在專利CN101670273中公開了一種巰基官能化絲瓜絡(luò)制備方法及應(yīng)用技術(shù)。在具塞的三角瓶中，按質(zhì)量百分比加入巰基乙酸，四氫呋喃，堿化的絲瓜絡(luò)，濃硫酸，加塞，于40°C恒溫放置48h，然后用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止，用少量乙醇洗滌后，放在35°C烘箱中干燥，獲得的巰基官能化絲瓜絡(luò)對金屬離子的吸附量大，具有巰基特性，可直接對水體中各種金屬離子的吸附和洗脫，吸附效率高，吸附的速度快，選擇性強(qiáng)，解吸性能好，有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，能夠在較寬的酸堿范圍內(nèi)使用，同時(shí)巰基官能化絲瓜絡(luò)具有再生能力。劉引烽，楊紅等人在專利CN101664671中公開了一種酯化絲瓜絡(luò)的制備方法及其在有機(jī)物，尤其是水體系中有機(jī)物吸附中的應(yīng)用。該方法是將天然絲瓜絡(luò)用適量的NaOH/ 乙醇溶液浸泡后，微波間歇輻射堿化，然后在恒溫水浴中回流，洗滌、烘干；用乙酸酐浸泡， 再在微波輻射條件下進(jìn)行間歇反應(yīng)，洗滌、烘干，得到酯化絲瓜絡(luò)。酯化絲瓜絡(luò)的處理工藝相對簡單，吸附有機(jī)污染物的性能較天然絲瓜絡(luò)有所提高，在污水處理方面可部分替代合成高分子材料，并具有環(huán)境友好、來源廣泛、價(jià)格低廉、可生物降解和環(huán)境友好等特點(diǎn)。
尹靜波，俞臻陽等人在專利CN101177523中公開了一種聚乳酸/絲瓜絡(luò)纖維復(fù)合材料及其制備方法。該新型完全可生物降解復(fù)合材料可明顯改善聚乳酸的耐熱性能，具有較好的機(jī)械性能，并且降低了原材料成本，有利于聚乳酸更廣泛的應(yīng)用。該復(fù)合材料以聚乳酸作為主體原材料，加入經(jīng)過有機(jī)改性的絲瓜絡(luò)短纖維以及少量潤滑劑，熱穩(wěn)定劑。由上述原料及其輔料制成的完全可生物降解復(fù)合材料具有較好機(jī)械性能，優(yōu)良的耐熱性，抗菌，耐潮濕和較低的成本等特點(diǎn)，可應(yīng)用于包裝包裹、工程建設(shè)、室內(nèi)裝飾、汽車內(nèi)飾等各個(gè)領(lǐng)域， 解決白色污染帶來的環(huán)境問題。上述各絲瓜絡(luò)材料的應(yīng)用主要集中在水處理領(lǐng)域或用來解決白色污染問題，皆不在紡織品方面。隨著人們對環(huán)境問題的重視以及對紡織品的生態(tài)需求，天然纖維以其對環(huán)境無污染以及對人體肌膚的親和性而倍受重視，絲瓜絡(luò)纖維的綠色環(huán)保性更是受到人們的青睞。 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，將具有抗菌和防紫外線功能的納米aio/納米Tio2摻加到絲瓜絡(luò)纖維中，紡絲制得的功能性絲瓜絡(luò)纖維不但對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌和酵母菌等均有殺傷能力，而且還具有很好的防紫外線功能。將其摻加到絲瓜絡(luò)纖維中紡絲制得的功能性絲瓜絡(luò)纖維，在保持絲瓜絡(luò)纖維天然環(huán)保性能的同時(shí)，具有很好的抗菌性能和防輻射功能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，是提供一種功能性絲瓜絡(luò)再生纖維。本發(fā)明的目的之二，是提供一種功能性絲瓜絡(luò)再生纖維的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，其特征在于，所述再生纖維由納米aiO/納米TiA和再生絲瓜絡(luò)纖維組成，且以100重量份再生絲瓜絡(luò)纖維計(jì)，納米aiO/納米TiO2的含量為 0.01-1. O重量份。優(yōu)選地，上述納米SiO/納米TiA是指納米ZnO或納米TiA中的一種或兩者以任意比例的混合物。優(yōu)選地，上述納米SiO/納米TiA的粒徑為l-50nm。一種制備上述功能性絲瓜絡(luò)再生纖維的方法，包括如下步驟(1)取適量的絲瓜絡(luò)粉碎，加入NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為 1 % -3 %的Naao漂白，制成漿粕板；(2)將絲瓜絡(luò)纖維素漿粕用NaOH溶液堿化1 5h，生成堿纖維素，老成2 10h， 再加入反應(yīng)2 他，得到纖維素黃酸酯；(3)向纖維素黃酸酯中加入納米SiO/納米TiO2，攪拌3-6h，得到紡絲原液；(4)將步驟(3)所得紡絲原液紡絲制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維。優(yōu)選地，上述步驟(1)和步驟O)中所述NaOH溶液的濃度為200_300g/l。優(yōu)選地，以100重量份的絲瓜絡(luò)計(jì)，上述步驟⑴中所述NaOH溶液的用量為15_25
重量份。優(yōu)選地，以100重量份絲瓜絡(luò)纖維素漿粕計(jì)，上述步驟O)中的用量為35-60
重量份。
優(yōu)選地，以100重量份再生絲瓜絡(luò)纖維計(jì)，上述步驟(3)中納米SiO/納米TW2的用量為0.01-1. O重量份。納米aiO/納米TiA的抗菌機(jī)理可能有兩種情況。第一種是光催化抗菌機(jī)理，即納米aio/納米Tio2在陽光，尤其是紫外光的照射下，在水和空氣中，能自行分解出帶負(fù)電的電子(e-)，同時(shí)留下了帶正電的空穴(h+)，h+可以激發(fā)空氣產(chǎn)生活性氧(〔0〕)，微生物與〔0〕發(fā)生氧化反應(yīng)而致死。第二種是金屬離子溶出抗菌機(jī)理，即游離出來的鋅離子接觸細(xì)菌體時(shí)，會(huì)同蛋白酶結(jié)合使其失去活性而將細(xì)菌殺死。我們通過試驗(yàn)后認(rèn)為納米aiO/納米TW2的抗菌機(jī)理應(yīng)該是兩種機(jī)理共同作用的結(jié)果。納米aiO/納米TiA的強(qiáng)抗紫外線能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外線能力及其機(jī)理與其粒徑有關(guān)當(dāng)粒徑較大時(shí)，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主， 且對中波區(qū)和長波區(qū)紫外線均有效。抗輻射機(jī)理是簡單的遮蓋，屬一般的物理防曬，防曬能力較弱；隨著粒徑的減小，光線能透過納米aio/納米TW2的粒子面，對長波區(qū)紫外線的反射、散射性不明顯，而對中波區(qū)紫外線的吸收性明顯增強(qiáng)。納米aio/納米TW2對不同波長紫外線的防曬機(jī)理不一樣，對長波區(qū)紫外線的阻隔以散射為主，對中波區(qū)紫外線的阻隔以吸收為主。納米aio/納米TW2在不同波長區(qū)均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸收性能，與其他有機(jī)抗輻射劑相比，納米aio/納米TW2具有無毒、性能穩(wěn)定、效果好等特點(diǎn)。采用上述方法制備的功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，纖維的拉伸率為35-55%，殺菌率在 85% -99%,紫外線平均透過率為4-9%，可應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、家居和服飾領(lǐng)域等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 取IOOg絲瓜絡(luò)粉碎，加入15g濃度為300g/l的NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為的Naao漂白，制成漿粕板。將纖維素漿粕經(jīng)200g/l的NaOH溶液堿化5h，生成堿纖維素，老成2h，再加入35g
CS2反應(yīng)他，得到纖維素黃酸酯。向纖維素黃酸酯中加入0. Olg粒徑為l-50nm的SiO，攪拌6h，在凝固浴中以濕法紡絲，制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，測得纖維的拉伸率為45%，波長^0nm-320nm紫外線平均透過率為9.0%。實(shí)施例2取IOOg絲瓜絡(luò)粉碎，加入18g濃度為^Og/l的NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為2%的NaClO漂白，制成漿粕板。將纖維素漿粕經(jīng)^Og/l的NaOH溶液堿化2h，生成堿纖維素，老成4h，再加入40g CS2反應(yīng)證，得到纖維素黃酸酯。向纖維素黃酸酯中加入0. Ig粒徑為l-50nm的TiO2,攪拌5h，在凝固浴中以濕法紡絲，制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，測得纖維的拉伸率為35%，波長^0nm-320nm紫外線平均透過率為7.8%。實(shí)施例3取IOOg絲瓜絡(luò)粉碎，加入20g濃度為250g/l的NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為2. 5%的Naao漂白，制成漿粕板。將纖維素漿粕經(jīng)250g/l的NaOH溶液堿化3h，生成堿纖維素，老成6h，再加入50g
CS2反應(yīng)4h，得到纖維素黃酸酯。向纖維素黃酸酯中加入0.4g粒徑為l-50nm的ZnO與TiO2按照質(zhì)量比為1 1的比例組成的混合物，攪拌5h，在凝固浴中以濕法紡絲，制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，測得纖維的拉伸率為55%，波長^0nm-320nm紫外線平均透過率為6. 5%。實(shí)施例4取IOOg絲瓜絡(luò)粉碎，加入22g濃度為230g/l的NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為1.5%的NaClO漂白，制成漿粕板。將纖維素漿粕經(jīng)220g/l的NaOH溶液堿化4h，生成堿纖維素，老成8h，再加入55g CS2反應(yīng)池，得到纖維素黃酸酯。向纖維素黃酸酯中加入0. Sg粒徑為l-50nm的加0，攪拌4h，在凝固浴中以濕法紡絲，制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，測得纖維的拉伸率為50%，波長^0nm-320nm紫外線平均透過率為5. 1%。實(shí)施例5 取IOOg絲瓜絡(luò)粉碎，加入25g濃度為200g/l的NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為3%的NaClO漂白，制成漿粕板。將纖維素漿粕經(jīng)300g/l的NaOH溶液堿化lh，生成堿纖維素，老成10h，再加入60g
CS2反應(yīng)池，得到纖維素黃酸酯。向纖維素黃酸酯中加入1. Og粒徑為l-50nm的ZnO與TW2按照質(zhì)量比為1 5的比例組成的混合物，攪拌3h，在凝固浴中以濕法紡絲，制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，測得纖維的拉伸率為40%，波長^0nm-320nm紫外線平均透過率為4.0%。取上述實(shí)施例1-5所得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，在25士 1°C的條件下，測定其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及白色念珠菌的滅菌率(％ )，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表 權(quán)利要求
1. 一種功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，其特征在于，所述再生纖維由納米aiO/納米TiO2和再生絲瓜絡(luò)纖維組成，且以100重量份再生絲瓜絡(luò)纖維計(jì)，納米aiO/納米TiO2的含量為 0.01-1. ο重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，其特征在于，所述納米aiO/納米 TiO2是指納米ZnO或納米TiA中的一種或兩者以任意比例的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能性絲瓜絡(luò)再生纖維，其特征在于，所述納米SiO/納米 TiO2的粒徑為l-50nm。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述的功能性絲瓜絡(luò)再生纖維的方法，包括如下步驟(1)取適量的絲瓜絡(luò)粉碎，加入NaOH溶液蒸煮，打漿，然后用質(zhì)量百分比濃度為 1 % -3 %的NaClO漂白，制成漿粕板；(2)將絲瓜絡(luò)纖維素漿粕用NaOH溶液堿化1 5h，生成堿纖維素，老成2 10h，再加入反應(yīng)2 他，得到纖維素黃酸酯；(3)向纖維素黃酸酯中加入具有抗菌和防紫外線功能的納米SiO/納米TiO2，攪拌 3-6h，得到紡絲原液；(4)將步驟(3)所得紡絲原液紡絲制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)和步驟⑵中所述NaOH溶液的濃度為200-300g/l。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，以100重量份的絲瓜絡(luò)計(jì)，步驟(1) 中所述NaOH溶液的用量為15-25重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，以100重量份絲瓜絡(luò)纖維素漿粕計(jì)， 步驟O)中的用量為35-60重量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，以100重量份再生絲瓜絡(luò)纖維計(jì)，步驟(3)中納米ZnO/納米TiO2的用量為0. 01-1. 0重量份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功能性絲瓜絡(luò)再生纖維及其制備方法。所述再生纖維由納米ZnO/納米TiO2和再生絲瓜絡(luò)纖維組成，制備過程包括將粉碎后的絲瓜絡(luò)蒸煮、打漿、漂白、堿化后，加入CS2制得纖維素黃酸酯，然后向其中加入納米ZnO/納米TiO2，得到紡絲原液，最后紡絲制得功能性絲瓜絡(luò)再生纖維。本發(fā)明所述功能性絲瓜絡(luò)再生纖維的拉伸率為35-55％，殺菌率達(dá)70％-99％，紫外線平均透過率為4-9％，可應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、家居和服飾領(lǐng)域等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號D01F2/24GK102517669SQ20111036157
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者李群, 王艷瑋 申請人:青島大學(xué)