CN105239383B - 一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维及其制备工艺，具体制备步骤为：(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下环境中冰冻，得到预处理的棉纤维；(2)将预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2‑3次，得到液体冷冻处理的棉纤维；(3)将液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30‑40置于处理液中，超声振荡，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维先浸水处理，再经液体冷冻处理，使棉纤维的表面平整，抗皱性能提高，但是吸水性并无多大影响，最后再经壳聚糖处理，赋予抗菌保健功效。
Description
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维及其制备工艺。
背景技术：
众所周知，婴幼儿时期是人一生中最娇嫩脆弱的时期，虽然目前现代纺织技术的革新使得服装面料的结构出现了很大的变化，但是婴幼儿服装的选择目前还是以卫生、舒适的天然纤维为主，棉纤维作为四大天然纤维棉、毛、丝、麻之一，由于其柔软、保暖、舒适等独特优良的性质，一直备受人们的亲睐。
棉纤维具有良好的柔软性、保暖性、吸湿性和导电性，但是抗皱性较差、耐用性不够好、易发霉、功能单一，难以满足日益增长的消费者需求，而针对婴幼儿面料的改性，需要保证棉纤维绿色天然的特性，因此对于棉纤维的改性技术时需要不使用或者很少使用化学有毒试剂，杜绝有害化学物质的残留，优选微波超声辐射法、气相处理法、壳聚糖整理、液氨整理等。
液氨是常温下气体状态的氨冷却至-34℃以下变成液态氨，液氨的粘度和表面张力比较低，渗透力极好，能轻易渗透到棉纤维组织的深层中，减少棉纤维的中空部分，使纤维内部扭曲应力小时，缩水率减小，得到抗皱免烫处理的棉纤维。除此之外，可以灵活运用液氨工艺对棉纤维进行多种改性。中国专利CN103437096A(公开日2013.12.11)公开的一种棉纤维的晶变改性方法，将棉纤维置于密封容器中，充入液氨，先升压至0.5-1.2MPa，然后在3-5s内瞬间释放压力至1％及以下，然后用加热和抽真空的方法去除改性介质，得到晶变改性棉纤维。晶变改性后的纤维的孔隙增大，结晶度降低。中国专利CN104250932A(公开日2014.12.31)公开的一种液氨制导微胶囊棉纤维的制造方法，先对棉纤维进行撕扯开松，将液氨与微胶囊混合后植入棉纤维的无定形区，然后蒸发使液氨蒸发得到功能性棉纤维。
由上述现有技术可知，将液氨作为制导介质，是一种绿色的棉改性技术，克服了诸多弊端，但是目前基于液氨改性的棉纤维的结晶态结构被破坏严重，使棉纤维的吸湿性能明显降低，纤维的保水率降低至加工前的一半，机械强度、耐磨耐水洗性能也有影响，因此目前基于液氨改性的棉纤维并不适合于制备婴幼儿服装，有必要研发出一种基于液体冷冻工艺的婴幼儿用改性棉织物。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维及其制备工艺，采用含水的棉纤维作为原料，先经冷冻处理，再经液氨处理，最后浸渍壳聚糖溶液得到产品。本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维克服了传统液氨处理吸湿性下降的问题，制备的棉纤维抗皱、吸湿、透气、柔软、舒适，还具有抗菌保健功效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维，其特征在于，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的原料为经冷冻处理的含水的棉纤维，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维时经液体冷冻处理的棉纤维，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的表面含有壳聚糖处理层。
优选地，所述液体冷冻处理为经液氨间接反复处理。
本发明还提供一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下环境中冰冻，得到预处理的棉纤维；
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2-3次，得到液体冷冻处理的棉纤维；
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30-40置于处理液中，超声振荡，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，含水的棉纤维的含水率为20-60％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，零下环境的温度为-10至-20℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，间歇反复液氨处理包括浸渍液氨，排液氨抽氨气，微波除氨，所述浸渍液氨的时间为10-20s，所述微波除氨的功率为50-80kW，所述微波除氨的时间为3-5min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，所述液氨的量需浸没棉纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，处理液为壳聚糖溶液。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，所述壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖10-20份、改性淀粉5-10份、去离子水30-40份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，超声振荡的时间为20-30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维先将棉纤维浸渍水中，将棉纤维中空气被水替代，再经冷冻处理，将水分固定于棉纤维的缝隙和孔洞中，再通过液氨冷冻处理，将棉纤维的纤维素分子间的分子引力、氢键、化学键等打断，将单分子、基原纤、微原原纤、巨原纤和纤维多级结构重新组合，使棉纤维的表面平整，内部形成微孔结构，空穴尺寸变小，小体积微孔数量增加，但是大分子结构基本没有发生变化，所以制备的棉纤维的抗皱性能提高，吸湿透气性能保留，且更加柔软舒适、
(2)本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维还经少量的水解壳聚糖处理，壳聚糖小分子能均匀地分布在纤维的表面和孔隙内，在纤维表面形成一层弹性薄膜，且壳聚糖小分子能与纤维素分子形成化学键、范德华力等，保证棉纤维无毒无污染的情况下，提高棉纤维的耐用性能，并且赋予棉纤维抗菌保健性能。
(3)本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维经间歇反复液氨处理，短时间多次的液氨处理，可以使液氨均匀轻度的对棉纤维的表层和内部进行物理和化学改性，有利于棉纤维微结构的细致化，而且为了防止有液氨残留于棉纤维中，采用了微波处理，并且之后也超声振荡，保证棉纤维中无其他物质残留，绿色环保。
(4)本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维在原有棉纤维优良特性的基础上，改良了棉纤维的抗皱性能和耐用性能，而且还具备抗菌保健功效，最终产品无有毒物质残留，绿色安全，可用于婴幼儿服装面料。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为20％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-10℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维10s，排液氨抽氨气，在50kW功率下微波除氨3min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖10份、改性淀粉5份、去离子水30份，超声振荡20min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
实施例2：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为60％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-20℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理3次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维20s，排液氨抽氨气，在80kW功率下微波除氨5min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:40置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖20份、改性淀粉10份、去离子水40份，超声振荡30min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
实施例3：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为50％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-15℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维15s，排液氨抽氨气，在60kW功率下微波除氨4min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:35置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖15份、改性淀粉7份、去离子水35份，超声振荡24min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
实施例4：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为40％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-20℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理3次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维10s，排液氨抽氨气，在80kW功率下微波除氨3min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:40置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖20份、改性淀粉5份、去离子水30份，超声振荡30min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
实施例5：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为30％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-15℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维20s，排液氨抽氨气，在60kW功率下微波除氨5min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖10份、改性淀粉5份、去离子水40份，超声振荡25min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
实施例6：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水率为50％的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下-20℃的环境中冰冻，得到预处理的棉纤维。
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理3次，其中间歇反复液氨处理包括将足量的液氨浸没棉纤维15s，排液氨抽氨气，在70kW功率下微波除氨3min，得到液体冷冻处理的棉纤维。
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30置于壳聚糖处理液中，其中壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖15份、改性淀粉5份、去离子水40份，超声振荡30min，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维。
经检测，实施例1-6制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维、现有技术的液氨处理的棉纤维以及未处理的棉纤维的抗皱性能、吸湿性、透气性、抗菌性和耐用性的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维克服了传统液氨处理吸湿性下降的问题，制备的棉纤维抗皱、吸湿、透气、柔软、舒适，还具有抗菌保健功效。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维，其特征在于，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的原料为经冷冻处理的含水的棉纤维，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维时经液体冷冻处理的棉纤维，所述基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的表面含有壳聚糖处理层，所述液体冷冻处理为经液氨间接反复处理；
其中，基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将棉纤维去除表面杂质后，浸渍于去离子水中，取出晾晒得到含水的棉纤维，将含水的棉纤维置于零下环境中冰冻，得到预处理的棉纤维；
(2)将步骤(1)制备的预处理的棉纤维放入液氨处理罐的纱笼中，抽真空，经间歇反复液氨处理2-3次，得到液体冷冻处理的棉纤维；
(3)将步骤(2)制备的液体冷冻处理的棉纤维，以浴比为1:30-40置于处理液中，超声振荡，取出，水洗干燥，得到基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维；
其中，所述步骤(1)中，零下环境的温度为-10至-20℃；
其中，所述步骤(2)中，间歇反复液氨处理包括浸渍液氨，排液氨抽氨气，微波除氨，所述浸渍液氨的时间为10-20s，所述微波除氨的功率为50-80kW，所述微波除氨的时间为3-5min；
其中，所述步骤(3)中，处理液为壳聚糖溶液，所述壳聚糖处理液中的组分，按重量份计，包括：水解壳聚糖10-20份、改性淀粉5-10份、去离子水30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维，其特征在于：所述步骤(1)中，含水的棉纤维的含水率为20-60％。
3.根据权利要求2所述的一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维，其特征在于：所述步骤(2)中，所述液氨的量需浸没棉纤维。
4.根据权利要求3所述的一种基于液体冷冻的婴幼儿用改性棉纤维，其特征在于：所述步骤(3)中，超声振荡的时间为20-30min。
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