CN105780183B - 一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，包括以下步骤：(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别溶于酶溶液中，超声搅拌，离心取上层悬浮液，分别得到香蒲纳米纤维素的溶液和丝瓜纳米纤维素的溶液；(2)将蚕丝经碱液溶液煮沸脱胶，水洗晾干，溶解透析，浓缩得到丝素蛋白溶液；(3)将香蒲纳米纤维素的溶液、丝瓜纳米纤维素的溶液和丝素蛋白溶液混合，再加入壳聚糖溶液和聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到含蚕丝的高锁水无纺布。该方法制备的无纺布轻薄柔软，亲肤舒适，还具有超高的吸湿锁水性能。

Description

一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法。
背景技术
超吸水锁水材料因具有优异的吸水所述性能在多种领域有广泛的运用。常用的超吸水纤维SAF是继超吸水树脂SAP之后发展的特殊功能纤维，通常是利用化学原料如丙烯腈丙烯酸、丙烯腈淀粉、丙烯腈醋酸乙烯等作为原料制备而成，该方法制备的超吸水纤维的吸水倍率高，可达九十几，而且吸水速度快，锁水性能优异，无毒拒油，但是纤维的力学性能差，难以再次利用加工，不可循环使用，使用率较低，而且基于化学成分制备的纤维可降解性能差，对环境的负担较重。
因此，开发天然纤维基质的高吸湿高锁水无纺布存在一定的需要。中国专利CN104195745A公开的一种超吸水无纺布，包括面层和底层，面层由棉纤维和银纤维构成，底层由添加了高分子吸水树脂的玻璃纤维构成。中国专利CN 103655062A公开的一种纸尿裤的锁水棉芯层，该锁水层是有木浆高分子吸水树脂混合层、高分子吸水树脂和蓬松无纺布构成。中国专利CN 104562440A公开的一种一面吸水一面防水锁水微泡面膜无纺布及制造方法，将超细纤维素纤维和PP纺粘部复合而成。由此可知，目前针对超吸水材料的制备多是采用将超吸水材料与天然纤维原料混纺或复合制备而成，利用两者各自的优点提高复合材料的舒适性和吸湿锁水性能，但是对于超吸水材料的本身的缺陷并不能得到改善。
本发明的申请人利用吸湿亲肤的蚕丝蛋白作为原料，结合吸油的香蒲纤维素、吸水的丝瓜纤维素，并添加其他助剂制备出新型的再生纤维无纺布，通过利用天然的动物蛋白和植物蛋白纤维素作为原料力求制备出既环保亲肤又吸油吸水锁水的无纺布。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，采用香蒲纳米纤维素、丝瓜纳米纤维素、蚕丝蛋白、壳聚糖分子作为主要功能原料，结合聚乙烯醇制备纺丝液，经静电纺丝技术制备得到无纺布材料。该方法制备的无纺布材料中含有蚕丝蛋白、香蒲纳米纤维素、丝瓜纳米纤维素对油和水都有超强的吸湿锁水性能，而且亲肤舒适，健康环保，此外含有的壳聚糖和聚乙烯醇可以连接各组分，保证材料的均匀性和机械性能，使含蚕丝的高锁水无纺布可用于纺织服装、婴儿用品和化妆品领域。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别溶于酶溶液中，超声搅拌，离心取上层悬浮液，分别得到丝瓜纳米纤维素的溶液和香蒲纳米纤维素的溶液；
(2)将蚕丝经碱液溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干，溶解透析，浓缩得到丝素蛋白溶液；
(3)将步骤(1)制备的香蒲纳米纤维素的溶液、丝瓜纳米纤维素的溶液和步骤(2)制备的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入壳聚糖溶液和聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到含蚕丝的高锁水无纺布。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，酶溶液为半纤维素酶溶液，酶溶液的质量分数为1-3％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，丝瓜粉与酶溶液的质量比为1:20-30，香蒲绒纤维与酶溶液的质量比为1:25-35。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，超声搅拌的功率为150-250W，温度为40-60℃，时间为30-90min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，香蒲纳米纤维素的溶液的质量分数为3-5％，丝瓜纳米纤维素的溶液的质量分数为4-7％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，丝素蛋白溶液的质量分数为5-10％，丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，香蒲纳米纤维素的溶液、丝瓜纳米纤维素的溶液、丝素蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚乙烯醇的体积比为1-3：1-3:5-10:4-6:10-20。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，壳聚糖溶液的质量分数为5-8％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，静电纺丝的工艺参数为：电压为15-25kV，接收距离为15-20cm，推进速度为10-20ul/s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的含蚕丝的高锁水无纺布中的主要功能材料为蚕丝蛋白、香蒲纳米纤维素、丝瓜纳米纤维素。其中，蚕丝蛋白中含有的保湿因子十倍优于常规的化学保湿剂，能长效的吸收锁住水分。丝瓜纤维素具有独特的天然网状多孔性物理结构，既亲水也亲油，吸附性能好，而且丝瓜的机械性能优异，化学稳定性好，丝瓜中含有植物粘液、维生素和矿物质，能减缓水分的蒸发，长效锁水。香蒲绒纤维素截面不规则，具有一定的吸水性，对于油脂有优异的吸收和锁住功能。
(2)本发明制备的含蚕丝的高锁水无纺布中含有蚕丝蛋白、香蒲纳米纤维素、丝瓜纳米纤维素为植物和动物蛋白，不仅对油和水都有超强的吸湿锁水性能，而且亲肤舒适，健康环保。
(3)本发明制备的含蚕丝的高锁水无纺布中还含有壳聚糖和聚乙烯醇，可作为交联剂连接各组分，保证材料的均匀性和机械性能，制备的材料对皮肤无毒无刺激，因此含蚕丝的高锁水无纺布可用于纺织服装、婴儿用品和化妆品领域。
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)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:20和质量比为1:25溶于质量分数为1％的半纤维素酶溶液中，在150W的功率和40℃的温度下超声搅拌30min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为4％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为3％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为5％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将1份的香蒲纳米纤维素的溶液、1份的丝瓜纳米纤维素的溶液和5份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入4份的质量分数为5％的壳聚糖溶液和10份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在15kV电压下，接收距离为15cm处，以10ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
实施例2：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:30和质量比为1:35溶于质量分数为3％的半纤维素酶溶液中，在250W的功率和60℃的温度下超声搅拌90min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为7％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为5％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为10％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将3份的香蒲纳米纤维素的溶液、3份的丝瓜纳米纤维素的溶液和10份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入6份的质量分数为8％的壳聚糖溶液和20份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在25kV电压下，接收距离为20cm处，以20ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
实施例3：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:25和质量比为1:30溶于质量分数为2％的半纤维素酶溶液中，在200W的功率和45℃的温度下超声搅拌60min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为6％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为4％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为8％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将2份的香蒲纳米纤维素的溶液、2份的丝瓜纳米纤维素的溶液和8份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入5份的质量分数为6％的壳聚糖溶液和15份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在20kV电压下，接收距离为17cm处，以15ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
实施例4：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:20和质量比为1:35溶于质量分数为1％的半纤维素酶溶液中，在250W的功率和40℃的温度下超声搅拌30min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为4％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为5％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为6％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将3份的香蒲纳米纤维素的溶液、1份的丝瓜纳米纤维素的溶液和6份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入5份的质量分数为5％的壳聚糖溶液和14份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在18kV电压下，接收距离为19cm处，以12ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
实施例5：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:30和质量比为1:25溶于质量分数为3％的半纤维素酶溶液中，在180W的功率和45℃的温度下超声搅拌60min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为6％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为3％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为8％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将2份的香蒲纳米纤维素的溶液、3份的丝瓜纳米纤维素的溶液和8份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入4份的质量分数为6％的壳聚糖溶液和20份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在25kV电压下，接收距离为15cm处，以20ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
实施例6：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别以质量比为1:25和质量比为1:35溶于质量分数为3％的半纤维素酶溶液中，在250W的功率和40℃的温度下超声搅拌90min，离心取上层悬浮液，分别得到质量分数为6％的丝瓜纳米纤维素的溶液和质量分数为3％的香蒲纳米纤维素的溶液。
(2)将蚕丝经质量分数5％的碳酸氢钠溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干得到丝素纤维，将丝素纤维置于溴化锂溶液中，于60℃下溶解1h，取出透析2d，浓缩得到质量分数为10％的丝素蛋白溶液，其中丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
(3)按体积份计，将3份的香蒲纳米纤维素的溶液、3份的丝瓜纳米纤维素的溶液和8份的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入6份的质量分数为5％的壳聚糖溶液和10份的聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，在15kV电压下，接收距离为20cm处，以10ul/s的推进速度纺丝得到含蚕丝的高锁水无纺布。
经检测，实施例1-6制备的含蚕丝的高锁水无纺布以及现有技术的蚕丝无纺布的对水、油的吸收能力和锁水能力的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的含蚕丝的高锁水无纺布具有超强的吸水和吸油性能，而且锁水性能优异。
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 (9)

1.一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将干燥的丝瓜粉碎形成的丝瓜粉和干燥的香蒲绒纤维分别溶于酶溶液中，超声搅拌，离心取上层悬浮液，分别得到丝瓜纳米纤维素的溶液和香蒲纳米纤维素的溶液；
(2)将蚕丝经碱液溶液煮沸脱胶，充分水洗，室温自然晾干，溶解透析，浓缩得到丝素蛋白溶液；
(3)将步骤(1)制备的香蒲纳米纤维素的溶液、丝瓜纳米纤维素的溶液和步骤(2)制备的丝素蛋白溶液混合，搅拌至均匀，再加入壳聚糖溶液和聚乙烯醇，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到含蚕丝的高锁水无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，酶溶液为半纤维素酶溶液，酶溶液的质量分数为1-3％。
3.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，丝瓜粉与酶溶液的质量比为1:20-30，香蒲绒纤维与酶溶液的质量比为1:25-35。
4.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，超声搅拌的功率为150-250W，温度为40-60℃，时间为30-90min。
5.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，香蒲纳米纤维素的溶液的质量分数为3-5％，丝瓜纳米纤维素的溶液的质量分数为4-7％。
6.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，丝素蛋白溶液的质量分数为5-10％，丝素蛋白的相对分子量为220kDa。
7.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，香蒲纳米纤维素的溶液、丝瓜纳米纤维素的溶液、丝素蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚乙烯醇的体积比为1-3：1-3:5-10:4-6:10-20。
8.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，壳聚糖溶液的质量分数为5-8％。
9.根据权利要求1所述的一种含蚕丝的高锁水无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，静电纺丝的工艺参数为：电压为15-25kV，接收距离为15-20cm，推进速度为10-20ul/s。
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