CN106626588B - 一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法 - Google Patents

一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，包括以下步骤：将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到竹原长纤维和竹原短纤维；将竹原短纤维经纤维素酶酶解得到竹纤维纳米晶须；将竹原长纤维形成第一吸收层，然后将竹纤维纳米晶须加入再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，在第一吸收层的表面，纺丝形成过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布经针刺加固和热压成型，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。

Description

一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法。
背景技术
热舒适是夏季面料最主要的参考主要因素，而热舒适性主要取决与人体本身产生的热量和向环境散发热量之间能量交换的平衡，人体通过自身的体温调节机制维持身体的热平衡，这是维持正常生命活动的必要条件。人体皮肤表面水分的散失分为气态汗和液态汗，气态汗湿指人体每时每刻从皮肤表面蒸发的水分，气态汗的传导主要通过织物的孔隙，与织物的透气性关系密切，液态汗是当外界温度等于或超过皮肤温度，尤其是在剧烈运动时，皮肤和人体之间舒适的热平衡被打破，人体汗腺分泌的液态汗，此时，液态汗与气态汗同时存在，要是皮肤与织物之间不呈现高湿热状态，需要织物能迅速地将液态汗和气态汗尽快地传输到织物外表面，再蒸发扩散到外界环境中，这与织物的吸湿快干关系密切。
目前，具有吸湿快干织物多是基于具有导湿快干功能的纤维和纱线，如coolmax聚酯纤维、dri-release高吸湿放湿纱、Y形截面涤纶纤维、hygra高吸水纤维、technofine聚酯纤维、coolbst差别化短纤和quup高吸湿尼龙纱等。由此可知，目前的吸湿排汗纤维都是针对化学纤维进行物理或者化学改性，使其表面具有沟槽，形成毛细效应，从而实现吸湿、排汗和透气特性。但是化学纤维的手感、舒适、亲肤性能远低于天然纤维，因此开发一种基于天然纤维的导湿快干织物显得十分必要。
中国专利CN 105597136A公开的一种导湿快干的伤口敷料，该伤口敷料包括第一吸收层和第二吸收层和中间层，第一吸收层和第二吸收层由粘胶纤维和聚酯纤维制成的无纺布，中间层为无纺棉纱布或者活性炭纤维构成，还包括内部负载了芦荟和抗菌剂的三维网状聚乙烯醇，通过针刺技术和将三者复合，并通过热处理得到平滑的表面，该方法制备的伤口辅料具有吸湿性梯度设计，接触伤口的吸收层吸湿性低，原理伤口一层吸湿性高，内层主要起透湿作用，外层吸湿，因此使辅料具有毛细管效应，纤维中毛细管两端的水势能压力差所产生的负压吸力而使渗液及毒素通过敷料的引流作用排出，还具有抑菌防菌的作用。中国文献(“单向导湿非织造材料的研究”，周晓洁，武汉纺织大学，硕士学位论文，2011年3月)公开的单向导湿非织造材料，是对纯棉水刺非织造布的表面分别进行拒水整理和亲水整理，使材料具有一面亲水而另一面拒水的亲疏水双侧结构，获得单向导湿功能。由上述现有技术可知，为了使天然纤维或者天然再生纤维具有导湿快干的性能，可以借助功能性化学纤维或者从结构方面使织物的内部的吸湿性产生阶梯性变化，从而实现导湿快干的功效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，该微纳米再生纤维无纺布包括第一吸收层、第二吸收层和过渡层，第一吸收层和第二吸收层都有竹原纤维构成，过渡层由含纤维素晶须的再生蚕丝纤维构成，从结构上和纤维性能上形成吸湿阶梯，实现导湿快干的功效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到竹原长纤维和竹原短纤维；
(2)将步骤(1)制备的竹原短纤维加入纤维素酶溶液中，恒温搅拌，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到竹纤维纳米晶须；
(3)将步骤(1)制备的竹原长纤维均匀分散，经针刺加固形成第一吸收层，然后将步骤(2)制备的竹纤维纳米晶须加入再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，在第一吸收层的表面，经静电纺丝形成改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布；
(4)将步骤(3)制备的坯布经针刺加固和热压成型，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，竹原长纤维和竹原短纤维的直径为15-30μm，竹原长纤维的长度不小于2cm，竹原短纤维的长度小于2cm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，纤维素酶溶液的质量分数为1-3％，恒温搅拌的温度为30-40℃，时间为1-3h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，竹纤维纳米晶须的直径3-10nm，长度为20-50nm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，所述再生蚕丝蛋白溶液中包含柞蚕丝丝素和桑蚕丝素，柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为:5-10:1-3。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，过渡层中改性的再生蚕丝蛋白纤维的直径为800-1200nm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为50-70:15-30。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，热压成型的温度为70-80℃，时间为3-5min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布中含有三层结构，两层微米级纤维层的中间含有一层微纳米级纤维层，微米级纤维层的孔隙大于微纳米级纤维层的孔隙，因此，空气在经过无纺布时会受到压缩膨胀的过程，使进入到皮肤表面的空气的温度会下降，起到降温的目的。
(2)本发明制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的第一吸收层和第二吸收层的原料都为竹原纤维，竹原纤维具有较强的毛细管效应，可以将液体汗很快吸附排出，吸湿放湿功能好，而且具有很强的抗菌、抑菌、防臭和抗紫外线的作用。
(3)本发明制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的过渡层为微纳米级的改性蚕丝蛋白纤维，再生蚕丝蛋白纤维中含有柞蚕丝素和桑蚕丝素，两者相结合，再生蚕丝纤维的直径增大，机械性能提高，而且通过纳米纤维素晶须的改性，更加提高的改性蚕丝蛋白纤维的机械强度，提高无纺布的使用率。
(4)本发明制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布中的第一吸收层和第二吸收层的原料都为竹原纤维，但是第一吸收层先经过针刺加固处理，第一吸收层的表面含有类似鸟巢的孔洞结构，其孔隙率大于第二吸收层，因此更加有利于气态汗和液态汗的通过，达到吸湿快干的目的。
(5)本发明制备的制备方法简单，制备的无纺布材料的性能优异，不仅柔软舒适、吸湿透湿，吸湿快干，还具有抗菌、抑菌、防臭和抗紫外线的性能。
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)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为8cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为15μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为1％的纤维素酶溶液中，在30℃下恒温搅拌1h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径3nm，长度为20nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入30份的质量分数为6％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为5:1。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在10kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为50:15。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在70℃下热压成型3min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
实施例2：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为10cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为30μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为3％的纤维素酶溶液中，在40℃下恒温搅拌3h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径10nm，长度为50nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入40份的质量分数为8％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为10:3。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在15kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为70:30。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在80℃下热压成型5min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
实施例3：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为9cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为20μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为2％的纤维素酶溶液中，在35℃下恒温搅拌2h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径8nm，长度为45nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入35份的质量分数为7％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为8:1。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在12kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为65:25。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在80℃下热压成型4min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
实施例4：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为9cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为25μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为3％的纤维素酶溶液中，在40℃下恒温搅拌2h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径7nm，长度为35nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入30份的质量分数为8％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为7:3。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在15kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为70:20。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在75℃下热压成型3min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
实施例5：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为8cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为30μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为1.5％的纤维素酶溶液中，在35℃下恒温搅拌3h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径6nm，长度为35nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入40份的质量分数为7％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为7:2。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在15kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为50:30。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在75℃下热压成型3min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
实施例6：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成长度为10cm的竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到直径为15μm，长度不小于2cm的竹原长纤维和长度小于2cm的竹原短纤维。
(2)将竹原短纤维加入质量分数为2.5％的纤维素酶溶液中，在30℃下恒温搅拌3h，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到直径10nm，长度为45nm的竹纤维纳米晶须。
(3)按重量份计，将1份的竹纤维纳米晶须加入40份的质量分数为6％的再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，其中再生蚕丝蛋白溶液中柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为10:3。
(4)将竹原长纤维均匀分散，以针刺密度为2000针/m2，穿刺频率为100次/min的条件下，针刺加固形成第一吸收层，然后在第一吸收层的表面，将纺丝液在13kV下静电纺丝形成直径为800-1200nm的改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布，其中坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为65:15。
(5)将坯布以针刺密度为5000针/m2，穿刺频率为150次/min的条件下针刺加固，然后在70℃下热压成型5min，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布。
经检测，实施例1-6制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的克重、透气、透热性、抗菌和抗紫外的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布质地轻盈，透气透热性好，还具有抗菌抗紫外的性能。
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 (6)

1.一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于，所述导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布包括第一吸收层、过渡层和第二吸收层，所述第一吸收层由微米级纤维构成，所述过渡层由微米级纤维和纳米级纤维构成，所述第二吸收层由微米级纤维构成，所述微米级纤维为再生竹纤维，所述纳米级纤维为改性的再生蚕丝蛋白纤维，所述改性的再生竹纤维为竹原纤维，所述改性的再生蚕丝蛋白纤维为纳米晶须改性的再生蚕丝蛋白纤维；
其中，所述导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将竹材取出枝节与尖梢，切成竹片，将竹片浸泡于脱胶溶液中，在加热加压下蒸煮、水洗、分丝、还原、软化、梳纤得到竹原长纤维和竹原短纤维；
(2)将步骤(1)制备的竹原短纤维加入纤维素酶溶液中，恒温搅拌，用蒸馏水洗涤产物，冷冻干燥，得到竹纤维纳米晶须；
(3)将步骤(1)制备的竹原长纤维均匀分散，经针刺加固形成第一吸收层，然后将步骤(2)制备的竹纤维纳米晶须加入再生蚕丝蛋白溶液中形成纺丝液，在第一吸收层的表面，经静电纺丝形成改性的再生蚕丝蛋白纤维的过渡层，再在过渡层上均匀铺设竹原长纤维形成第二吸收层，第一吸收层、过渡层和第二吸收层形成坯布；
(4)将步骤(3)制备的坯布经针刺加固和热压成型，得到导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布；
其中，所述步骤(1)中，竹原长纤维和竹原短纤维的直径为15-30μm，竹原长纤维的长度不小于2cm，竹原短纤维的长度小于2cm；所述步骤(2)中，竹纤维纳米晶须的直径3-10nm，长度为20-50nm。
2.根据权利要求1所述的一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，纤维素酶溶液的质量分数为1-3％，恒温搅拌的温度为30-40℃，时间为1-3h。
3.根据权利要求1所述的一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述再生蚕丝蛋白溶液中包含柞蚕丝丝素和桑蚕丝素，柞蚕丝丝素和桑蚕丝素的质量比为:5-10:1-3。
4.根据权利要求1所述的一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，过渡层中改性的再生蚕丝蛋白纤维的直径为800-1200nm。
5.根据权利要求1所述的一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，坯布中竹原纤维与改性的再生蚕丝蛋白纤维的质量比为50-70:15-30。
6.根据权利要求1所述的一种导湿快干的微纳米级再生纤维无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，热压成型的温度为70-80℃，时间为3-5min。
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