CN108130607B - 一种石榴皮提取物粉末、石榴皮再生纤维素纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石榴皮提取物粉末，还提供了一种含有石榴皮提取物的再生纤维素纤维及其制备方法，本发明的石榴皮再生纤维素纤维由石榴皮提取物与由离子液体溶解的纤维素组成的混合纺丝液进行湿法纺丝制得。本发明提供的石榴皮再生纤维素纤维具有一定的断裂强力和断裂伸长率，纺制出的纤维织物直接具有染色效果，同时，还具有优良的抗菌性，而且制备方法安全无毒、绿色环保、所得再生纤维素纤维兼具功能性。

Description

一种石榴皮提取物粉末、石榴皮再生纤维素纤维及其制备 方法

技术领域

本发明涉及一种再生纤维素纤维，特别是涉及一种石榴皮提取物粉末，还涉及一种含有石榴皮提取物的再生纤维素纤维及其制备方法。

背景技术

石榴树属落叶灌木或小乔木植物，其果实石榴的外皮占石榴果实质量的20％～30％，石榴皮中主要成分有多酚，为常用中药，具有涩肠止泻，止血，驱虫的功效。目前对于石榴食用后的石榴皮利用率较低，造成极大的浪费。研究表明，石榴皮具有抗菌、抗氧化、抗癌等作用，在保健、医疗、功能性食品中都有着很大的发展前景，但将石榴皮应用在纺织品中的研究报道较少，主要是由于石榴皮提取物为阴离子染料，对纤维素纤维染色存在上染率低、染色牢度差等问题。将石榴皮提取物作为添加剂添加在纤维素纺丝液中，经湿法纺丝制备具有功能性兼具染色效果的再生纤维素纤维。

离子液体是指完全由离子组成，在室温下呈现液态的物质。离子液体具有极强性、不挥发、不氧化、良好的溶解性能和对绝大多数试剂稳定等优良特性，是一种极具应用前景的绿色溶剂。离子液体的出现和发展为纤维素溶解和应用提供了一种新的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含有石榴皮提取物的再生纤维素纤维，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明提供了一种石榴皮提取物粉末，由以下步骤制备得到：

1)粉碎石榴皮至40～100目；

2)以水为溶剂，采用超声波-微波组合反应系统对石榴皮进行提取，得到石榴皮提取液；

3)采用螺旋卸料沉降离心机对石榴皮提取液进行过滤；

4)采用有机膜浓缩提取物；

5)干燥所得浓缩提取物，获得石榴皮提取物粉末。

优选地，步骤1)中采用万能粉碎机将石榴皮粉碎至40～80目，因为若颗粒太小，进行过滤时较难处理，容易堵塞过滤仪器，且过滤后仍有较多小颗粒杂质。

优选地，包括如下特征中的一种或多种：

步骤2)中石榴皮与水的料液比为1：20～40Kg/L；

超声波的超声功率为720W～1200W；

微波功率为200W～600W；

提取温度为70℃～90℃；

提取时间为2小时～4小时。

优选地，步骤3)中螺旋卸料沉降离心机的型号为LW350A，分离因素为3969。

优选地，所述步骤4)的有机膜的孔径为1nm～10nm。

优选地，所述步骤5)喷雾干燥时的进风温度为170℃～190℃，出风温度80℃～90℃，雾化频率为400Hz。

本发明还提供了一种石榴皮再生纤维素纤维，由上述石榴皮提取物粉末与纤维素的离子液体组成混合纺丝液并进行湿法纺丝制得。

本发明还提供了石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)量取离子液体；

2)向离子液体中加入纤维素形成纤维素溶液，边搅拌边加热至溶解；

3)向纤维素溶液中加入上述的石榴皮提取物粉末，搅拌均匀得到混合纺丝液；

4)过滤后进行湿法纺丝。

优选地，所述步骤1)的离子液体选自1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐中的一种或两种。

优选地，所述步骤2)中纤维素与离子液体的质量比为1:(5～10)。

优选地，步骤2)中，加热至50℃～75℃。优选地，步骤2)中保温溶解时间为1小时～3小时。

优选地，所述步骤3)中所述石榴皮提取物的质量占所述纤维素质量的1％～3％。

优选地，步骤4)采用孔径为100目的滤网进行过滤，以纯净水为凝固浴，纺丝压力为0.3MPa～0.6MPa，纺丝温度为50℃～90℃，出丝后依次进行牵伸、凝固成型、洗涤、干燥及打卷操作。

如上所述，本发明提供的石榴皮再生纤维素纤维具有以下有益效果：

(1)具有一定的断裂强力和断裂伸长率；

(2)纺制出的纤维织物直接具有染色效果；

(3)本发明制得的石榴皮再生纤维素纤维具有优良的抗菌性，而且制备方法安全无毒、绿色环保、所得再生纤维素纤维兼具功能性。

附图说明

图1为不同料液比提取的石榴皮提取物UV-Vis曲线；

图2为不同提取温度的石榴皮提取物UV-Vis曲线；

图3为提取时间的石榴皮提取物UV-Vis曲线；

图4为不同超声功率提取的石榴皮提取物UV-Vis曲线。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

实施例1

一种石榴皮提取物粉末，主要由以下步骤制备得到：

1)粉碎石榴皮至60目；

2)以水为溶剂，采用超声波-微波的方式对石榴皮进行提取，提取温度为70℃，提取时间为2小时，超声波的功率为720W，微波功率为400W，石榴皮与水的料液比1:20kg/L下进行提取，得到石榴皮提取液；

3)采用LW350A型螺旋卸料沉降离心机将有效成分进行过滤，分离因素3969；

4)采用孔径为10nm的有机膜浓缩提取物；

5)使用喷雾干燥技术干燥浓缩提取物，其中，进风温度170℃，出风温度80℃，雾化频率为400Hz，最终获得石榴皮提取物粉末。

用水溶解石榴皮提取物粉末，得到石榴皮提取物的水溶液，其质量浓度为0.1g/L，采用紫外分光光度计测试该料液比下的提取物吸光度，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图1。

实施例2

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例1一样，除了步骤2)中石榴皮与水的料液比为1:30kg/L。

提取物的吸光度的测试方法与实施例1一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图1。

实施例3

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例1一样，除了步骤2)中石榴皮与水的料液比为1:40kg/L。

提取物的吸光度的测试方法与实施例1一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图1。

由图1可知，石榴皮与水的料液比在1:20～40kg/L范围内，随着料液比的增大，石榴皮提取物的吸光度曲线形状未发生明显变化，但吸光度峰值随着提取料液比增大逐渐增大，所以优选的提取料液比为1:40kg/L。

实施例4

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例3一样，除了步骤2)中提取温度为80℃。

提取物的吸光度的测试方法与实施例3一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图2。

实施例5

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例3一样，除了步骤2)中提取温度为90℃。

提取物的吸光度的测试方法与实施例3一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图2。

由图2可知，提取温度70℃～90℃范围内，石榴皮提取物吸光度曲线形状未发生明显变化，但是吸光度峰值随着提取温度升高逐渐增大，所以优选的提取温度为90℃。

实施例6

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例5一样，除了步骤2)中提取时间为3小时。

提取物的吸光度的测试方法与实施例5一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图3。

实施例7

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例5一样，除了步骤2)中提取时间为4小时。

提取物的吸光度的测试方法与实施例5一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图3。

由图3可知，提取时间在2小时～4小时范围内，石榴皮提取物吸光度曲线形状未发生明显变化，随着提取时间的增加，吸光度峰值逐渐增加，所以优选的提取时间为4小时。

实施例8

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例7一样，除了步骤2)中超声功率为840W。

提取物的吸光度的测试方法与实施例7一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图4。

实施例9

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例7一样，除了步骤2)中超声功率为960W。

提取物的吸光度的测试方法与实施例7一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图4。

实施例10

一种石榴皮提取物粉末，其制备方法与实施例7一样，除了步骤2)中超声功率为1080W。

提取物的吸光度的测试方法与实施例7一样，得到石榴皮提取物的UV-Vis曲线图，见图4。

由图4可知，在超声功率720W～1080W范围内，随着超声功率的增大，石榴皮提取物吸光度曲线性状未出现明显变化，吸光度峰值逐渐增大；在1080W～1200W范围内，石榴皮提取物吸光度曲线性状未出现明显变化，但吸光度峰值出现减小趋势，所以优选的超声功率为1080W。

实施例11

一种石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

1)量取1-丁基-3-甲基咪唑氯盐；

2)向1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中加入纤维素，边搅拌边加热至70℃，保温溶解2小时，其中纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1:10；

3)向纤维素溶液中加入质量分数为1％(以加入的纤维素含量为基准计)的实施例1中制备获得的石榴皮提取物，搅拌均匀得到混合纺丝液；

4)将混合纺丝液加入湿法纺丝机反应釜中，纺丝压力为0.4MPa，纺丝温度为50℃，经过反应釜中的100目过滤网过滤，通过60μm的喷丝孔挤出，凝固浴为纯净水，之后相继经过牵伸装置、清洗浴、干燥装置、打卷装置，得到石榴皮再生纤维素纤维。该再生纤维素纤维的物理性能见表1。

实施例12

一种石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

1)量取1-丁基-3-甲基咪唑氯盐；

2)向1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中加入纤维素，边搅拌边加热至60℃，保温溶解3小时，其中纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1:5；

3)向纤维素溶液中加入质量分数为2％(以加入的纤维素含量为基准计)的石榴皮提取物，搅拌均匀得到混合纺丝液；所述石榴皮提取物为实施例1中制备获得；

4)将混合纺丝液加入湿法纺丝机反应釜中，纺丝压力为0.3MPa，纺丝温度为60℃，经过反应釜中的100目过滤网过滤，通过80μm的喷丝孔挤出，凝固浴为纯净水，之后相继经过牵伸装置、清洗浴、干燥装置、打卷装置，得到石榴皮再生纤维素纤维。该再生纤维素纤维的物理性能见表1。

实施例13

一种石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

1)量取1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐；

2)向1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐中加入纤维素，边搅拌边加热至70℃，保温溶解2小时，其中纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐的质量比为1:10；

3)向纤维素溶液中加入质量分数为1％(以加入的纤维素含量为基准计)的石榴皮提取物，搅拌均匀得到混合纺丝液；所述石榴皮提取物由实施例4制备获得；

4)将混合纺丝液加入湿法纺丝机反应釜中，纺丝压力为0.4MPa，纺丝温度为50℃，经过反应釜中的100目过滤网过滤，通过60μm的喷丝孔挤出，凝固浴为纯净水，之后相继经过牵伸装置、清洗浴、干燥装置、打卷装置，得到石榴皮再生纤维素纤维。该再生纤维素纤维的物理性能见表1。

实施例14

一种石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

1)量取1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐；

2)向1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐中加入纤维素，边搅拌边加热至60℃，保温溶解3小时，其中纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐的质量比为1:5；

3)向纤维素溶液中加入质量分数为2％(以加入的纤维素含量为基准计)的石榴皮提取物，搅拌均匀得到混合纺丝液；所述石榴皮提取物由实施例4制备获得；

4)将混合纺丝液加入湿法纺丝机反应釜中，纺丝压力为0.3MPa，纺丝温度为60℃，经过反应釜中的100目过滤网过滤，通过80μm的喷丝孔挤出，凝固浴为纯净水，之后相继经过牵伸装置、清洗浴、干燥装置、打卷装置，得到石榴皮再生纤维素纤维。该再生纤维素纤维的物理性能见表1。

石榴皮再生纤维素纤维制备过程中，不同因素(如纤维素加入比例、溶解时间、纺丝温度、喷丝孔孔径)发生变化，得到的再生纤维素纤维的物理性能略有差异，具体结果见表1。

表1石榴皮再生纤维素纤维的物理性能

由表1可以看出所制备出的石榴皮再生纤维素均具有一定的断裂强力和断裂伸长率。

将实施例11～14制备的石榴皮再生纤维素纤维按照平纹织造，经密为128根/10cm，纬密为68根/10cm，对织造的布样进行K/S值和颜色特征值的测定。采用Color Eye7000A电脑测配色仪测定织物K/S值及颜色特征值L*、a*、b*、c*。将待测织物折成两层，测试结果为三个不同位置点的平均值。K/S、L*、a*、b*、c*分别表示颜色深度、亮度、红-绿、黄-蓝、饱和度、色相。K/S值表示织物表观深度，其值越大，颜色越深，值越小，颜色则越浅。其中：

式中：R—反射值。

具体结果如表2所示：

表2石榴皮再生纤维素纤维织物K/S值和颜色特征值

由表2可以看出，在纺丝工艺中加入石榴皮提取物会使纺制出的纤维织物直接具有染色效果。

将实施例11～14制备的石榴皮再生纤维素纤维参照标准AATCC 100-2012进行抑菌性能评价，测定前将待测样在温度为121℃的高压灭菌锅中灭菌30分钟，然后在无菌操作台中进行抗菌性检测，具体结果如表3所示。

表3石榴皮再生纤维素纤维抗菌性能评价

由表3可以看出，使用本发明制得的石榴皮再生纤维素纤维具有优良的抗菌性，而且制备方法安全无毒、绿色环保、所得再生纤维素纤维兼具功能性。

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 (3)

1.一种石榴皮再生纤维素纤维，其特征在于，由石榴皮提取物粉末与纤维素的离子液体组成混合纺丝液并进行湿法纺丝制得；所述石榴皮提取物粉末由以下步骤制备得到：

1)粉碎石榴皮至40～100目；

2)以水为溶剂，采用超声波-微波组合反应系统对石榴皮进行提取，得到石榴皮提取液；石榴皮与水的料液比为1：20～40kg/L；超声波的超声功率为720W～1200W；微波功率为200W～600W；提取温度为70℃～90℃；提取时间为2小时～4小时；

3)采用螺旋卸料沉降离心机对石榴皮提取液进行过滤；

4)采用有机膜浓缩提取物；

5)采用喷雾干燥技术干燥所得浓缩提取物，获得石榴皮提取物粉末；

所述步骤4)的有机膜的孔径为1nm～10nm；

所述步骤5)喷雾干燥时的进风温度为170℃～190℃，出风温度80℃～90℃，雾化频率为400Hz；

所述离子液体选自1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐中的一种或两种；

所述纤维素与离子液体的质量比为1:(5～10)；

所述石榴皮提取物粉末的质量占所述纤维素质量的1％～3％。

2.一种如权利要求1所述的石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)量取离子液体；

2)向离子液体中加入纤维素形成纤维素溶液，边搅拌边加热至溶解；

3)向纤维素溶液中加入所述的石榴皮提取物粉末，搅拌均匀得到混合纺丝液；

4)过滤后进行湿法纺丝。

3.如权利要求2所述的石榴皮再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤4)采用孔径为100目的滤网进行过滤，以纯净水为凝固浴，纺丝压力为0.3MPa～0.6MPa，纺丝温度为50℃～90℃，出丝后依次进行牵伸、凝固成型、洗涤、干燥及打卷操作。

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