CN108842218A - 一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维及其制备方法 - Google Patents
一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维及其制备方法,利用咖啡炭粉末改性丝瓜络纤维,和磁石、中草药提取液一起改性聚酯纤维,得到一种力学性能较强,且透气性、吸附性良好,并且具有保健和抗菌功能的床垫罩用复合纤维,应用于床垫罩材料被人们长期使用时,可达到祛风活血、通络止痛等保健功效。
Description
技术领域
本发明属于功能纤维技术领域,具体涉及一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维及其制备方法。
背景技术
涤纶是合成纤维中的一个重要品种,是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸 (PTA) 或对苯二甲酸二甲酯 (DMT) 和乙二醇 (EG) 为原料经酯化或酯交换和缩聚反 应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET),经纺丝和后处理制成的纤维,具有结实耐用、弹性好、不易变形等优点。
丝瓜在亚、澳、美、非等热带和亚热带地区广泛种植,资源十分丰富。丝瓜络韧性强,疏水性、透气性好,无毒耐用,低成本、可降解、可再生。由于其天然三维网状结构和优良性能,已开发出丝瓜络防臭内垫、运动鞋、拖鞋、汽车用丝瓜络保健腰枕、座垫、枕头等鞋类、服饰及床上用品。同时,丝瓜络具有非常好的药用价值,《本草纲目》记载丝瓜药性干寒,丝瓜络可以祛风活血、通络止痛,具有降血脂、预防缺血性心肌损伤和镇痛抗炎的功效。
随着人们对身体健康和生活质量的关注,功能性家纺产品的研制与开发,已成为新的发展趋势。从20世纪90年代开始,国际上开始关注功能性纺织品的研究,目前它还是一个新兴的高科技纺织品产业,而开发一种品质优良,且具有抗菌、保健功能的床垫罩面料具有十分广阔的应用前景。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种力学性能好、具有抗菌保健功效的床垫罩用复合纤维,及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现:
一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,由以下重量份的原料制成:
咖啡炭粉末10-20,丝瓜络纤维10-15,壳聚糖溶液30-100,艾叶3-8,川穹1-2,绿茶3-5,檀香0.5-2,磁石7-12,PET切片80-150,聚乙二醇10-20,氢氧化钠溶液50-100,盐酸溶液50-100;
所述壳聚糖溶液的浓度为10-30%,所述磁石为纳米级,粒径为200-300nm,氢氧化钠溶液浓度为10-20%,盐酸溶液浓度为10-20%。
进一步的,所述咖啡炭制备方法如下:选取废弃的咖啡渣,利用液氮冷冻10-20s,取出后马上进行研磨,形成粒径为200-500nm的微粒,然后放入搅拌机内,边搅拌边喷洒硫酸溶液,至充分润湿后取出,放入真空干燥箱中,160-170℃真空干燥2-3h,然后以2-3℃/min的速率升温至340-360℃,处理30-60min,随后以同样的速率升温至550-560℃,处理20-40min,接着同样升温至780-800℃处理1-2h,以3-5℃/min的速率降温至550-560℃,保温20-40min后,再以同样的速率降至室温,得到咖啡炭粉末。
进一步的,其制备方法包括以下步骤:
(1)将丝瓜络纤维加入到氢氧化钠溶液中煮沸30-40min,取出后沥干,再放入盐酸溶液中煮沸20-30min,取出在100-110℃烘箱中干燥至含水量为2-5%,利用液氮冷冻15-30s,取出后研磨,形成粒径为50-500μm的纤维,与所得咖啡炭粉末混合置于壳聚糖溶液中,30-50℃下超声处理1-3h,过滤, 50-60℃下干燥5-10h,得到粘附咖啡炭粉末的丝瓜络纤维;
(2)将艾叶、川穹、绿茶、檀香利用坩埚,在无水无油状态下,小火焙炒1-2h,至无蒸汽冒出,然后将所得物进行粉碎,粉碎过程中加入磁石,粉碎至混合物粒径为50-500μm,加入20-50倍体积的乙醇溶液,加热回流3-6h,离心,得到含有磁石的药渣和提取液,将所述含有磁石的药渣烘干至恒重,所述提取液经进一步旋蒸,除去3/2-4/3的溶剂,得到浓缩提取液;
(3)将纤维切片在280-290℃条件下熔融,300-500rpm转速下加入步骤(2)所得浓缩提取液,继续搅拌5-10min,加入步骤(1)、步骤(2)所得含有磁石的药渣、聚乙二醇,以500-1000rpm的转速搅拌30-60min后进行熔融纺丝。
进一步的,所述硫酸溶液的浓度为20-30%。
进一步的,步骤(3)所述纺丝工艺条件为:纺丝温度 280- 290℃,纺速1000-1200m/min,侧吹风温度20-25℃。
本发明的有益效果:本发明利用咖啡炭粉末改性丝瓜络纤维,和磁石、中草药提取液一起改性聚酯纤维,得到一种力学性能较强,且透气性、吸附性良好,并且具有保健和抗菌功能的床垫罩用复合纤维,应用于床垫罩材料被人们长期使用时,可达到祛风活血、通络止痛等保健功效。将咖啡渣经过硫酸溶液喷涂后再进行分段炭化操作,不仅降低了炭化的温度,节省能源,降低成本,提高炭化率,并且提高了咖啡炭的孔隙率,咖啡炭丰富的孔隙结构,具有很强的吸附能力,能有效控制表面水分,而细菌繁殖快慢主要受到环境中温度、水分等条件的影响,故提高了抑菌效果;利用咖啡炭粉末、壳聚糖对丝瓜络纤维进行改性,增强了丝瓜络纤维的韧性,提高其力学性能,同时壳聚糖、丝瓜络纤维、咖啡炭粉末协同作用,大大提高了复合纤维的抗菌效果,再者,表面粘附咖啡炭粉末也可以保护丝瓜络纤维,延长使用寿命;在中草药提取的过程中加入磁石,不仅提高了中草药的提取效率,同时加入的磁石、中草药提取液以及药渣均匀分布在复合纤维中,应用于床垫罩材料被人们长期使用,可以有效加强人体背部穴位的电磁场,从而改善了人体的血液循环和新陈代谢,促进对中草药有效成分的吸收,达到保健排毒、理气血、逐湿寒的功效。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明,但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,由以下重量份的原料制成:
咖啡炭粉末10,丝瓜络纤维10,壳聚糖溶液30,艾叶3,川穹1,绿茶3,檀香0.5,磁石7,PET切片80,聚乙二醇10,氢氧化钠溶液50,盐酸溶液50;
所述壳聚糖溶液的浓度为10%,所述磁石为纳米级,粒径为200nm,氢氧化钠溶液浓度为10%,盐酸溶液浓度为10%。
进一步的,所述咖啡炭制备方法如下:选取废弃的咖啡渣,利用液氮冷冻10s,取出后马上进行研磨,形成粒径为200nm的微粒,然后放入搅拌机内,边搅拌边喷洒硫酸溶液,至充分润湿后取出,放入真空干燥箱中,160℃真空干燥2h,然后以2℃/min的速率升温至340℃,处理30min,随后以同样的速率升温至550℃,处理20min,接着同样升温至780℃处理1h,以3℃/min的速率降温至550℃,保温20min后,再以同样的速率降至室温,得到咖啡炭粉末。
进一步的,其制备方法包括以下步骤:
(1)将丝瓜络纤维加入到氢氧化钠溶液中煮沸30min,取出后沥干,再放入盐酸溶液中煮沸20min,取出在100℃烘箱中干燥至含水量为2%,利用液氮冷冻15s,取出后研磨,形成粒径为50μm的纤维,与所得咖啡炭粉末混合置于壳聚糖溶液中,30℃下超声处理1h,过滤, 50℃下干燥5h,得到粘附咖啡炭粉末的丝瓜络纤维;
(2)将艾叶、川穹、绿茶、檀香利用坩埚,在无水无油状态下,小火焙炒1h,至无蒸汽冒出,然后将所得物进行粉碎,粉碎过程中加入磁石,粉碎至混合物粒径为50μm,加入20倍体积的乙醇溶液,加热回流3h,离心,得到含有磁石的药渣和提取液,将所述含有磁石的药渣烘干至恒重,所述提取液经进一步旋蒸,除去3/2的溶剂,得到浓缩提取液;
(3)将纤维切片在280℃条件下熔融,300rpm转速下加入步骤(2)所得浓缩提取液,继续搅拌5min,加入步骤(1)、步骤(2)所得含有磁石的药渣、聚乙二醇,以500rpm的转速搅拌30min后进行熔融纺丝。
进一步的,所述硫酸溶液的浓度为20%。
进一步的,步骤(3)所述纺丝工艺条件为:纺丝温度 280℃,纺速1000m/min,侧吹风温度20℃。
实施例2
一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,由以下重量份的原料制成:
咖啡炭粉末15,丝瓜络纤维12,壳聚糖溶液60,艾叶5,川穹2,绿茶4,檀香1,磁石10,PET切片120,聚乙二醇15,氢氧化钠溶液70,盐酸溶液70;
所述壳聚糖溶液的浓度为20%,所述磁石为纳米级,粒径为250nm,氢氧化钠溶液浓度为15%,盐酸溶液浓度为15%。
进一步的,所述咖啡炭制备方法如下:选取废弃的咖啡渣,利用液氮冷冻15s,取出后马上进行研磨,形成粒径为400nm的微粒,然后放入搅拌机内,边搅拌边喷洒硫酸溶液,至充分润湿后取出,放入真空干燥箱中,165℃真空干燥3h,然后以3℃/min的速率升温至350℃,处理50min,随后以同样的速率升温至555℃,处理30min,接着同样升温至790℃处理2h,以4℃/min的速率降温至555℃,保温30min后,再以同样的速率降至室温,得到咖啡炭粉末。
进一步的,其制备方法包括以下步骤:
(1)将丝瓜络纤维加入到氢氧化钠溶液中煮沸35min,取出后沥干,再放入盐酸溶液中煮沸25min,取出在105℃烘箱中干燥至含水量为4%,利用液氮冷冻20s,取出后研磨,形成粒径为300μm的纤维,与所得咖啡炭粉末混合置于壳聚糖溶液中,40℃下超声处理2h,过滤,55℃下干燥7h,得到粘附咖啡炭粉末的丝瓜络纤维;
(2)将艾叶、川穹、绿茶、檀香利用坩埚,在无水无油状态下,小火焙炒2h,至无蒸汽冒出,然后将所得物进行粉碎,粉碎过程中加入磁石,粉碎至混合物粒径为300μm,加入30倍体积的乙醇溶液,加热回流5h,离心,得到含有磁石的药渣和提取液,将所述含有磁石的药渣烘干至恒重,所述提取液经进一步旋蒸,除去4/3的溶剂,得到浓缩提取液;
(3)将纤维切片在285℃条件下熔融,400rpm转速下加入步骤(2)所得浓缩提取液,继续搅拌8min,加入步骤(1)、步骤(2)所得含有磁石的药渣、聚乙二醇,以800rpm的转速搅拌40min后进行熔融纺丝。
进一步的,所述硫酸溶液的浓度为25%。
进一步的,步骤(3)所述纺丝工艺条件为:纺丝温度 285℃,纺速1100m/min,侧吹风温度20-25℃。
实施例3
一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,由以下重量份的原料制成:
咖啡炭粉末20,丝瓜络纤维15,壳聚糖溶液100,艾叶8,川穹2,绿茶5,檀香2,磁石12,PET切片150,聚乙二醇20,氢氧化钠溶液100,盐酸溶液100;
所述壳聚糖溶液的浓度为30%,所述磁石为纳米级,粒径为300nm,氢氧化钠溶液浓度为20%,盐酸溶液浓度为20%。
进一步的,所述咖啡炭制备方法如下:选取废弃的咖啡渣,利用液氮冷冻20s,取出后马上进行研磨,形成粒径为500nm的微粒,然后放入搅拌机内,边搅拌边喷洒硫酸溶液,至充分润湿后取出,放入真空干燥箱中,170℃真空干燥3h,然后以3℃/min的速率升温至360℃,处理60min,随后以同样的速率升温至560℃,处理40min,接着同样升温至800℃处理2h,以5℃/min的速率降温至560℃,保温40min后,再以同样的速率降至室温,得到咖啡炭粉末。
进一步的,其制备方法包括以下步骤:
(1)将丝瓜络纤维加入到氢氧化钠溶液中煮沸40min,取出后沥干,再放入盐酸溶液中煮沸30min,取出在110℃烘箱中干燥至含水量为5%,利用液氮冷冻30s,取出后研磨,形成粒径为500μm的纤维,与所得咖啡炭粉末混合置于壳聚糖溶液中,50℃下超声处理3h,过滤,60℃下干燥10h,得到粘附咖啡炭粉末的丝瓜络纤维;
(2)将艾叶、川穹、绿茶、檀香利用坩埚,在无水无油状态下,小火焙炒2h,至无蒸汽冒出,然后将所得物进行粉碎,粉碎过程中加入磁石,粉碎至混合物粒径为500μm,加入50倍体积的乙醇溶液,加热回流6h,离心,得到含有磁石的药渣和提取液,将所述含有磁石的药渣烘干至恒重,所述提取液经进一步旋蒸,除去4/3的溶剂,得到浓缩提取液;
(3)将纤维切片在290℃条件下熔融,500rpm转速下加入步骤(2)所得浓缩提取液,继续搅拌10min,加入步骤(1)、步骤(2)所得含有磁石的药渣、聚乙二醇,以1000rpm的转速搅拌60min后进行熔融纺丝。
进一步的,所述硫酸溶液的浓度为30%。
进一步的,步骤(3)所述纺丝工艺条件为:纺丝温度 290℃,纺速1200m/min,侧吹风温度25℃。
对比实施例1
本对比实施例相比于实施例1,将咖啡炭制备过程中硫酸溶液替换为蒸馏水,除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例相比于实施例1,省略了步骤(1)的操作处理步骤,除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例相比于实施例1,省略了磁石的加入,除此之外的方法步骤均相同。
实验:
将各组所得复合纤维针织成面料,采用如下方法进行测试:
抗菌性测试:采用GB/T20944.3-2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分:振荡法测试床垫的抗菌性能》,选取革兰氏阴性代表菌大肠杆菌进行测试。
透气性测试:参考GB/T5453-1997《纺织品 织物透气性的测定》,试样放在恒温恒湿室中调湿24h,采用YG461E型全自动透气性测试仪依次对这些试样进行透气性测试。
力学性能测试:将各组所得纤维利用纬平针针织成面料,裁剪每组织物3条相同大小的梯形试样,置于标准大气条件下调湿24h。按下机器复位键,使机器回到初始状态,调整机强力机上下夹持距离为 100mm,设定拉伸速度 100mm/min,设置好实验参数后,将调湿后的织物试样夹持到机器的上下夹持器中,使测试试样固定在机器的上下夹持器后,按下启动键进行实验,取每种织物的三条相同试样的测试结果的平均值为织物的最终断裂拉伸实验数据。结果如表1所示:
表1
大肠杆菌抑制率 | 透气量mm/s | 断裂强力/N | 断裂伸长率/% | |
实施例1 | 99.5 | 5800 | 430 | 155 |
实施例2 | 99.3 | 5850 | 432 | 157 |
实施例3 | 99.6 | 5800 | 432 | 152 |
对比实施例1 | 51.3 | 3050 | 216 | 98 |
对比实施例2 | 63.8 | 3600 | 204 | 50 |
对比实施例3 | 65.1 | 3100 | 238 | 84 |
由表1可以看出,本发明制备的保健床垫罩用复合纤维,不仅具有优异的抗菌功能,并且透气性良好,力学性能突出,提高人体使用舒适感,延长使用寿命。
Claims (5)
1.一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,其特征在于,由以下重量份的原料制成:
咖啡炭粉末10-20,丝瓜络纤维10-15,壳聚糖溶液30-100,艾叶3-8,川穹1-2,绿茶3-5,檀香0.5-2,磁石7-12,PET切片80-150,聚乙二醇10-20,氢氧化钠溶液50-100,盐酸溶液50-100;
所述壳聚糖溶液的浓度为10-30%,所述磁石为纳米级,粒径为200-300nm,氢氧化钠溶液浓度为10-20%,盐酸溶液浓度为10-20%。
2.根据权利要求1所述的一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,其特征在于,所述咖啡炭制备方法如下:选取废弃的咖啡渣,利用液氮冷冻10-20s,取出后马上进行研磨,形成粒径为200-500nm的微粒,然后放入搅拌机内,边搅拌边喷洒硫酸溶液,至充分润湿后取出,放入真空干燥箱中,160-170℃真空干燥2-3h,然后以2-3℃/min的速率升温至340-360℃,处理30-60min,随后以同样的速率升温至550-560℃,处理20-40min,接着同样升温至780-800℃处理1-2h,以3-5℃/min的速率降温至550-560℃,保温20-40min后,再以同样的速率降至室温,得到咖啡炭粉末。
3.根据权利要求1所述的一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维,其特征在于,其制备方法包括以下步骤:
(1)将丝瓜络纤维加入到氢氧化钠溶液中煮沸30-40min,取出后沥干,再放入盐酸溶液中煮沸20-30min,取出在100-110℃烘箱中干燥至含水量为2-5%,利用液氮冷冻15-30s,取出后研磨,形成粒径为50-500μm的纤维,与所得咖啡炭粉末混合置于壳聚糖溶液中,30-50℃下超声处理1-3h,过滤, 50-60℃下干燥5-10h,得到粘附咖啡炭粉末的丝瓜络纤维;
(2)将艾叶、川穹、绿茶、檀香利用坩埚,在无水无油状态下,小火焙炒1-2h,至无蒸汽冒出,然后将所得物进行粉碎,粉碎过程中加入磁石,粉碎至混合物粒径为50-500μm,加入20-50倍体积的乙醇溶液,加热回流3-6h,离心,得到含有磁石的药渣和提取液,将所述含有磁石的药渣烘干至恒重,所述提取液经进一步旋蒸,除去3/2-4/3的溶剂,得到浓缩提取液;
(3)将纤维切片在280-290℃条件下熔融,300-500rpm转速下加入步骤(2)所得浓缩提取液,继续搅拌5-10min,加入步骤(1)、步骤(2)所得含有磁石的药渣、聚乙二醇,以500-1000rpm的转速搅拌30-60min后进行熔融纺丝。
4.根据权利要求2所述的咖啡炭制备方法,其特征在于,所述硫酸溶液的浓度为20-30%。
5.根据权利要求3所述的一种含咖啡炭改性丝瓜络纤维的保健床垫罩用复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述纺丝工艺条件为:纺丝温度 280- 290℃,纺速1000-1200m/min,侧吹风温度20-25℃。
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