CN108914555A - 一种高吸水性锦纶面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高吸水性锦纶面料及其制备方法，该高吸水性锦纶面料是将锦纶面料用微生物改性剂处理后，经亲水物质吸水改性处理而成的；所述的微生物改性剂包括产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌；所述的亲水物质为丝素肽；该高吸水性锦纶面料上经微生物生化反应具有的活性基团能与亲水物质进行键接，从而显著改善了锦纶面料的吸水性；该改性锦纶面料可应用于纺织服饰的各个领域。

Description

一种高吸水性锦纶面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织用品技术领域，具体涉及一种高吸水性锦纶面料及其制备方法。
背景技术
锦纶面料是由聚酰胺（PA）纤维纺织而成的面料，其中的锦纶纤维虽然具有良好的力学强度和耐磨性，但用于纺织服饰时，存在着透气性差、吸水性弱、易产生静电、染色性能较差、且耐光性差等缺陷，严重限制了锦纶面料在纺织服饰中的应用。为了克服锦纶纤维的上述缺陷，使其具有更好的服用性能，人们对锦纶纤维进行诸多改性。截止目前，对锦纶纤维的改性方法包括化学改性、物理改性和生物改性三大类方法。但由于锦纶纤维的自身化学特性、改性工艺和改性成本等诸多条件的限制，导致现有用于纺织服饰的锦纶面料改性效果并不理想，不能满足纺织服饰领域对锦纶面料的性能需求。
现有技术中为改善锦纶面料的吸水效果，通常采用涂层技术或接枝技术等对锦纶面料进行改性处理，在锦纶上负载具有吸水效果的材料或基团，从而赋予锦纶吸水的效果，但由于锦纶面料紧密的化学结构，改性效果不能达到最佳，从而导致吸水改性的锦纶面料会存在吸水效果差的不足，同时，大多的改性处理工艺复杂，生产成本高，不利于对锦纶面料进行大规模吸水改性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有锦纶面料存在的吸水性差的缺陷，提出了一种高吸水性锦纶面料及其制备方法。本发明高吸水性锦纶面料是将亲水物质对通过微生物的生化反应而具有大量活性基团的改性锦纶面料进行吸水改性处理而得到的，锦纶面料上经微生物生化反应具有的活性基团能与亲水物质进行键接，从而显著改善了锦纶面料的吸水性；该改性锦纶面料可应用于纺织服饰的各个领域。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高吸水性锦纶面料，是将锦纶面料用微生物改性剂处理后，再用亲水物质经吸水改性处理而成的。
其中，所述的微生物改性剂包括产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)、球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium Burdsall)；所述微生物改性剂之间具有协同增效作用，能通过生化反应使锦纶上具有大量活性基团，同时，具有的活性基团与所述亲水物质相容性好，键接能力强，使锦纶面料具有优异的吸水性；并且，所述微生物改性剂对锦纶的改性程度更易控制，对锦纶力学性能的影响作用小。
其中，优选的，所述的微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为3-5︰1︰2；优选的微生物改性剂对锦纶的改性效果更好，得到的锦纶上活性基团更多，力学性能更好；最优选的，所述的微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2。
其中，所述的亲水物质为丝素肽；丝素肽与所述微生物改性剂作用后的活性基团键接能力强，能显著改善锦纶面料的吸水性，同时，丝素肽为天然材料，不可以改善锦纶面料的生物亲和性；优选的，所述的丝素肽分子量为400-600；该分子量的丝素肽键接在锦纶表面，锦纶的吸水性能更好。
为了实现上述发明目的，进一步的，本发明还提供了一种高吸水性锦纶面料的制备方法，包括以下步骤：
（1）用微生物改性剂配制改性整理剂；用亲水物质配制吸水整理剂；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，进行改性处理；
（3）去除步骤（2）中经改性处理的锦纶面料上附着的微生物，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，进行吸水改性处理；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶面料经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
一种高吸水性锦纶面料的制备方法，先利用微生物的生化反应，对锦纶面料进行改性处理，使锦纶面料的分子链上具有了大量的活性基团；再通过键接作用，将亲水物质与活性基团键接，从而赋予了锦纶优异的吸水性；本发明方法制备得到的改性锦纶面料吸水性好，可广泛应用于纺织服饰领域；本发明制备方法简单、可靠，适合吸水改性锦纶面料的大规模工业化生产。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（1）中所述的改性整理剂中含微生物改性剂15-30%，葡萄糖0.1-0.3%，蛋白胨0.1-0.2%，磷酸氢钾0.05-0.1%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.3-0.5%，其余为水；其中的葡萄糖和蛋白胨为微生物的代谢提供养分，但含量过高，营养成分充足，微生物对锦纶面料的生化作用减弱，对锦纶面料的改性效果降低；含量过低，营养成分缺少，微生物活性降低，对锦纶面料的改性效果同样降低；其中的酒石酸胺作为微生物改性引物，能诱导上述微生物对锦纶进行改性处理。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（1）中所述的吸水整理剂中含亲水物质10-30%，氢氧化钠0.2-0.5%，其余为水；其中氢氧化钠能促进亲水物质与改性锦纶上活性基团的键接，但含量过高，整理液碱性大，会导致亲水物质变性，降低吸水性。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（2）中锦纶面料是经过灭菌处理的；对锦纶面料灭菌处理，能减少杂菌对改性处理效果的影响。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（2）中改性处理的温度为25-35℃；处理时间为80-150h；改性时间过长，对锦纶面料的改性过渡，锦纶面料力学性能会显著降低。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（3）中去除锦纶上附着微生物的方法为超声波进行震荡处理；超声波提供的高频震荡能促进微生物的脱落，能快速、高效的去除附着的微生物；进一步优选的，所述超声波震荡处理分为二个阶段，第一阶段为剥离处理阶段，是为了在较完整保留微生物活性的前提下去除锦纶上的微生物，该段去除的微生物可回收利用，节约生产成本，该阶段在清水中处理，可重复操作1-3次；第二阶段为灭菌处理阶段，是为了灭杀锦纶上剩余微生物的活性；所述剥离处理阶段的超声波的频率≤40KHz，时间为5-20min，超声波频率过高或时间过长，会破坏微生物结构，造成微生物难以回收再利用；所述灭菌处理阶段的超声波频率≥100KHz，时间为10-30min，超声波频率过低或时间过短，不能完全灭活微生物。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（4）中的吸水改性处理的温度为30-40℃；处理时间为15-20h；吸水改性处理温度和时间是根据亲水物质与活性基团的键接温度和速度来决定的。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，步骤（4）中锦纶面料与吸水整理剂的质量比为1︰10-40。
上述一种高吸水性锦纶面料的制备方法，其中，优选的，还包括：在步骤（5）之前，将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶面料浸入碱液中，进行缩合处理；所述的碱液为浓度为0.5-1.2mol/L的氢氧化钠溶液；所述的缩合处理温度为60-80℃，处理时间为1-3h；通过缩合处理，能将锦纶上的丝素肽进行脱水缩合，形成分子量更大的丝素蛋白，从而使改性锦纶面料具有更好的力学性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明改性锦纶面料是经过微生物的生化反应而具有的大量活性基团，从而使锦纶面料具有优异的吸水性，可应用于纺织服饰的各个领域。
2、本发明改性锦纶面料利用微生物的生化反应对锦纶面料进行改性处理，改性效果好，改性程度可控性强，在改善锦纶面料吸水性的同时，能保证锦纶面料的力学性能。
3、本发明改性锦纶面料中均为天然原材料，无污染，天然性好。
4、本发明改性锦纶面料的制备方法中对微生物改性剂可回收利用，生产成本更低。
5、本发明改性锦纶面料的制备方法简单、可靠，适合改性锦纶面料的大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶面料浸入浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液中，在温度为70℃的条件下进行缩合处理2h；
（6）将步骤（5）中经缩合处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
实施例2
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂15%，葡萄糖0.5%，葡萄糖0.1%，蛋白胨0.2%，磷酸氢钾0.05%，硫酸镁0.1%，酒石酸胺0.5%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为3︰1︰2；将亲水物质按亲水物质30%，氢氧化钠0.2%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子量为800的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在35℃温度下进行改性处理80h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为20KHz的超声波在清水中处理30min，取出后再用频率为100KHz的超声波处理30min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在30℃的温度下进行吸水改性处理15h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
实施例3
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂30%，葡萄糖0.3%，蛋白胨0.1%，磷酸氢钾0.1%，硫酸镁0.05%，酒石酸胺0.3%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为5︰1︰2；将亲水物质按亲水物质10%，氢氧化钠0.5%，其余为水的配比配制整理剂，所述的亲水物质为分子量为400的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在25℃温度下进行改性处理150h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为40KHz的超声波在清水中处理5min，取出后再用频率为150KHz的超声波处理15min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的整理剂中，在40℃的温度下进行吸水改性处理20h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
实施例4
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
对比例1
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、乳酸菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
对比例2
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
对比例3
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（4）将步骤（3）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
对比例4
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，氢氧化钠0.4%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
对比例5
（1）将微生物改性剂按微生物改性剂23%，葡萄糖0.2%，蛋白胨0.15%，磷酸氢钾0.08%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.4%，其余为水的配比配制改性整理剂，所述微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为4︰1︰2；将亲水物质按亲水物质20%，其余为水的配比配制吸水整理剂，所述的亲水物质为分子质量为600的丝素肽；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，在30℃温度下进行改性处理120h；
（3）将步骤（2）中经过改性处理的锦纶面料，先用频率为30KHz的超声波在清水中处理15min，取出后再用频率为120KHz的超声波处理20min，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，在35℃的温度下进行吸水改性处理18h；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶，经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
将上述实施例1-4和对比例1-5中得到的高吸水性锦纶面料，进行性能检测，记录数据如下：
性能 吸水效果 力学性能
实施例1 +++++ ++++++
实施例2 +++++ +++++
实施例3 +++++ +++++
实施例4 +++++ +++++
对比例1 +++ ++++
对比例2 +++ ++++
对比例3 ++ +++
对比例4 +++ +++++
对比例5 ++++ ++++
注：“+”越多，说明性能越好。
对上述实验数据分析可知，实施例1-4中采用本发明方法制备得到的改性锦纶面料，吸水性效果好，力学性能好，尤其是实施例1中，进行了缩合处理，得到的锦纶面料力学性能最好；而对比例1中，微生物改性剂种类发生改变，协同增效作用消失，导致其对锦纶面料的改性效果造成影响，改性锦纶面料的力学性能和吸水效果都显著降低；对比例2中微生物改性剂中缺少一种微生物，协同增效作用消失，对锦纶面料的改性效果降低，改性锦纶面料的吸水效果显著降低；对比例3中未对改性锦纶上的细菌进行灭活，在吸水改性处理时，微生物分解了亲水物质，并影响亲水物质与活性基团的键接，导致改性锦纶面料的整理效果显著降低；对比例4中，未添加引物，导致微生物对锦纶纤维的改性处理效果降低，从而得到的锦纶面料吸水性显著降低；而对比例5中在进行吸水改性处理时，未添加氢氧化钠，亲水物质与锦纶上活性基团的键接能力变弱，导致得到的锦纶吸水性变差。

Claims (10)

1.一种高吸水性锦纶面料，其特征在于，是将锦纶面料用微生物改性剂处理后，经亲水物质吸水改性处理而成的；所述的微生物改性剂包括产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌；所述的亲水物质为丝素肽。
2.根据权利要求1所述的改性锦纶面料，其特征在于，所述的微生物改性剂中产碱杆菌、球形节杆菌和黄孢原毛平革菌的质量比为3-5︰1︰2。
3.根据权利要求1所述的改性锦纶面料，其特征在于，所述的丝素肽分子量为400-600。
4.一种权利要求1所述改性锦纶面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用微生物改性剂配制改性整理剂；用亲水物质配制吸水整理剂；
（2）将锦纶面料浸入步骤（1）的改性整理剂中，进行改性处理；
（3）去除步骤（2）中经改性处理的锦纶面料上附着的微生物，得到改性锦纶面料；
（4）将步骤（3）得到的改性锦纶面料浸入步骤（1）中的吸水整理剂中，进行吸水改性处理；
（5）将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶面料经常规工艺后处理得到本发明高吸水性锦纶面料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括：在步骤（5）之前，将步骤（4）中经吸水改性处理的锦纶面料浸入碱液中，进行缩合处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的碱液为浓度为0.5-1.2mol/L的氢氧化钠溶液；所述的缩合处理温度为60-80℃，处理时间为1-3h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的改性整理剂中含微生物改性剂15-30%，葡萄糖0.1-0.3%，蛋白胨0.1-0.2%，磷酸氢钾0.05-0.1%，硫酸镁0.05-0.1%，酒石酸胺0.3-0.5%，其余为水。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的整理剂中含亲水物质5-60%，氢氧化钠0.2-0.5%，其余为水。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中改性处理的温度为25-35℃；处理时间为80-150h。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中去除锦纶上附着微生物的方法为超声波进行震荡处理。
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