CN109183193B - 一种抗菌消臭纳米纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维制造技术领域，更具体地说，涉及一种抗菌消臭纳米纤维及其制备方法。本发明提供的抗菌消臭纳米纤维由包括以下重量份组分的原料制成：纳米二氧化钛22‑26份，壳聚糖30‑35份，玫瑰花3‑5份，冰醋酸55‑60份，单层石墨烯2‑4份，竹纤维素微粉2‑3份，羧甲基纤维素钠1‑2份和大蒜精油1‑2份。本发明提供的抗菌消臭纳米纤维具有优异的杀菌抗菌消臭功效，提高了壳聚糖纳米纤维的抗菌有效性和广谱性。本发明提供的制备方法采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维，原材料价格较为低廉，制备流程无需高温处理，制备流程简单便利，具有低成本，效率高，无污染，低能耗的技术效果。

Description

一种抗菌消臭纳米纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维制造技术领域，更具体地说，涉及一种抗菌消臭纳米纤维及其制备方法。
背景技术
壳聚糖是地球上仅次于纤维素的第二大多糖，也是目前自然界中发现的唯一碱性氨基酸多糖壳聚糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性，抗菌性，因此被广泛用于医用敷料、止血用品、防黏连膜、组织工程支架材料等生物医学领域。
壳聚糖具有一定的抗菌性能，并不具有抗菌的广谱性，因此，为了增加壳聚糖纳米纤维的抗菌性能，现有技术通常在壳聚糖纳米纤维上负载纳米银抗菌剂，比如，中国专利CN101297976A公开了一种抗菌性的银/壳聚糖纳米纤维膜的制备方法，专利CN104511045A公开了一种含纳米银的聚乙烯醇/壳聚糖纳米纤维膜敷料及制备。CN101187111A公开了一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡及其制备。然而，这些专利都是将纳米银负载于壳聚糖纳米纤维膜上，从而提高壳聚糖纳米纤维膜的抗菌性能，纳米银的抗菌性能虽然效果好，但价格高、成本难以控制，且易变色，不利于生产和推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗菌消臭纳米纤维，具有优异的杀菌抗菌消臭功效，提高了壳聚糖纳米纤维的抗菌有效性和广谱性。
本发明还提供了一种抗菌消臭纳米纤维的制备方法，原材料价格较为低廉，制备流程无需高温处理，制备流程简单便利，具有低成本，效率高，无污染，低能耗的技术效果。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗菌消臭纳米纤维，由包括以下重量份组分的原料制成：纳米二氧化钛22-26份，壳聚糖30-35份，玫瑰花3-5份，冰醋酸55-60份，单层石墨烯2-4份，竹纤维素微粉2-3份，羧甲基纤维素钠1-2份和大蒜精油1-2份。
优选的，所述竹纤维素微粉的粒径为100目-140目，所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％；重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
一种上述技术方案所述抗菌消臭纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800-900rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于800-900rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：以玫瑰花和竹纤维素微粉作为原材料制备强化材料，然后将所述强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，室温下静置3h，得第三纺丝液；
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维。
优选的，所述步骤S2中搅拌的转速为800-900rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
所述步骤S4中搅拌的转速为1600-1800rpm。
优选的，所述强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在所述乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
优选的，所述纺丝接收装置包括接收辊、用于驱动所述接收辊转动的驱动机构和用于将所述接收辊上的所述抗菌消臭纳米纤维切断的切割机构；
所述接收辊由若干个接收辊单体拼接组成，所述接收辊单体呈圆柱状，所述接收辊单体的周侧壁上开设有沿长度方向延伸的通槽，所述通槽的其中一个侧壁上固定连接有沿所述接收辊的长度方向延伸的滑轨；
所述驱动机构包括设置在所述接收辊一端的第二电机，所述第二电机通过齿轮组驱动所述接收辊转动；
所述切割机构包括设置在所述接收辊另外一端的第一电机，所述第一电机驱动连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有齿条，所述齿条固定连接有切割刀具，所述切割刀具包括基座和固定设置在所述基座上的刀片，所述基座与所述齿条固定连接，所述基座上开设有与所述滑轨相匹配的凹陷部。
优选的，所述接收辊单体的两端各开设有一个主连接孔和两个副连接孔，所述主连接孔和所述副连接孔均沿所述接收辊单体的长度方向延伸，并且所述主连接孔和所述副连接孔均为盲孔，所述主连接孔为正方形孔，所述副连接孔为圆孔，相邻的两个所述接收辊单体通过一个主连接杆和两个副连接杆相连接，所述主连接杆与所述主连接孔相匹配，所述副连接杆与所述副连接孔相匹配。
优选的，所述齿轮组包括相互啮合的第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮固定套设在一个所述主连接杆上，该所述主连接杆与位于其中一端的一个所述接收辊单体上的所述主连接孔向匹配，所述第三齿轮固定套设在所述第二电机的输出轴上。
优选的，所述切割机构还包括支撑座，所述支撑座上固定设置有两个齿条座，所述齿条滑动设置在两个所述齿条座上，所述齿条座上开设有滑槽，所述齿条滑动设置在所述滑槽内。
优选的，所述支撑座还转动连接有转轴，所述转轴通过一个主连接杆与位于另外一端的一个接收辊单体相连接，所述转轴同轴固连有转盘，所述支撑座上开设有与所述转盘相匹配的圆形凹槽，所述支撑座上还固定设置有电机支座，所述第一电机固定设置在所述电机支座上。
根据上述的技术方案，可以知道，在本发明中，纳米二氧化钛粒径小，活性大，具有优异的吸收性能，壳聚糖是天然高分子，具有优质的生物相容性、微生物降解性和抑菌能力；大蒜精油硫原子具有高度的活性，能自发地转变成多种有机硫化合物，这些有机硫化合物又可转变成其他的含硫化合物，含硫化合物具有较强的抗菌消炎作用，对多种球菌、杆菌、真菌和病毒等均有抑制和杀灭作用。玫瑰花中含有300多种化学成份，如芳香的醇、醛、脂肪酸、酚和含香精的油和脂，常食玫瑰制品中以柔肝醒胃，舒气活血，美容养颜，令人神爽，而且玫瑰花渣中不含有任何有害的元素，其中含葡萄糖18.33％～23.66％，含淀粉21.75％～22.63％，且含有丰富的氨基酸，其氨基酸总量高达10.9％，因此在进行强化材料的制备过程中，即使有些许碾碎的玫瑰花渣，也不对产生任何的毒副作用。
通过单层石墨烯的蜂窝状结构可以增大分子接触有效面积并有效形成大量接触带，为原料分子之间的接触融合提供更多的接触点，使得不同原料分子的融合更加密集，强化结构体并提高韧性及抗裂性能，并通过蜂窝孔道的扩散来实现组分的缓释，当单层石墨烯在抗菌液中得以充分混合后，加入羧甲基纤维素钠，使得羧甲基纤维素钠能够与单层石墨烯所形成的接触带再次进行有效的接触，由于羧甲基纤维素钠的亲水性，从而进一步增加水相黏度以阻止或减弱分散的大蒜精油发生迁移，同时也可以起到稳定第二纺丝液的作用，工艺中通过先加入单层石墨烯，再加入大蒜精油，最后加入羧甲基纤维素钠使得各种原料充分融合，颗粒细化，分布均匀化，去除材料的内应力，提高组分之间的能量吸收率，另外各个组件之间的协同作用，有助于体系中微乳液的形成，降低各组份间的界面张力，有助于纳米粉体分散，减少纳米粉体团聚，从而实现抗菌组分的分布控制，竹纤维素微粉内部特殊的超细微孔结构使其具有强劲的吸附能力，还能作为分散剂，使得玫瑰花花瓣内的芳香有机成分分散更为均匀，与单层石墨烯形成协同作用，防止玫瑰花花瓣内的芳香有机成分的团聚和沉降，以更好的吸收容纳玫瑰花花瓣内的芳香有机成分，具有更好的消臭作用，以在纺丝液的成型过程中分散到竹纤维素微粉的内部。制备方法中，步骤S4中将强化材料加入到第二纺丝液后的搅拌速率是步骤S2和步骤S3中所涉及到的搅拌速率的两倍，提高搅拌速率的同时可以使得溶液中的各个组分更好的分散，同时搅拌速率的增加，会使得溶液内的组分之间产生一定的摩擦，以提高组分分子的热运动情况，同时使得颗粒细化，分布均匀化，以去除材料的内应力，提高组分之间的能量吸收率，最后通过室温的静置，使得各组分进行更好的交联。待纳米纤维经过静电纺丝制备完成之后，通过纺丝接收装置的接受可以进一步避免纺丝过程中产生碎屑而污染纤维束。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的接收辊单体的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的整体结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的切割刀具的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的齿条座的结构示意图。
其中，附图中标记如下：1-接收辊单体，2-滑轨，3-通槽，4-副连接孔，5-主连接孔，6-齿条，7-齿条座，8-第一电机，9-第一齿轮，10-电机支座，11-切割刀具，12-支撑座，13-转盘，14-转轴，15-主连接杆，16-第二齿轮，17-第三齿轮，18-第二电机，19-基座，20-凹陷部，21-刀片，22-刀刃，23-滑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，图1为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的接收辊单体的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的整体结构示意图；图3为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的切割刀具的结构示意图；图4为本发明实施例所提供的纺丝接收装置的齿条座的结构示意图。
本发明实施例中所采用的原料-纳米二氧化钛、壳聚糖、玫瑰花、冰醋酸、单层石墨烯、竹纤维素微粉、乙醇溶液、羧甲基纤维素钠和大蒜精油均可从市场购得，这里不一一赘述，其中玫瑰花的采集地区不做具体要求。本发明实施例中的静电纺丝装置为现有设备。
实施例1
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛26份，壳聚糖35份，玫瑰花5份，冰醋酸60份，单层石墨烯4份，竹纤维素微粉3份，羧甲基纤维素钠2份和大蒜精油2份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为800rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于800rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1600rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
实施例2
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛22份，壳聚糖30份，玫瑰花3份，冰醋酸55份，单层石墨烯2份，竹纤维素微粉2份，羧甲基纤维素钠1份和大蒜精油1份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为900rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于900rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于900rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1800rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
实施例3
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛24份，壳聚糖32份，玫瑰花4份，冰醋酸56份，单层石墨烯3份，竹纤维素微粉2份，羧甲基纤维素钠2份和大蒜精油1份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为800rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于800rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1600rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
实施例4
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛26份，壳聚糖30份，玫瑰花3份，冰醋酸57份，单层石墨烯2份，竹纤维素微粉3份，羧甲基纤维素钠1.5份和大蒜精油2份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为850rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于850rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于850rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1700rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
实施例5
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛25份，壳聚糖33份，玫瑰花5份，冰醋酸56份，单层石墨烯4份，竹纤维素微粉2.5份，羧甲基纤维素钠1.5份和大蒜精油1.5份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为880rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于880rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于880rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1760rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：不制备强化材料，即：
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛26份，壳聚糖35份，冰醋酸60份，单层石墨烯4份，羧甲基纤维素钠2份和大蒜精油2份。
其中，所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为800rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800rpm转速下搅拌5min后，加入羧甲基纤维素钠，继续于800rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：纳米纤维的制备：将步骤S3所得的第二纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于：将单层石墨烯、羧甲基纤维素钠和大蒜精油同时加入到步骤S1所得的抗菌液中，即：
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛26份，壳聚糖35份，玫瑰花5份，冰醋酸60份，单层石墨烯4份，竹纤维素微粉3份，羧甲基纤维素钠2份和大蒜精油2份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯、大蒜精油和羧甲基纤维素钠，加入到步骤S1所得抗菌液中，继续于800rpm转速下搅拌3h，然后室温下静置2h，得第一纺丝液；
S3：第二纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S2所得第一纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1600rpm，然后室温下静置3h，得第二纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S31：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S32：将步骤S31所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S4：纳米纤维的制备：将步骤S3所得的第二纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：将步骤S3中不添加大蒜精油，即：
一种抗菌消臭纳米纤维，由以下重量份的原料制成：纳米二氧化钛26份，壳聚糖35份，玫瑰花5份，冰醋酸60份，单层石墨烯4份，竹纤维素微粉3份和羧甲基纤维素钠2份。
其中，竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
采用上述原料制备抗菌消臭纳米纤维的具体步骤包括：
S1：抗菌液的制备：将纳米二氧化钛和壳聚糖溶解于冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液，搅拌的转速为800rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
S3：第二纺丝液的制备：将羧甲基纤维素钠加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800rpm转速下搅拌5min后，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：将强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，搅拌的转速为1600rpm，然后室温下静置3h，得第三纺丝液；
其中，强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维；
其中，静电纺丝工艺参数为：电压20-32KV，纺丝速率为0.8-1.2ml/h，纺丝温度为20-30℃，纺丝湿度为45-55％。
上述实施例1-5和对比例1-3中均用到了相同的纺丝接收装置，其中，纺丝接收装置包括接收辊、用于驱动接收辊转动的驱动机构和用于将接收辊上的纳米纤维切断的切割机构，接收辊由若干个接收辊单体1拼接组成，接收辊单体1呈圆柱状，接收辊单体1的周侧壁上开设有沿长度方向延伸的通槽3，通槽3的其中一个侧壁上固定连接有沿接收辊的长度方向延伸的滑轨2。滑轨2的截面由一段优弧和一段直线围合而成，即滑轨2包括两个端面、一个平直侧面和一个圆弧形侧面，圆弧形侧面的截断线对应的圆心角大于180°，驱动机构包括设置在接收辊一端的第二电机18，第二电机18通过齿轮组驱动接收辊转动，切割机构包括设置在接收辊另外一端的第一电机8，第一电机8驱动连接有第一齿轮9，第一齿轮9啮合有齿条6，齿条6固定连接有切割刀具11，切割刀具11包括基座19和固定设置在基座19上的刀片21，刀片21的刀刃22与滑轨2相互垂直，基座19与齿条6固定连接，基座19上开设有与滑轨2相匹配的凹陷部20。
接收辊单体1的两端各开设有一个主连接孔5和两个副连接孔4，主连接孔5和副连接孔4均沿接收辊单体1的长度方向延伸，并且主连接孔5和副连接孔4均为盲孔，主连接孔5为正方形孔，副连接孔4为圆孔，相邻的两个接收辊单体1通过一个主连接杆15和两个副连接杆相连接，主连接杆15与主连接孔5相匹配，副连接杆与副连接孔4相匹配。主连接杆15的长度等于主连接孔5长度的二倍，副连接杆的长度等于副连接孔4长度的两倍。通过主连接杆15与副连接杆的配合，保证能够承受接收辊转动时产生的转动力矩，进而有效保证两个接收辊单体1之间连接的稳定性。
齿轮组包括相互啮合的第二齿轮16和第三齿轮17，第二齿轮16固定套设在一个主连接杆15上，该主连接杆15与位于其中一端的一个接收辊单体1上的主连接孔5向匹配，第三齿轮17固定套设在第二电机18的输出轴上。
切割机构还包括支撑座12，支撑座12上固定设置有两个齿条座7，齿条6滑动设置在两个齿条座7上，齿条座7上开设有滑槽23，齿条6滑动设置在滑槽23内。齿条座7用于保持齿条6的方向，进而保证切割刀具11能够准确地与滑轨2相配合。
支撑座12还转动连接有转轴14，转轴14通过一个主连接杆15与位于另外一端的一个接收辊单体1相连接。转轴14与支撑座12之间转动连接的具体方式为：转轴14同轴固连有转盘13，支撑座12上开设有与转盘13相匹配的圆形凹槽。支撑座12上固定设置有电机支座10，第一电机8固定设置在电机支座10上。
在与静电纺丝装置配合使用时，首先根据实际需要选择合适数量的接收辊单体1进行拼接，从而得到接收辊，然后选择合适长度的齿条6，以齿条6的长度大于接收辊的长度为准。然后启动静电纺丝装置，在第二电机18的作用下，接收辊不断转动完成对纤维的接收。纺丝结束之后，第一电机8启动，通过第一齿轮9驱动齿条6移动，进而由齿条6带动切割刀具11沿滑轨2移动，因为刀刃22与滑轨2是相互垂直的，所以刀刃22与纤维束也是相互垂直的，因此切割刀具11移动过程中能够利用刀片21将纤维束切断，因为刀片21在移动过程中不会接触到通槽3的侧壁，所以不会对接收辊造成损伤，进而能够避免产生碎屑而污染纤维束。考虑到接收辊在转动的时候会与齿条6错位，为了保证齿条6能够精确地将切割刀具11送到滑轨2上，将第二电机18设置为伺服电机，在纺丝结束后能够精确控制接收辊上滑槽23的朝向，使其与齿条6对齐。
对上述实施例1-5和对比例1-3所得的纳米纤维进行性能测试，见下表1，其中，抗菌性能测试：使用大肠杆菌6.0×105cfu/ml，金黄色葡萄球菌5.5×105cfu/ml，参照GBT21510-2008、QB/T2591-2003(GB/T2591-2003A)和GBT21866-2008的标准方法测试实施例所得的纳米纤维的抗菌效果。
表1为抗菌消臭纳米纤维的主要参数比较
Figure GDA0002755793250000141
Figure GDA0002755793250000151
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：抗菌液的制备：将22-26重量份纳米二氧化钛和30-35重量份壳聚糖溶解于55-60重量份冰醋酸中，室温搅拌，混合均匀后得抗菌液；
S2：第一纺丝液的制备：将2-4重量份单层石墨烯加入到步骤S1所得的抗菌液中，边搅拌边超声，得第一纺丝液；
S3：第二纺丝液的制备：将1-2重量份大蒜精油加入到步骤S2所得第一纺丝液中并于800-900rpm转速下搅拌5min后，加入1-2重量份羧甲基纤维素钠，继续于800-900rpm转速下搅拌30min，然后室温下静置2h，得第二纺丝液；
S4：第三纺丝液的制备：以3-5重量份玫瑰花和2-3重量份竹纤维素微粉作为原材料制备强化材料，然后将所述强化材料加入到步骤S3所得第二纺丝液中，搅拌均匀，室温下静置3h，得第三纺丝液；
S5：纳米纤维的制备：将步骤S4所得的第三纺丝液用静电纺丝装置纺丝，再通过纺丝接收装置接收，即得抗菌消臭纳米纤维。
2.如权利要求1所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述竹纤维素微粉的粒径为100目-140目；所述壳聚糖的脱乙酰度为80％-100％，重均分子量为3×105-5×105，25℃下的粘度为0.8-1Pas。
3.如权利要求1所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中搅拌的转速为800-900rpm，超声的频率为5-6kHz，超声的时间为3h；
所述步骤S4中搅拌的转速为1600-1800rpm。
4.如权利要求1所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述强化材料的制备方法包括以下步骤：
S41：将玫瑰花碾碎，加入重量份为20份的体积分数为70％的乙醇溶液内20kHz超声搅拌5h后，过滤，回收乙醇提取液，将竹纤维素微粉于室温下在所述乙醇提取液中浸泡24h，得回收液备用；
S42：将步骤S41所得回收液于70℃下加热回流50min，取残留液，即得所述强化材料。
5.如权利要求1所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述纺丝接收装置包括接收辊、用于驱动所述接收辊转动的驱动机构和用于将所述接收辊上的所述抗菌消臭纳米纤维切断的切割机构；
所述接收辊由若干个接收辊单体拼接组成，所述接收辊单体呈圆柱状，所述接收辊单体的周侧壁上开设有沿长度方向延伸的通槽，所述通槽的其中一个侧壁上固定连接有沿所述接收辊的长度方向延伸的滑轨；
所述驱动机构包括设置在所述接收辊一端的第二电机，所述第二电机通过齿轮组驱动所述接收辊转动；
所述切割机构包括设置在所述接收辊另外一端的第一电机，所述第一电机驱动连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有齿条，所述齿条固定连接有切割刀具，所述切割刀具包括基座和固定设置在所述基座上的刀片，所述基座与所述齿条固定连接，所述基座上开设有与所述滑轨相匹配的凹陷部。
6.如权利要求5所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述接收辊单体的两端各开设有一个主连接孔和两个副连接孔，所述主连接孔和所述副连接孔均沿所述接收辊单体的长度方向延伸，并且所述主连接孔和所述副连接孔均为盲孔，所述主连接孔为正方形孔，所述副连接孔为圆孔，相邻的两个所述接收辊单体通过一个主连接杆和两个副连接杆相连接，所述主连接杆与所述主连接孔相匹配，所述副连接杆与所述副连接孔相匹配。
7.如权利要求6所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述齿轮组包括相互啮合的第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮固定套设在一个所述主连接杆上，该所述主连接杆与位于其中一端的一个所述接收辊单体上的所述主连接孔向匹配，所述第三齿轮固定套设在所述第二电机的输出轴上。
8.如权利要求7所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述切割机构还包括支撑座，所述支撑座上固定设置有两个齿条座，所述齿条滑动设置在两个所述齿条座上，所述齿条座上开设有滑槽，所述齿条滑动设置在所述滑槽内。
9.如权利要求8所述的抗菌消臭纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述支撑座还转动连接有转轴，所述转轴通过一个主连接杆与位于另外一端的一个接收辊单体相连接，所述转轴同轴固连有转盘，所述支撑座上开设有与所述转盘相匹配的圆形凹槽，所述支撑座上还固定设置有电机支座，所述第一电机固定设置在所述电机支座上。
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