CN109371664B - 一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品 - Google Patents

一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品。所述方法包括如下步骤：(1)将石墨烯分散到分散剂中制备石墨烯分散液；(2)用步骤(1)得到的石墨烯分散液浸渍处理竹纤维纱线；(3)将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线冷冻干燥，得到所述抗菌型竹纤维纱线。本发明的方法操作简单，易于工业化生产，所制备得到的抗菌型竹纤维纱线抗菌效果好，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥80％，对大肠杆菌的抗菌率≥70％，对白色念珠菌的抗菌率≥60％。

Description

一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品
技术领域
本发明涉及纺织领域，具体的说，本发明涉及一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品。
背景技术
随着经济发展与生活水平的提高，人们对于纺织品的追求已经从最开始的保暖舒适性逐渐转化为功能性、安全性和健康性。工业化给生存环境带来的危害及各种有害微生物都在影响着人们的日常生活，因此，抗菌型纺织品越发满足人们的需求。抗菌型纺织品可以灭菌或抑菌，对人体的安全健康和穿着舒适性具有一定的保证，同时降低了公共环境的交叉感染率，起到卫生保健的作用。
竹纤维材料绿色环保，其具有良好的透气性、吸湿性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有一定的天然抗菌、抑菌功能，因此竹纤维越来越多的应用于我们的生活中，特别是在纺织品领域有很大的应用潜力，因此研究人员也致力于开发各种竹纤维纺织品。尽管天然竹纤维具有一定的抗菌性，但在竹纤维纺织品制备过程中，由于大量的化学药剂处理，使得竹纤维原有的抗菌性受到不同程度的削减，因此需要对其进行抗菌处理来增强抗菌性。CN105239414A的专利公开了一种新的竹纤维面料，包括将竹原纤维面料置于预处理液中，预处理液的配方为中性蛋白酶0.5-0.8％；纤维素酶0.1％，葡萄糖氧化酶0.1％，水溶性壳聚糖0.1％，海藻纤维素0.1-0.2％，按浴比1：30，置于超声波下，恒温38℃处理5-9min，然后取出，80℃烘焙10-15s，自然冷却后进行水洗，30℃烘干，备用；将预处理后的竹原纤维面料置于整理液中，整理液配方为纳米凹凸粉0.8-1.2％，1％六偏磷酸钠，海藻糖0.5％，按浴比1：50，置于超声波下，恒温65-75℃处理8-12min，然后取出，80℃烘焙5-8min，自然冷却后进行皂洗，30℃烘干，其制备所得的竹纤维面料抗菌性能优异。CN105040420A公开了一种原位生成抗菌竹纤维的方法，将竹纤维置于一定浓度的高碘酸钠溶液中避光氧化反应得到氧化竹纤维；然后将氧化竹纤维浸渍在一定浓度的PAMAM溶液中反应得到PAMAM接枝竹纤维；最后将PAMAM接枝的竹纤维放入一定浓度的硝酸银溶液浸渍一定时间，二浸二轧，放入600W的微波炉中加热8min即可得到抗菌竹纤维面料。上述发明采用了壳聚糖、银系抗菌剂，使竹纤维纺织品的抗菌性能持久稳定，适应性强。而本发明同样通过添加抗菌剂来改善竹纤维面料的抗菌性能，创新之处在于使用石墨烯与分散剂混合溶液均匀包覆在竹纤维纱线表面，起到接枝改性的作用，并可利用石墨烯独特的优良性能赋予面料更多的功能性。上述发明采用的壳聚糖属于有机抗菌剂，虽然使用安全，无毒副作用，但作用持续时间短，耐热性差，且上述发明采用的银系抗菌剂属于无机抗菌剂，尽管具有安全性且耐热性好，但价格较高且不能迅速抑制细菌，具有迟缓性。相对于传统的无机和有机抗菌剂，石墨烯无细胞毒性，更适合与人体皮肤直接接触，且其优异的抗菌性能与导热性，能赋予面料更佳的抗菌性，且穿着更为舒适。另外，本发明能够将石墨烯很好的接枝到纤维面料表面，工艺简单且操作方便。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种抗菌型竹纤维纱线；
本发明的另一目的在于提供一种抗菌型竹纤维纱线的制备方法；
本发明的再一目的在于提供一种抗菌型面料。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种抗菌型竹纤维纱线的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)将石墨烯分散到分散剂中制备石墨烯分散液；
(2)用步骤(1)得到的石墨烯分散液浸渍处理竹纤维纱线；
(3)将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线冷冻干燥，得到所述抗菌型竹纤维纱线。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)包括将石墨烯加入到分散剂中，在20-25℃下搅拌30-60min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)还包括将在20-25℃下搅拌30-60min后，再用超声处理60-120min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述超声的功率350-600W。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)中石墨烯与分散剂的质量比为(1-4)：20。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述分散剂为聚乙烯醇水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、或聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液。
根据本发明一些具体实施方案，其中，聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为5-15％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为2-20％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液中聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为3-17％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，配制聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液的聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的体积比为1：(1-2)。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)是用步骤(1)得到的石墨烯分散液于20-25℃下浸渍处理竹纤维纱线。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)的石墨烯分散液与待浸渍处理的竹纤维纱线的质量比为(45-60)：1。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)包括将竹纤维纱线浸在石墨烯分散液中，抽真空浸渍30-60min，然后加压4-7MPa，保持压力继续浸渍2-5h，重复循环0-3次。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)包括将竹纤维纱线浸在石墨烯分散液中，抽真空浸渍30-60min，然后加压4-7MPa，保持压力继续浸渍2-5h，重复循环2-3次。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)所述抽真空是抽真空至真空度为50KPa-100Kpa，然后在真空度为50KPa-100Kpa下浸渍30-60min。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)的冷冻干燥温度为-60～-40℃。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)的冷冻干燥时间为6-12h。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)是将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线先静置1-3h，然后再冷冻干燥。
根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)是将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线在常温常压下静置1-3h。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述竹纤维纱线是以竹材为原料制得的竹纤维纺织得到的。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述竹纤维为竹原纤维和/或竹再生纤维素纤维(竹粘胶纤维)。
另一方面，本发明还提供了所述的抗菌型竹纤维纱线的制备方法制备得到的抗菌型竹纤维纱线。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述抗菌型竹纤维纱线的抗菌率为：金黄色葡萄球菌≥80％，大肠杆菌≥70％，白色念珠菌≥60％。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述抗菌型竹纤维纱线的抗菌性能为AAA级。
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述抗菌型竹纤维纱线的水洗次数大于等于50次。
再一方面，本发明还提供了一种抗菌型面料，其中，所述抗菌型面料是以本发明所述的抗菌型竹纤维纱线为原料编织得到。
综上所述，本发明提供了一种抗菌型竹纤维纱线及其制备方法和产品。本发明的竹纤维纱线具有如下优点：
本发明的方法操作简单，易于工业化生产，所制备得到的抗菌型竹纤维纱线抗菌效果好，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥80％，对大肠杆菌的抗菌率≥70％，对白色念珠菌的抗菌率≥60％。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
抗菌织物测试标准参照FZ/T 73023-2006《抗菌针织品》中华人民共和国纺织行业标准。
实施例1
制备一种抗菌型竹纤维纱线和面料，包括以下步骤：
(1)、先将石墨烯加入到质量分数为5％的聚乙烯醇(PVA)溶液中，20℃下不断搅拌30min，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)溶液的质量比为1：20；
(2)、再将石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合溶液于350W下超声90min，充分混合；
(3)、将竹纤维纱线浸渍于所得的石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合液中，包覆于竹纤维纱线表面，具体包括：
1)石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合溶液浸润竹纤维纱线，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)的混合溶液与竹纤维纱线的质量比为50:1，
2)抽真空浸渍30min，真空浸渍罐的真空度为50KPa，随后关闭真空，加压5MPa继续浸渍3h，重复循环2次；
(4)、将石墨烯包覆的竹纤维纱线静置1h后于-40℃下冷冻干燥8h。
(5)、将干燥后的纱线通过织机编织成面料，得到抗菌型竹纤维面料。
经测试，本实施例对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到93.27％、95.13％和87.61％。
实施例2
制备抗菌型竹纤维纱线和面料，包括以下步骤：
(1)、先将石墨烯加入到质量分数为20％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液中，22℃下不断搅拌45min，其中石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液的质量比为1：5；
(2)、再将石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液于450W下超声60min，充分混合；
(3)、将竹纤维纱线浸渍于所得的石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液中，包覆于竹纤维纱线表面，具体包括：
1)石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液浸润竹纤维纱线，其中石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的混合液与竹纤维纱线的质量比为60:1，
2)抽真空浸渍40min，真空浸渍罐的真空度为60KPa，随后关闭真空，加压4MPa继续浸渍5h，重复循环2次；
(4)、将石墨烯包覆的竹纤维纱线静置1.5h后于-60℃下冷冻干燥6h。
(5)、将干燥后的纱线通过织机编织成面料，得到抗菌型竹纤维面料。
经测试，本实施例对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到98.93％、96.55％和92.76％。
实施例3
制备抗菌型竹纤维纱线和面料，包括以下步骤：
(1)、先将石墨烯加入到质量分数为15％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，25℃下不断搅拌60min，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)水溶液的质量比为1：10；
(2)、再将石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合液于600W下超声120min，充分混合；
(3)、将竹纤维纱线浸渍于所得的石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合溶液中，包覆于竹纤维纱线表面，具体包括：
1)石墨烯与聚乙烯醇(PVA)混合液浸润竹纤维纱线，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)的混合液与竹纤维纱线的质量比为45:1，
2)抽真空浸渍60min，真空浸渍罐的真空度为80KPa，随后关闭真空，加压7MPa继续浸渍5h，重复循环3次；
(4)、将石墨烯包覆的竹纤维纱线静置2h后于-50℃下冷冻干燥7.5h。
(5)、将干燥后的纱线通过织机编织成面料，得到抗菌型竹纤维面料。
经测试，本实施例对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到96.56％、96.13％和91.85％。
实施例4
制备抗菌型竹纤维纱线和面料，包括以下步骤：
(1)、先将石墨烯加入到质量分数为10％的聚乙烯醇(PVA)/质量分数为10％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合水溶液中，其中聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合水溶液的体积比为1:1，于23℃下不断搅拌50min，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合水溶液的质量比为3：20；
(2)、再将石墨烯与聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液于400W下超声90min，充分混合；
(3)、将竹纤维纱线浸渍于所得的石墨烯与聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液中，包覆于竹纤维纱线表面，具体包括：
1)石墨烯与聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液浸润竹纤维纱线，其中石墨烯与聚乙烯醇(PVA)的混合液与竹纤维纱线的质量比为55:1，
2)抽真空浸渍60min，真空浸渍罐的真空度为100KPa，随后关闭真空，加压7MPa继续浸渍5h，重复循环3次；
(4)、将石墨烯包覆的竹纤维纱线静置3h后于-45℃下冷冻干燥12h。
(5)、将干燥后的纱线通过织机编织成面料，得到抗菌型竹纤维面料。
经测试，本实施例对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到95.33％、97.40％和90.01％。
实施例5
制备抗菌型竹纤维纱线和面料，包括以下步骤：
(1)、先将石墨烯加入到质量分数为2％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液中，20℃下不断搅拌30min，其中石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液的质量比为1：20；
(2)、再将石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液于380W下超声60min，充分混合；
(3)、将竹纤维纱线浸渍于所得的石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液中，包覆于竹纤维纱线表面，具体包括：
1)石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合液浸润竹纤维纱线，其中石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的混合液与竹纤维纱线的质量比为45:1，
2)抽真空浸渍35min，真空浸渍罐的真空度为50KPa，随后关闭真空，加压4MPa继续浸渍4h，重复循环2次；
(4)、将石墨烯包覆的竹纤维纱线静置1h后于-55℃下冷冻干燥9h。
(5)、将干燥后的纱线通过织机编织成面料，得到抗菌型竹纤维面料。
经测试，本实施例对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到92.86％、96.84％和85.45％。

Claims (10)

1.一种抗菌型竹纤维纱线的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)将石墨烯加入到分散剂中，在20-25℃下搅拌30-60min，再用超声处理60-120min制备石墨烯分散液；石墨烯与分散剂的质量比为(1-4)：20；所述分散剂为聚乙烯醇水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、或聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液；聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为5-15％；聚乙烯吡咯烷酮水溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为2-20％；聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液中聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为3-17％；
(2)将竹纤维纱线浸在步骤(1)得到的石墨烯分散液中，抽真空浸渍30-60min，然后加压4-7MPa，保持压力继续浸渍2-5h，重复循环0-3次；
(3)将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线在-60～-40℃冷冻干燥，得到所述抗菌型竹纤维纱线。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，配制聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮混合水溶液的聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的体积比为1：(1-2)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)的石墨烯分散液与待浸渍处理的竹纤维纱线的质量比为(45-60)：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)所述抽真空是抽真空至真空度为50KPa-100Kpa，然后在真空度为50KPa-100Kpa下浸渍30-60min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)所述重复循环的次数为2-3次。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)包括在20-25℃下浸渍30-60min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)的冷冻干燥时间为6-12h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)是将步骤(2)经过浸渍处理的竹纤维纱线先静置1-3h，然后再冷冻干燥。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的制备方法，其中，所述竹纤维纱线是以竹材为原料制得的竹纤维纺织得到的。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述竹纤维为竹原纤维和/或竹再生纤维素纤维。
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