CN109914032A

CN109914032A - 一种舒适透气型纤维绒的制备方法

Info

Publication number: CN109914032A
Application number: CN201910150570.1A
Authority: CN
Inventors: 王慧文
Original assignee: Friends Of Changzhou Yue Yue Textile Co Ltd
Current assignee: Friends Of Changzhou Yue Yue Textile Co Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-06-21

Abstract

本发明涉及一种舒适透气型纤维绒的制备方法，属于纺织材料技术领域。本发明从废弃物香蕉树皮中提取香蕉纤维，将香蕉纤维进行碱氧‑酸洗脱胶处理和等离子体拒水改性处理，采用真空冷冻干燥技术得到了细小柔软分散的香蕉纤维绒，本发明中的香蕉茎纤维具有与麻纤维相类似的性能，如初始模量高、强度大、伸长小、回潮率大、吸湿放湿快，另外它还具有光泽好、重量轻等特点；香蕉纤维含有纤维素、半纤维素、木质素、水溶物、果胶、脂蜡质等，对香蕉纤维进行化学脱胶的主要目的是取得纤维素的同时去除一部分胶质；以六氟丙烯(C₃F₆)为处理气体，氦气(He)为载气，在常压下用准辉光放电进行拒水改性处理，使得制备的纤维绒具有一定的透气性和吸湿性。

Description

一种舒适透气型纤维绒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种舒适透气型纤维绒的制备方法，属于纺织材料技术领域。

背景技术

寒冷的冬日，保暖的絮垫材料为我们驱散严寒，是日常生活中必不可少的用品。天然保暖材料中，主要有羽绒料、羊绒保暖材料、羊毛保暖材料、蚕丝保暖材料以及棉保暖材料。但羊毛绒价格高，而且长期使用会逐渐产生毡缩现象而影响其弹性和保暖性能。而且有不耐虫蛀、有异味、易滋生细菌、成型度较差等弱点，很大程度上限制了其作为保暖材料的使用。羽绒作为絮料具有轻柔、保暖、富有弹性等特点，但羽绒由于其强度差，在长期使用后易折断形成粉术，另外其还有易从面料透绒的缺点且资源有限，价格昂贵。蚕丝不耐光照，不耐汗渍，易黄变，易虫蛀，护理不易，且价格昂贵。棉纤维价格低廉，但保暖性能在这几类天然纤维中最差，遇水易板结，保暖性降低。

在新型保暖絮料的纤维原料中，一般都含有中空或高卷曲涤纶或者腈纶短纤维，超细纤维经过不同的生产工艺制成保暖材料。但合成纤维作为填充材料的舒适性能较差，常常会有闷热的感觉，吸湿透气性能差。

天然植物纤维是一种天然高分子材料，取自绿色植物的茎、叶等，是一种取之不尽、用之不竭的资源。在油气资源日渐枯竭的情况下，对天然植物纤维不断开发利用将势在必行。如今，天然植物纤维的研究和应用主要集中在复合材料和纺织等领域。在多数天然植物纤维的纺织应用中，脱胶是一必不可少的环节，经过脱胶之后的纤维才能满足纺纱的需求。而在复合材料的应用中，天然植物纤维一般具有优良的亲水性，其与非亲水性材料复合时界面的粘结性较差，需要进行拒水改性。

近年来，随着产品结构的调整和创新投入的加大，纺织纤维的新品种日新月异，

大量的合成纤维不断应用在生活的方方面面。但人类环保意识的逐渐增强，以及对自身健康标准的提高，合成纤维的缺点逐渐凸显。因天然纤维具有柔软性、耐久性、透湿性、可生物降解等优点，人们对天然纤维的关注度不断的增加，使得天然纤维的应用在各个领域不断取得突破。

中国专利（201210330145.9）公开了一种具有定向绒毛效果的超纤绒面革的制备方法，采用在无纺布中通过聚乙烯醇上桨，烘干后将无纺布的一表面打磨成绒毛面，将羧甲基纤维素水溶液刮涂在绒毛面上，然后经含浸聚氨酯、抽出制得合成革半成品，所制得的产品具有定向绒毛效果。但是此产品为不定岛产品，且在生产过程中还使用了聚乙烯醇和羧甲基纤维素，生产工艺复杂，使得生产成本增加。

中国专利(200810038395.9)公开了不定岛超细纤维绒面革的耐刮处理方法，采用纺丝时加入微量的离子聚合物，使超细纤维的“岛”与“岛”之间有一定的交联，防止了纤维的脱落，从而提高绒面革的耐刮性。但是此方法只使用于不定岛产品，而定岛产品的绒面革经柔软处理后，绒脱落严重。

现在已被开发的天然纤维产量较低，已经无法满足逐年增加的纤维需求，而同时又有大量的天然纤维没有被完全的开发应用，使得了许多具有很高应用价值的纤维常常直接被丢弃，造成了严重的资源浪费。因此加大对未开发天然纤维的研究力度已经非常必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对合成纤维作为填充材料的舒适性能较差，常常会有闷热的感觉，吸湿透气性能差的问题，提供了一种舒适透气型纤维绒的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）剥下香蕉树皮，剪成3～5cm小段，即得段状树皮，将段状树皮和去离子水混合，进行加热处理，过滤即得滤渣，将滤渣置于榨汁机中脱水，并干燥处理，冷却至室温，即得树皮渣；

（2）将树皮渣进行酸浸泡处理，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3～5次，即得预处理沉淀；

（3）按质量比2∶1∶1将氢氧化钠、亚硫酸钠和双氧水混合，配置成质量分数为1%的混合碱溶液，将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，进行碱处理，过滤即得碱处理沉淀，将碱处理沉淀进行酸洗处理，即得基体料，将基体料置于乳化液中浸泡10～20min，取出并进行真空冷冻干燥处理，即得前驱体纤维；

（4）将前驱体纤维置于反应器中，进行等离子体沉积处理，即得改性纤维；

（5）将改性纤维进行梳棉处理，即得梳棉基布，将梳棉基布进行络筒处理，即得舒适透气型纤维绒。

步骤（1）所述的加热处理步骤为：按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为90～100℃下加热10～20min。

步骤（1）所述的脱水并干燥处理步骤为：将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为60～80℃的烘箱中干燥至恒重。

步骤（2）所述的酸浸泡处理步骤为：将树皮渣浸泡在质量分数为0.1～0.4%的硫酸溶液中，在温度为20～50℃下处理1～2h。

步骤（3）所述的碱处理步骤为：将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为90～100℃下加热1～3h。

步骤（3）所述的酸洗处理步骤为：用去离子水洗涤碱处理沉淀2～4次后，用质量分数为0.1～0.2%的硫酸溶液酸洗5～10min。

步骤（3）所述的真空冷冻干燥处理步骤为：置于温度为-50～-60℃下冷冻1～2h后，在压强为1～10Pa，温度为-50～-60℃下冷冻干燥24～28h。

步骤（4）所述的等离子体沉积处理步骤为：将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气3～5min，在等离子体电源频率为50～60kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理120～160s。

步骤（5）所述的梳棉处理步骤为：将改性纤维在锡林330～350r/min，刺辊600～650r/min，道夫20～30r/min，盖板81～83mm/min下进行梳棉处理。

步骤（5）所述的络筒处理步骤为：将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明从废弃物香蕉树皮中提取香蕉纤维，将香蕉纤维进行碱氧-酸洗脱胶处理和等离子体拒水改性处理，采用真空冷冻干燥技术得到了细小柔软分散的香蕉纤维绒，以六氟丙烯(C₃F₆)为处理气体，氦气(He)为载气，在常压下用准辉光放电进行拒水改性处理，使得制备的纤维绒具有一定的透气性和吸湿性；

（2）本发明中的香蕉茎纤维具有与麻纤维相类似的性能，如初始模量高、强度大、伸长小、回潮率大、吸湿放湿快，另外它还具有光泽好、重量轻等特点；香蕉纤维含有纤维素、半纤维素、木质素、水溶物、果胶、脂蜡质等，对香蕉纤维进行化学脱胶的主要目的是取得纤维素的同时去除一部分胶质；采用碱氧-酸洗脱胶处理香蕉纤维，纤维素在高温水和酸作用下都会发生水解作用，在无机酸作用下，纤维素的水解速度较快，酸是一种催化剂，它能降低甙键的活化能，因而水解速度很快；在香蕉茎纤维脱胶过程中，预处理浸酸时，由于纤维素的外表仍有一层胶质对纤维起着相当强的保护作用，且酸的浓度很低，纤维不易受到破坏；纤维素大分子中由于有羟基的存在，使纤维素能和许多试剂作用，特别是与碱的作用，纤维素与浓碱作用时，使纤维素发生化学变化、物理化学变化和结构变异；胶质在碱液作用下，形成碱性复合盐或胶束，不断分散入碱液中，扩散如碱液中的胶质粒子或多糖高分子继续产生助溶、降解的化学反应同时被三聚磷酸钠等助剂络合、鳌合生成可溶性复合盐，使煮练液逐渐转化为多糖高分子溶液，而达到脱胶目的；

（3）本发明以六氟丙烯(C₃F₆)为处理气体，氦气(He)为载气，在常压下用准辉光放电进行拒水改性处理，当放电时间较短时，沉积层覆盖率较小，织物表面有裸露的纤维，但水滴中的水分子由于表面张力的作用保持水滴形态，并未润湿织物；随时间的延长，水分子逐渐向纤维中扩散，开始润湿未覆盖沉积层的裸露纤维；水滴在润湿裸露纤维后，水分子会向周围扩散，覆盖率越小，裸露纤维上与水接触的点就越多，单个接触点的面积就越大，水分子扩散得就越快，润湿时间也就越短；放电时间较长时，织物表面形成了1层完整的沉积层，水分子不能与纤维接触，所以始终不会润湿织物，因此经等离子体处理的纤维具有较好的拒水性能。

具体实施方式

剥下香蕉树皮，剪成3～5cm小段，即得段状树皮，按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为90～100℃下加热10～20min，过滤即得滤渣，将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为60～80℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得树皮渣；按质量比2∶1∶1将氢氧化钠、亚硫酸钠和双氧水混合，配置成质量分数为1%的混合碱溶液，将树皮渣浸泡在质量分数为0.1～0.4%的硫酸溶液中，在温度为20～50℃下处理1～2h，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3～5次，即得预处理沉淀；将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为90～100℃下加热1～3h，过滤即得碱处理沉淀，用去离子水洗涤碱处理沉淀2～4次后，用质量分数为0.1～0.2%的硫酸溶液酸洗5～10min，即得基体料，将基体料置于乳化液中浸泡10～20min，取出并置于温度为-50～-60℃下冷冻1～2h后，在压强为1～10Pa，温度为-50～-60℃下冷冻干燥24～28h，即得前驱体纤维；将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气3～5min，在等离子体电源频率为50～60kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理120～160s，即得改性纤维；将改性纤维在锡林330～350r/min，刺辊600～650r/min，道夫20～30r/min，盖板81～83mm/min下进行梳棉处理，即得梳棉基布，将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm，即得舒适透气型纤维绒。

实施例1

剥下香蕉树皮，剪成3cm小段，即得段状树皮，按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为90℃下加热10min，过滤即得滤渣，将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得树皮渣；按质量比2∶1∶1将氢氧化钠、亚硫酸钠和双氧水混合，配置成质量分数为1%的混合碱溶液，将树皮渣浸泡在质量分数为0.1%的硫酸溶液中，在温度为20℃下处理1h，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀3次，即得预处理沉淀；将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为90℃下加热1h，过滤即得碱处理沉淀，用去离子水洗涤碱处理沉淀2次后，用质量分数为0.1%的硫酸溶液酸洗5min，即得基体料，将基体料置于乳化液中浸泡10min，取出并置于温度为-50℃下冷冻1h后，在压强为1Pa，温度为-50℃下冷冻干燥24h，即得前驱体纤维；将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气3min，在等离子体电源频率为50kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理120s，即得改性纤维；将改性纤维在锡林330r/min，刺辊600r/min，道夫20r/min，盖板81mm/min下进行梳棉处理，即得梳棉基布，将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm，即得舒适透气型纤维绒。

实施例2

剥下香蕉树皮，剪成4cm小段，即得段状树皮，按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为95℃下加热15min，过滤即得滤渣，将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为70℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得树皮渣；按质量比2∶1∶1将氢氧化钠、亚硫酸钠和双氧水混合，配置成质量分数为1%的混合碱溶液，将树皮渣浸泡在质量分数为0.2%的硫酸溶液中，在温度为35℃下处理1.5h，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀4次，即得预处理沉淀；将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为95℃下加热2h，过滤即得碱处理沉淀，用去离子水洗涤碱处理沉淀3次后，用质量分数为0.15%的硫酸溶液酸洗7min，即得基体料，将基体料置于乳化液中浸泡15min，取出并置于温度为-55℃下冷冻1.5h后，在压强为5Pa，温度为-55℃下冷冻干燥26h，即得前驱体纤维；将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气4min，在等离子体电源频率为55kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理140s，即得改性纤维；将改性纤维在锡林340r/min，刺辊625r/min，道夫25r/min，盖板82mm/min下进行梳棉处理，即得梳棉基布，将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm，即得舒适透气型纤维绒。

实施例3

剥下香蕉树皮，剪成5cm小段，即得段状树皮，按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为100℃下加热20min，过滤即得滤渣，将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为80℃的烘箱中干燥至恒重，冷却至室温，即得树皮渣；按质量比2∶1∶1将氢氧化钠、亚硫酸钠和双氧水混合，配置成质量分数为1%的混合碱溶液，将树皮渣浸泡在质量分数为0.4%的硫酸溶液中，在温度为50℃下处理2h，过滤即得沉淀，用去离子水洗涤沉淀5次，即得预处理沉淀；将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为100℃下加热3h，过滤即得碱处理沉淀，用去离子水洗涤碱处理沉淀4次后，用质量分数为0.2%的硫酸溶液酸洗10min，即得基体料，将基体料置于乳化液中浸泡20min，取出并置于温度为-60℃下冷冻2h后，在压强为10Pa，温度为-60℃下冷冻干燥28h，即得前驱体纤维；将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气5min，在等离子体电源频率为60kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理160s，即得改性纤维；将改性纤维在锡林350r/min，刺辊650r/min，道夫30r/min，盖板83mm/min下进行梳棉处理，即得梳棉基布，将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm，即得舒适透气型纤维绒。

将本发明制备的舒适透气型纤维绒进行检测，具体检测结果如下表表1：

2.保暖性测试：

3.采用KES—F7（THERMOLABOⅡ，日本）测试本发明试试例1-3制备的舒适透气型纤维绒的热传导系数，环境为标准状况。将不同质量的棕榈纤维绒填充到10×10cm的内胆面料袋子内（高支高密涤纶），得到面密度分别为200g·m^-2、250g·m^-2、300g·m^-2的样品，对比例的冻干制备的棕榈纤维绒的面密度为300g·m^-2，在标准大气状况下调湿24小时。

透气性测试：

5.采用YG461E-Ш型全自动透气量仪，根据国标GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》，选择试验面积为20cm²，测试压差100Pa。将不同质量的舒适透气型纤维绒填充到10×10cm的内胆面料袋子内（高支高密涤纶），得到面密度分别为200g·m^-2、250g·m^-2、300g·m^-2的样品，对比例的冻干制备的棕榈纤维绒的面密度为300g·m^-2，在标准大气状况下调湿24小时。

透湿量测试：

6.采用TEXTESTFX3150全自动透湿量测试仪、根据国标GB/T12704.1-2009《纺

7.织品织物透湿性试验方法》，试验条件为：温度38℃，相对湿度50%，气流速度为0.3m·s^-1，称重间隔60min，测试面积为50cm²。将舒适透气型纤维绒填充到直径为80mm的内胆面料中，得到面密度分别为200g·m^-2、250g·m^-2、300g·m^-2的舒适透气型纤维绒样品，对比的冻干制备的棕榈纤维绒为300g·m^-2，在标准大气状况下调湿24小时，进行实验测试。

蓬松性测试：

9.参照GB/T10288-2003《羽绒/羽毛检验方法》的标准，制作测试舒适透气型纤维绒装置。采用圆柱形玻璃杯(内径为130mm、高为190mm)，制作直径为125mm的圆板(10g)。取本实施例1-3舒适透气型纤维绒及冻干制备的棕榈纤维绒各10g，放入烘箱中选择温度为(70±2)℃烘燥45min，然后用手将样抖入透明塑料袋中使其蓬松，用于蓬松性试验。

表1舒适透气型纤维绒性能表征

由表1可知本发明制备的舒适透气型纤维绒，吸湿透气性好，保温性好，蓬松度高，是一种柔软舒适透气型纤维绒，可广泛应用于纺织市场。

Claims

1.一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的加热处理步骤为：按质量比1∶10将段状树皮和去离子水混合，在温度为90～100℃下加热10～20min。

3.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的脱水并干燥处理步骤为：将滤渣置于榨汁机中脱水榨干，并置于温度为60～80℃的烘箱中干燥至恒重。

4.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的酸浸泡处理步骤为：将树皮渣浸泡在质量分数为0.1～0.4%的硫酸溶液中，在温度为20～50℃下处理1～2h。

5.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的碱处理步骤为：将预处理沉淀浸泡在混合碱溶液中，在温度为90～100℃下加热1～3h。

6.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的酸洗处理步骤为：用去离子水洗涤碱处理沉淀2～4次后，用质量分数为0.1～0.2%的硫酸溶液酸洗5～10min。

7.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的真空冷冻干燥处理步骤为：置于温度为-50～-60℃下冷冻1～2h后，在压强为1～10Pa，温度为-50～-60℃下冷冻干燥24～28h。

8.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的等离子体沉积处理步骤为：将前驱体纤维置于反应器中，通入氦气和六氟丙烯的混合气体洗气3～5min，在等离子体电源频率为50～60kHz，输出电压为正弦波形，在常压下等离子体沉积处理120～160s。

9.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的梳棉处理步骤为：将改性纤维在锡林330～350r/min，刺辊600～650r/min，道夫20～30r/min，盖板81～83mm/min下进行梳棉处理。

10.根据权利要求1所述的一种舒适透气型纤维绒的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的络筒处理步骤为：将梳棉基布进行络筒处理，短粗节(S)+180%，1.5cm；长粗节(L)+50%，30cm；长细节(T)-40%，30cm。