CN110453496A - 一种具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺，涉及纺织品技术领域。制备工艺包括将电气石和镧系稀土材料按照质量比60～80:20～40混合后，加入含有蒙脱石的聚乙二醇溶液，回流反应、干燥得到混合物，混合物在260～320℃条件下热处理1～2h得到负离子添加剂，其中，镧系稀土材料预先进行放射性元素去除处理。将负离子添加剂与聚合物进行共混得到负离子合成纤维。负离子合成纤维与天然纤维制成具有多种保健功能的纺织品。得到的纺织品长效稳定，负离子浓度达到5000个/cm3，具有良好的远红外性能和抑菌性能，对人体产生多种保健功能。且镧系稀土材料预先经过放射性元素处理，去除了镭、钍等放射性元素，安全性高。

Description

一种具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺
技术领域
本发明涉及纺织品技术领域，且特别涉及一种具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺。
背景技术
随着社会工业化进程的发展，引发了严重的空气污染，特别是雾霾情况日益严重，引起了大量人群的不适。
根据《国际医学》杂志报道，人体的健康状况与空气中负离子的含量呈正比例关系。负离子对空气中的灰尘、细菌、病毒等有吸附、聚集、沉降分解作用而净化空气，对于几乎永远悬浮大气中占大气悬浮粒子90％的小于10μm可吸入性粉尘，尤其对于小于0.01μm的粉尘有着显著的沉降祛除效果。同时，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段，负离子与细菌结合后，能够使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡。有相关报道证明，负离子具有良好的生物效应，例如能够降低大脑和血液中五羟色胺的能力；调节人体中枢神经系统的兴奋和抑制状况，改善大脑皮层的功能；增加氧气吸收量和二氧化碳排放量，促进机体的新陈代谢，加速组织的氧化还原过程，增加机体的免疫力。因此，营造富含负离子的环境非常重要。
发明人研究发现，已有人尝试制备负离子纺织品，利用具负离子纺织品自动、长期地释放负离子，维护人体的身心健康。但是，现有的负离子纺织品种类繁多，一般都是利用负离子涂层剂对纺织品进行涂覆，从而赋予纺织品释放负离子的功能。但是，上述方法获得的负离子纺织品在多次水洗、晾晒操作后，造成涂层脱落失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，此制备工艺简单，重复性好，适用于工业规模化生产。
本发明的另一目的在于提供一种具有多种保健功能的纺织品，能够释放大量的负离子，且安全性高。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，包括以下步骤：
S1，将电气石和镧系稀土材料按照质量比60～80:20～40混合后，加入含有蒙脱石的聚乙二醇溶液，在80～90℃条件下回流反应，干燥得到混合物，所述混合物在260～320℃条件下热处理1～2h得到负离子添加剂，其中，镧系稀土材料预先进行放射性元素去除处理；
S2，将所述负离子添加剂与聚合物进行共混，挤出、切片，然后进行加热熔融，挤压，喷丝成型得到负离子合成纤维；
S3，将所述负离子合成纤维与天然纤维制成具有多种保健功能的纺织品。
本发明提出一种具有多种保健功能的纺织品，根据上述的制作工艺得到。
本发明实施例的具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺的有益效果是：
电气石和镧系稀土材料能够释放长期地负离子，放射远红外线，对增进人体健康和维护空气环境具有显著影响。电气石和镧系稀土元素单独使用时，负离子释放量较低。蒙脱石具有带电性、电荷分布不均性和可交换阳离子特性，通过将电气石和镧系稀土材料负载在蒙脱石上，能够激发电气石和镧系稀土材料的负离子释放量，负离子释放效率高，且作用时效长。
电气石、镧系稀土材料和蒙脱石先下聚乙二醇环境中进行回流反应，再进行热处理，有助于电气石和镧系稀土材料与蒙脱石的良好结合，负离子释放材料均匀负载在蒙脱石上，且界面结合力强，对于发挥长效稳定的负离子释放能力起到重要作用。
此外，通过负离子添加剂与聚合物共混得到负离子合成纤维，负离子添加剂不易脱落、分离，使用寿命长。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的具有多种保健功能的纺织品及其制备工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，包括以下步骤：
S1，将电气石和镧系稀土材料按照质量比60～80:20～40混合后，加入含有蒙脱石的聚乙二醇溶液，在80～90℃条件下回流反应，干燥得到混合物，所述混合物在260～320℃条件下热处理1～2h得到负离子添加剂，其中，镧系稀土材料预先进行放射性元素去除处理。
优选地，在较佳的实施例中，电气石选自锂电气石、镁电气石、辉石和直闪石中的至少三种。进一步地，电气石包括质量比为1:0.5～0.6:0.1～0.3的锂电气石、镁电气石和辉石。辉石能够使得三种成分发挥更佳的协同增效作用。
需要说明的是，镧系稀土材料可以通过市售产品获得，例如可以选用市售的镧系混合碳酸稀土，但不局限于此。
进一步优选地，蒙脱石与电气石的质量比为1:0.1～0.3。该比例下，保证蒙脱石能够有效激发电气石和镧系稀土材料的负离子释放。
优选地，蒙脱石为切托型蒙脱石，切托型蒙脱石单位半晶胞层电荷为0.4～0.6。采用该类型的蒙脱石，具有更加的电荷作用，对电气石和镧系稀土材料的负离子释放的激发作用更强。
进一步地，电气石和镧系稀土材料的粒径为50～100nm。
优选地，在较佳的实施例中，聚乙二醇溶液中，蒙脱石的质量分数为2～5％，聚乙二醇的质量分数为25～40％。该步骤中，回流反应时间为2～3h。通过在聚乙二醇溶液中进行回流反应，避免材料的团聚，同时对蒙脱石的表面进行改性处理，一方面保证电气石和镧系材料的良好负载，另一方面保证负离子添加剂在后续与聚合物聚合过程中，具有长效的耐迁移性。
进一步地，聚乙二醇溶液中还含有质量分数为0.5～1％的蒙脱石改性剂，蒙脱石改性剂选自十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基苄基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基苄基二甲基氯化铵中的一种或多种。进一步提高负离子添加剂的结构稳定性。
进一步地，混合物在260～320℃条件下热处理1～2h的步骤包括：先将混合物在310～320℃条件下保持1h，然后以0.3℃/min的速率降温至260～280℃退火20～25min，得到负离子添加剂。通过热处理，有助于激发电气石和镧系稀土材料的负离子释放能力，进一步通过退火处理，保证电气石、镧系稀土材料与蒙脱石的结合性能。
得到负离子添加剂后，进行以下步骤：
S2，将所述负离子添加剂与聚合物进行共混，挤出、切片，然后进行加热熔融，挤压，喷丝成型得到负离子合成纤维。
优选地，在较佳的实施例中，负离子添加剂的用量为聚合物质量比的3～6％。在该添加量下，即可满足释放大量负离子、发射远红外线的保健需求。
优选地，在较佳的实施例中，聚合物选自聚丙烯腈、聚酯(PET)和聚酰胺中的一种或多种。例如，负离子添加剂与PET共混时，获得负离子涤纶纤维，负离子添加剂与聚酰胺共混时，获得负离子锦纶纤维。
获得负离子合成纤维后，进行以下步骤：
S3，将所述负离子合成纤维与天然纤维制成具有多种保健功能的纺织品。
优选地，在较佳的实施例中，步骤S3包括：
S31，将所述负离子合成纤维和所述天然纤维进行混纺，得到纺织面料。可以理解的是，天然纤维可以是棉、麻、毛、丝等。混纺工艺可以根据具体的纺织品用途需求进行选择。
优选地，负离子合成纤维和天然纤维的用量比为40～50:60～80，更进一步地，负离子合成纤维和天然纤维的用量比为40:60。
S32，将所述纺织面料置于浸轧设备中，在整理液中浸渍20～30s，轧余率为75-85％，得到浸轧处理物。
进一步地，按照重量份数计，整理液包括：抗静电剂1～5份、防螨剂2～4份、抗菌剂4～8份、单烷氧基脂肪酸钛酸酯3～5份、脂肪醇聚氧乙烯醚5～10份、水100份。
优选地，抗静电剂按如下步骤制得：将甲基二乙烯基三硅氧烷溶解在DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，加入离子液体和引发剂AIBN，在惰性气体保护下，在85～95℃条件下搅拌10～24h，得到抗静电剂。离子液体例如可以选自1-甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐。通过甲基二乙烯基三硅氧烷对离子液体进行介质改性，在抗静电剂表面引入多羟基，能够更长效地附着在纺织面料上，形成稳定的涂层，保证纺织面料的抗静电效果。
通过浸轧处理，在纺织面料表面形成涂层，赋予纺织面料抗菌、防螨、抗静电等多种功效。
S33，对所述浸轧处理物进行烘干、汽蒸、水洗后得到所述具有多种保健功能的纺织品。
进一步地，该步骤中，烘干过程为：在150～160℃条件下处理3～6min，然后在100～120℃条件下烘干。汽蒸过程为：将烘干后的纺织面料在120～140℃蒸汽箱中处理2～4min。水洗过程为：用5～10℃的冷水水洗20～30min后，再用50～60℃的热水水洗5～10min，晾干得到具有多种保健功能的纺织品。通过烘干、汽蒸、冷水洗、热水洗处理，保证涂层与纺织面料的结合力更佳。
进一步地，在本发明较佳实施例中，镧系稀土材料放射性元素去除处理的步骤包括：
(1)将镧系稀土材料研磨后，与氯化钙、硼酸混合，在580～600℃条件下煅烧1～2h得到煅烧产物；将所述煅烧产物分散于烷基糖苷溶液中，加入酸处理液，得到混合液。
优选地，酸处理液为甲基磺酸溶液。镧系稀土材料与氯化钙的质量比为1:1.2～1.3。进一步优选地，混合液中，甲基磺酸的摩尔浓度为1～3mol/L，煅烧产物的质量分数为10～15％。
(2)将所述混合液微波处理后，分离得到第一滤渣和第一滤液，在所述第一滤液中加入可溶性硫酸盐溶液进行反应，分离得到第二滤液和第二滤渣，将所述第一滤渣和所述第二滤液混合后干燥，得到去除放射性元素的镧系稀土材料。
优选地，微波处理条件为在250～400W的条件下处理5～10min。进一步优选地，可溶性硫酸盐溶液为浓度为10mol/L的硫酸钠溶液。
通过氯化钙与镧系稀土材料进行分解反应，以硼酸为助熔剂，生成稀土氧化物，在酸溶液中处理，溶解出镭、钍等放射性元素，利用硫酸盐与镭、钍等反应生成不溶性的镭沉淀物和钍沉淀物等，从而去除放射性元素镭、钍。
本发明实施例还提供一种具有多种保健功能的纺织品，根据上述的制备工艺获得。该纺织品，使用寿命长，功效持久，负离子浓度高、具有远红外性能和抗菌性能，因此具有很好的保健功能，且安全性能十分理想，该多种保健功能的纺织品可广泛应用于服装，内衣，内裤，文胸，鞋帽，袜子，护具，床上用品，母婴保健用品，窗帘、墙布、地毯等家居用品，医疗及体育用纱布、绷带、保护带，及需改良的空间(含车、船舶)空气环境质量的织物等，市场前景极其广阔。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种去除放射性元素的镧系稀土材料，根据以下步骤获得：
(1)将10g镧系稀土材料研磨至粒度为100nm后，与12g氯化钙、2g硼酸混合，在600℃条件下煅烧1.5h得到煅烧产物。
(2)将10g煅烧产物置于50mL烷基糖苷溶液(2wt％)中，加入50mL的4mol/L甲基磺酸溶液，得到混合液。
(3)将混合液在300W的微波条件下处理6min，过滤分离得到滤渣a和滤液a。在滤液a中加入等体积的10mol/L的硫酸钠溶液进行反应，过滤分离得到滤液b和滤渣b。将滤渣a和滤液b混合后，干燥得到去除放射性元素的镧系稀土材料。
实施例2
本实施例提供一种具有多种保健功能的纺织品，根据以下步骤获得：
(1)在30wt％的聚乙二醇中溶液中加入质量分数为3％的蒙脱石和0.5％的十六烷基三甲基氯化铵，然后加入质量分数为0.65％电气石和0.35％的镧系稀土材料(实施例1获得)，在85℃条件下回流反应1h，然后干燥得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物在320℃条件下热处理1h得到负离子添加剂。
(3)在聚酯(PET)中加入质量分数为4％的负离子添加剂进行共混、挤出、切片，然后进行加热熔融、挤压、喷丝成型得到负离子合成纤维。
(4)将负离子合成纤维和棉纤维按照质量比40:60进行混纺，得到纺织面料。
(5)将5g甲基二乙烯基三硅氧烷溶解在100mL的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，加入3g离子液体和0.5g引发剂AIBN，N2保护下，在90℃条件下搅拌20h，得到抗静电剂。
(6)将纺织面料置于浸轧设备中，在整理液中浸渍30s，轧余率为75-85％，得到浸轧处理物。按照重量份数计，整理液包括：抗静电剂4份、防螨剂3份、抗菌剂5份、单烷氧基脂肪酸钛酸酯4份、脂肪醇聚氧乙烯醚8份、水100份。
(7)浸轧处理物在155℃条件下处理4min，然后在120℃条件下烘干进行烘干。将烘干后的纺织面料在130℃蒸汽箱中处理3min。用5℃的冷水水洗30min后，再用55℃的热水水洗8min，晾干得到具有多种保健功能的纺织品。
实施例3
本实施例提供一种具有多种保健功能的纺织品，与实施例2的区别之处在于：步骤(2)中，将步骤(1)得到的混合物先在320℃条件下保持1h，然后以0.3℃/min的速率降温至260℃退火20min，得到负离子添加剂。
实施例4
本实施例提供一种具有多种保健功能的纺织品，与实施例2的区别之处在于：步骤(1)中所用的镧系稀土材料按照以下步骤去除放射性元素：
将10g镧系稀土材料研磨至粒度为100nm后，置于50mL烷基糖苷溶液(2wt％)中，加入50mL的4mol/L甲基磺酸溶液，得到混合液。将混合液在300W的微波条件下处理6min，过滤分离得到滤渣a和滤液a。在滤液a中加入等体积的10mol/L的硫酸钠溶液进行反应，过滤分离得到滤液b和滤渣b。将滤渣a和滤液b混合后，干燥得到去除放射性元素的镧系稀土材料。
对比例1
本对比例提供一种纺织品，与实施例2的区别之处在于：采用未经过实施例1中的方法处理的镧系稀土材料。
对比例2
本对比例提供一种纺织品，根据以下步骤获得：
(1)将电气石和镧系稀土材料(实施例1获得)按照质量比65:35混合，干燥得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物在320℃条件下热处理1h得到负离子添加剂。
(3)在聚酯(PET)中加入质量分数为4％的负离子添加剂进行共混、挤出、切片，然后进行加热熔融、挤压、喷丝成型得到负离子合成纤维。
(4)将负离子合成纤维和棉纤维按照质量比40:60进行混纺，得到纺织面料。
(5)将5g甲基二乙烯基三硅氧烷溶解在100mL的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，加入3g离子液体和0.5g引发剂AIBN，N2保护下，在90℃条件下搅拌20h，得到抗静电剂。
(6)将纺织面料置于浸轧设备中，在整理液中浸渍30s，轧余率为75-85％，得到浸轧处理物。按照重量份数计，整理液包括：抗静电剂4份、防螨剂3份、抗菌剂5份、单烷氧基脂肪酸钛酸酯4份、脂肪醇聚氧乙烯醚8份、水100份。
(7)浸轧处理物在155℃条件下处理4min，然后在120℃条件下烘干进行烘干。将烘干后的纺织面料在130℃蒸汽箱中处理3min。用5℃的冷水水洗30min后，再用55℃的热水水洗8min，晾干得到纺织品。
试验例1
按照GB/T30127-2013测定样品的远红外发射率和远红外辐射温升；
按照GB/T20944.3-2008测定样品的抗菌性能；
按照GB6566-2001测定样品的放射性核素限量。
结果如表1所示。
表1
*：△T代表远红外辐射温升值；η代表远红外发射率；IRa代表内照射指数；Ir代表外照射指数；8099代表大肠杆菌；ATCC6538代表金黄色葡萄球菌；ATCC10231代表白色念珠菌。
综上所述，本发明实施例的该具有多种保健功能的纺织品负离子浓度高于5000个/cm3，大肠杆菌(8099)抑菌率达92％以上，金黄色葡萄球菌(ATCC6538)抑菌率达88％以上，白色念珠菌(ATCC10231)抑菌率达80％以上，内照射指数(IRa)不高于0.05，外照射指数(Ir)不高于0.29，安全性高。且极佳的具有远红外性能，远红外辐射温升值达1.8℃以上，远红外发射率达0.89以上，远红外功能使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增加组织的再生能力，提高机体的免疫能力，调节精神的异常兴奋状态，从而起到医疗保健的作用。此外，实施例2-4的样品在水洗200次后，负离子浓度分别为4400个/cm3、4800个/cm3、4500个/cm3。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (10)

1.一种具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将电气石和镧系稀土材料按照质量比60～80:20～40混合后，加入含有蒙脱石的聚乙二醇溶液，在80～90℃条件下回流反应，干燥得到混合物，所述混合物在260～320℃条件下热处理1～2h得到负离子添加剂，其中，镧系稀土材料预先进行放射性元素去除处理；
S2，将所述负离子添加剂与聚合物进行共混，挤出、切片，然后进行加热熔融，挤压，喷丝成型得到负离子合成纤维；
S3，将所述负离子合成纤维与天然纤维制成具有多种保健功能的纺织品。
2.根据权利要求1所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，步骤S2中，所述聚合物选自聚丙烯腈、聚酯和聚酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，镧系稀土材料放射性元素去除处理的步骤包括：
将镧系稀土材料研磨后，与氯化钙混合，在580～600℃条件下煅烧得到煅烧产物；
将所述煅烧产物分散于烷基糖苷溶液中，加入酸处理液，得到混合液；
将所述混合液微波处理后，分离得到第一滤渣和第一滤液，在所述第一滤液中加入可溶性硫酸盐溶液进行反应，分离得到第二滤液和第二滤渣，将所述第一滤渣和所述第二滤液混合后干燥，得到去除放射性元素的镧系稀土材料。
4.根据权利要求3所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，所述酸处理液为甲基磺酸溶液，所述混合液中，甲基磺酸的摩尔浓度为1～3mol/L。
5.根据权利要求1所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，将所述负离子合成纤维与天然纤维混纺制成具有多种保健功能的纺织品的步骤包括：
S31，将所述负离子合成纤维和所述天然纤维进行混纺，得到纺织面料；
S32，将所述纺织面料置于浸轧设备中，在整理液中浸渍20～30s，轧余率为75-85％，得到浸轧处理物；
S33，对所述浸轧处理物进行烘干、汽蒸、水洗后得到所述具有多种保健功能的纺织品。
6.根据权利要求5所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，按照重量份数计，所述整理液包括：抗静电剂1～5份、防螨剂2～4份、抗菌剂4～8份、单烷氧基脂肪酸钛酸酯3～5份、脂肪醇聚氧乙烯醚5～10份、水100份。
7.根据权利要求6所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，所述抗静电剂按如下步骤制得：将甲基二乙烯基三硅氧烷溶解在DMF中，加入离子液体和引发剂AIBN，在惰性气体保护下，在85～95℃条件下搅拌10～24h，得到抗静电剂。
8.根据权利要求1所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，所述蒙脱石为切托型蒙脱石。
9.根据权利要求1所述的具有多种保健功能的纺织品的制备工艺，其特征在于，负离子合成纤维和天然纤维的用量比为40～50:60～80。
10.一种具有多种保健功能的纺织品，其特征在于，根据权利要求1～9任意一项所述的制备工艺得到。
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