CN110565368A

CN110565368A - 诱生负氧离子的竹纤维及其功能粉末和助剂的制作方法

Info

Publication number: CN110565368A
Application number: CN201910864081.2A
Authority: CN
Inventors: 李潇
Original assignee: Hebei Senya Environmental Protection New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Hebei Senya Environmental Protection New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明公开了一种诱生负氧离子的竹纤维及其功能粉末和助剂的制作方法，其中负氧离子功能粉末的制作方法包括以下步骤：将离子吸附型稀土矿石、富镁纤维状硅酸盐和含水硅酸镁烘焙干燥；利用酸性萃取剂对烘焙干燥后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取，萃取后进行高温烘烤，去除放射性元素；将非晶形的二氧化硅加温，降低其中的可溶性硅酸含量；将含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅，粉碎并混合均匀，得到负氧离子功能粉末。本发明，负氧离子功能粉末的原料成本低，生产出的竹纤维可以不断地向空间电离诱生负氧离子，诱生量为1200‑2500个/cm³，改善生活空间，净化空气和环境。

Description

诱生负氧离子的竹纤维及其功能粉末和助剂的制作方法

技术领域

本发明涉及功能面料技术领域，具体涉及一种诱生负氧离子的竹纤维及其功能粉末和助剂的制作方法。

背景技术

竹纤维作为一种全新的天然纤维，具有良好的透气性、瞬间吸水性、耐磨性和染色性等特性，最近几年被应用于纺织服装领域。竹纤维具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能，而备受消费者青睐。

同时，随着人们健康意识的增加，市场对负氧离子面料的需求日益增大。小粒径负氧离子可以通过对人的神经系统和血液循环系统发生作用，从而对人体生理活动产生影响；同时，空气中的负氧离子可以改善人体呼吸机能，起到调节人体内分泌和改善睡眠的作用。

负氧离子竹纤维面料主要是通过在竹纤维的制备过程中加入负氧离子功能助剂的方法，使竹纤维具有负氧离子的除臭等功能。现有技术中利用利用含水硅酸镁、含水硅酸盐黏土和非晶形二氧化硅混合得到基础材料，利用托玛琳石、稀土和电气石合成负离子发生源，制备负氧离子功能助剂。该方案中，负氧离子材料的制备需要分别制备基础材料和负离子发生源，特别是负离子发生源的制备涉及到托玛琳石、稀土和电气石较多的原料，选料复杂，放射性较高，加工工艺繁琐，增加了生产成本。

有鉴于此，需要对现有的负氧离子竹纤维的制作方法进行改进，以降低负氧离子功能助剂的制造成本，提高小粒径的负氧离子的诱生量，改善人们的生活空间，净化空气和环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的负氧离子竹纤维的负氧离子功能助剂的原料种类复杂、放射性高、生产成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种负氧离子功能粉末的制作方法，包括以下步骤：

将离子吸附型稀土矿石、富镁纤维状硅酸盐和含水硅酸镁烘焙干燥；

利用酸性萃取剂对烘焙干燥后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取，萃取后进行高温烘烤，去除放射性元素；

将非晶形的二氧化硅加温，降低其中的可溶性硅酸含量；

将所述烘焙干燥后的含水硅酸镁、去除放射性元素后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石以及二氧化硅，粉碎并混合均匀，得到负氧离子功能粉末。

在上述方法中，所述含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅的重量份数比为3:(3-6):(4-8):(1-2.5)。

在上述方法中，所述含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅的重量份数比为3：6：5：1。

在上述方法中，将所述负氧离子功能粉末与中性水溶性助剂和树脂混合、搅拌，使三者充分混合成为白色胶状物，获得负氧离子功能助剂，三者的重量份数比为(3-5)：(20-30)：(80-92)。

上述方法中，晶体状的二氧化硅中，可溶性硅酸含量为30％以下。

在上述方法中，利用酸性萃取剂对烘焙干燥后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取时，所用酸性萃取剂的质量为富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石质量之和的3-5倍，且酸性萃取剂的浓度为5-15wt％。

在上述方法中，萃取后，富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石中的放射性元素的去除率在80％以上。

本发明还提供了一种诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，包括以下步骤：

制备负氧离子功能助剂稀释原液，所述稀释原液中各组分的质量比例为：

如上述方法制得的负氧离子功能助剂：3～6；

中性分散剂：1.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：5.5；

纯净水：100；

将溶液中各组分搅拌3小时以上使其融合；

采用物理、化学相结合的方法制取天然竹纤维，将煮炼竹片、蒸煮竹丝和梳理纤维三个环节制备的半成品放入所述稀释原液中浸泡，烘干挤水。

采用湿法纺丝工艺制备竹纤维，在定型工艺中，使竹浆纺丝在负氧离子定型溶液中二次浸泡，所述负氧离子定型溶液中各组分的质量比例为：

如上述方法制得的负氧离子功能助剂：7.5；

水溶性树脂原：15；

分散剂：3.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：7；

中性定型浆液：100。

与现有技术相比，本发明提供的方案，具有以下优点：

(1)采用离子吸附型稀土矿石、富镁纤维状硅酸盐、含水硅酸镁和二氧化硅制备获得，材料分布广泛、易于获得，降低了原料成本，加工工艺简单，负氧离子的诱生量大；

(2)利用加温处理，有效降低了二氧化硅原料中的可溶性硅酸的含量，处理后的二氧化硅具有更优良的化学特性和物理特性，使得负氧离子功能粉末具有更强的悬浮性和吸附性，并延长了α射线的放射性射线半衰期，延长了使用寿命；

(3)将负氧离子功能粉末、中性水溶性助剂与树脂混合、搅拌，使三者充分混合成为白色胶状物，获得负氧离子功能助剂，大大提高了负氧离子功能助剂的浸润性和附着力，提高了产品的负氧离子的诱生量。

(4)生产出的竹纤维，可以源源不断地向空间电离诱生负氧离子，诱生量为1200-2500个/立方厘米，可改善人们的生活空间，净化空气和环境。

附图说明

图1为本发明中负氧离子功能助剂的制作方法流程图；

图2为本发明中诱生负氧离子的竹纤维的第一种制作方法流程图；

图3为本发明中诱生负氧离子的竹纤维的第二种制作方法流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种诱生负氧离子的竹纤维及其功能粉末和助剂的制作方法，生产出的负氧离子的竹纤维，可以源源不断地向空间电离诱生负氧离子，改善人们的生活空间，净化空气和环境。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。显然，以下所描述的具体实施例仅为本发明的一部分实施例，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。

负氧离子功能助剂是负氧离子竹纤维生产的先决条件，负氧离子功能助剂的质量决定了竹纤维是否可以满足国家对负氧离子竹纤维的检测测试，尤其是关于辐射计量的监测要求。

本发明提供的负氧离子功能粉末和助剂的制作方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤110：将离子吸附型稀土矿石、富镁纤维状硅酸盐(如海泡石)和含水硅酸镁(如滑石)进行烘焙干燥处理。

具体作法是：将上述三种原料放入烘干炉或烘干机中进行烘焙干燥处理，烘焙温度为60度，烘培时间不低于24小时，使三种原料彻底干燥。

步骤120：利用酸性萃取剂对烘焙干燥后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取，萃取后进行高温烘烤，去除放射性元素，如镭、钍、钾等放射性元素。

具体方法是：采用中强酸性萃取剂(离解常数(Ka≈10))对步骤110得到的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取，所用酸性萃取剂的质量为富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石质量之和的3-5倍，酸的浓度为5-15wt％(Weight percent，质量百分比)，萃取时间不低于5小时，使得富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石在溶液中分散成为颗粒状，待其他杂质沉淀后，再将纯净的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石取出，进行高温烘烤，温度不低于180度，烘烤时间不少于24小时，使其成为灰白色。

通过上述萃取处理，可使镭、钍、钾等放射性元素的去除率达到80％以上。

步骤130：将非晶形的二氧化硅加温，降低二氧化硅中可溶性硅酸的含量。

具体作法是：将非晶形二氧化硅加温，例如加温到300度或350度，此时的二氧化硅具有PH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强等优点，同时对α射线的放射性射线具有良好的综合性，增加其半衰期45％。

步骤140：将烘焙干燥后的含水硅酸镁、去除放射性元素后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石以及二氧化硅，粉碎并混合均匀，得到负氧离子功能粉末。负氧离子功能粉末的粒度不低于1500目。

其中，优选的实施例中，含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅的重量份数比为3:(3-6):(4-8):(1-2.5)。

以下为典型的具体实施例：

具体实施例1。

水硅酸镁，3；

富镁纤维状硅酸盐，5.5；

离子吸附型稀土矿石，4；

二氧化硅，2.5。

具体实施例2。

水硅酸镁，3；

富镁纤维状硅酸盐，3；

离子吸附型稀土矿石，8；

二氧化硅，1。

具体实施例3。

水硅酸镁，3；

富镁纤维状硅酸盐，3.5；

离子吸附型稀土矿石，7；

二氧化硅，1.5。

具体实施例4。

水硅酸镁，3；

富镁纤维状硅酸盐，4；

离子吸附型稀土矿石，6；

二氧化硅，2。

具体实施例5。

水硅酸镁，3；

富镁纤维状硅酸盐，6；

离子吸附型稀土矿石，5；

二氧化硅，1。

优选地，步骤150：将负氧离子功能粉末、中性水溶性助剂与树脂混合、搅拌，使三者充分混合成为白色胶状物，获得负氧离子功能助剂。

该步骤中，搅拌时间不低于1小时，搅拌速率800转/分钟，静止24小时没有沉淀物为合格。

负氧离子功能粉末、中性水溶性助剂和树脂三者的重份数比为(3-5)：(20-30)：(80-92)。

以下为典型的具体实施例：

具体实施例1。

负氧离子功能粉末，5；

中性水溶性助剂，30；

树脂，80。

具体实施例2。

负氧离子功能粉末，5；

中性水溶性助剂，30；

树脂，80。

具体实施例3。

负氧离子功能粉末，4；

中性水溶性助剂，26；

树脂，85。

具体实施例4。

负氧离子功能粉末，4；

中性水溶性助剂，28；

树脂，83。

具体实施例5。

负氧离子功能粉末，3；

中性水溶性助剂，20；

树脂，92。

具体实施例6。

负氧离子功能粉末，5；

中性水溶性助剂，22；

树脂，88。

在上述方案中，离子吸附型稀土矿石又称风化壳残余型稀土矿，是含稀土花岗岩或火山岩经多年风化形成黏土矿物，解离出的稀土离子以水合离子或羟基水合离子吸附在黏土矿物上。矿石多在丘陵地带，为松散的沙黏土，颜色有白色、灰色、红色、黄色。密度为2.0～2.5g/cm³。在矿石中的稀土元素80％～90％呈离子状态吸附在高岭土、埃洛石和水云母等粘土矿物上；吸附在粘土矿物上的稀土阳离子不溶于水或乙醇，但在强电解质溶液中能发生离子交换并进入溶液和具有可逆反应。主要分布在我国江西、广东、湖南、广西、福建等地。

离子吸附型稀土矿石含有稀土元素，稀土元素由于自身具有较高的能量，在与空气接触时，可以诱发空气负离子。另外，稀土中的复合盐也具有将空气中的分子电离的功能，从而增加空气中负离子的浓度。然而，稀土元素同时也具有较强的放射性，会对人体造成一定的伤害。因此，现有技术中的负氧离子发生源都是将电气石、托玛琳石等加入少量的稀土进行复合改性，但是，放射性辐射超标的问题始终无法有效地解决。

本申请中，通过采用中强酸性萃取剂对离子吸附型稀土矿石进行萃取，使射性元素的去除率达到80％以上，因而，本申请方案，可以直接利用稀土诱生负氧离子，无须再使用电气石、托玛琳石等其他原料，减少了原料的选型和用量，简化了生产工艺，降低了成本。

本发明还提供了一种诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤210：制备负氧离子功能助剂稀释原液。

具体操作方式为：所述稀释原液中各组分的质量比例为：

步骤150制得的负氧离子功能助剂：3～6；

中性分散剂：1.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：5.5；

纯净水：100；

将溶液中各组分搅拌3小时以上使其融合。

步骤220：采用物理、化学相结合的方法制取天然竹纤维，并将将煮炼竹片、蒸煮竹丝和梳理纤维三个环节制备的半成品放入所述稀释原液中浸泡，烘干挤水。

具体的操作如下：

根据竹节尺寸截断原竹，去掉竹节后将原竹剖成竹片；

将竹片放入沸水中煮炼，煮炼完成后将半成品竹片在步骤210制备的稀释原液中浸泡15分钟，在温度为25度，相对湿度不低于75hr的环境中挤水烘干；

将竹片取出压碎，锤成细丝；

将竹丝放入压力锅中蒸煮，去除部分果胶、半纤维素和木质素；将蒸煮后的半成品竹丝放入步骤210制备的稀释原液中浸泡15分钟，在温度为25度，相对湿度不低于75hr的环境中挤水烘干；

将竹丝浸入含有生物酶的溶液中处理，让生物酶进一步分解竹丝中的木质素、半纤维素、果胶，在分解的同时在处理液中加入可以分解纤维素的酶，以获得更细的竹原纤维；

把酶分解后的竹纤维清洗、漂白、上油、柔软、开松梳理，获得纺织用的竹原纤维，将竹原纤维放入步骤210制备的稀释原液中浸泡15分钟，在温度为25度，相对湿度不低于75hr的环境中挤水烘干。

本发明还提供了第二种诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤310：采用湿法纺丝工艺制备注浆纤维。

将原竹竹片加工过程浆粕，浆粕通过喷丝孔形成细流进入凝固浴，细流凝固成丝条，形成竹浆纺丝。

步骤320：在定型工艺中，将竹浆纺丝投入负氧离子定型溶液中二次浸泡。

负氧离子定型溶液的各组分质量比例为：

步骤150制得的负氧离子功能助剂：7.5；

水溶性树脂原：15；

分散剂：3.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：7；

中性定型浆液：100。

定型工艺的具体操作如下：

将待定型的竹浆纺丝上机，上机后先将竹浆纺丝在清水浸跑池中滚动浸泡，待竹浆纺丝充分浸泡后，进行蒸汽烘干。设定烘干温度为150度，烘干时间为30秒，使烘干后的竹浆纺丝具有50％的湿度。

将竹浆纺丝二次上机，将浸泡池中的清水换成步骤310中制备的负氧离子定型溶液，对竹浆纺丝进行二次浸泡，浸泡完毕后压水，然后进行二次蒸汽烘干，设定烘干温度为250度，烘干时间为1分钟。

现有的诱生负氧离子的材料或面料生产工艺，通常都是将负氧离子功能粉末直接添加使用，这样的使用方式，负氧离子功能粉末的浸润性和附着性较低，因此，生产出的产品，负氧离子的诱生量也较低。

本申请方案中，首先将负氧离子功能粉末、中性水溶性助剂与树脂混合、搅拌，使三者充分混合成为白色胶状物，获得负氧离子功能助剂。然后在后续的生产工艺中，使用负氧离子功能助剂，而不是直接使用负氧离子功能粉末，由于经过了与中性水溶性助剂和树脂和混合处理，负氧离子功能助剂的粘度增加，负氧离子功能粉末的分散性和悬浮性更好，因此在产品上的浸润性和附着性大大提高，从而大大提高了负氧离子的诱生量和使用寿命。

另外，现有技术中所使用的二氧化硅，通常是未经处理的非晶化二氧化硅，这种二氧化硅原料，无论是沉降法制备获得，还是气相法制备获得，其产品都会呈弱酸性，含有少量的可溶性硅酸。这样，制备获得的负氧离子功能粉末，在添加到溶液中后，会使溶液呈弱酸性，而无论是材料生产工艺还是面料生产工艺，弱酸性都会对产品质量产生一定的影响，并且会降低材料成品的电离作用，减少负氧离子的诱生量。

而本申请方案，对于原料二氧化硅首先进行了加温处理，降低了二氧化硅中可溶性硅酸的含量，保证助剂呈中性，从而提高了负氧离子功能助剂的质量，保证了产品可以稳定地源源不断地向空间电离诱生负氧离子。

本发明提供的诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，具有以下突出的优点：

(1)以硅酸镁、富镁硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅为主要原料，原料成本低，负氧离子的诱生量大，辐射计量低。

(2)制作工艺简单，简化了原料种类，降低了生产成本。

(3)采用本发明方法生产出的负氧离子竹纤维，可以源源不断地向空间电离诱生负氧离子，诱生量为1200-2500个/cm³，可改善人们的生活空间，净化空气和环境。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种负氧离子功能粉末的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将非晶形的二氧化硅加温，降低其中的可溶性硅酸含量；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅的重量份数比为3：(3-6):(4-8):(1-2.5)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含水硅酸镁、富镁纤维状硅酸盐、离子吸附型稀土矿石和二氧化硅的重量份数比为3：6：5：1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述负氧离子功能粉末与中性水溶性助剂和树脂混合、搅拌，使三者充分混合成为白色胶状物，获得负氧离子功能助剂，三者的重量份数比为(3-5)：(20-30)：(80-92)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，晶体状的二氧化硅中，可溶性硅酸含量为30％以下。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用酸性萃取剂对烘焙干燥后的富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石进行萃取时，所用酸性萃取剂的质量为富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石质量之和的3-5倍，且酸性萃取剂的浓度为5-15wt％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，萃取后，富镁纤维状硅酸盐和离子吸附型稀土矿石中的放射性元素的去除率在80％以上。

8.一种诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

如权利要求4所述的方法制得的负氧离子功能助剂：3～6；

中性分散剂：1.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：5.5；

纯净水：100；

将溶液中各组分搅拌3小时以上使其融合；

9.一种诱生负氧离子的竹纤维的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

如权利要求4所述的方法制得的负氧离子功能助剂：7.5；

水溶性树脂原：15；

分散剂：3.5；

中性附着剂：5；

中性固化剂：7；

中性定型浆液：100。