CN110693775A - 一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法，特别是以丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇作为原料制作的棉柔巾。通过以下步骤：(1)丝瓜络的丝光化预处理；(2)丝瓜络的漂白；(3)丝瓜络纤维溶液的制备；(4)棉纤维的丝光化预处理；(5)壳聚糖纤维液的制备；将上述各溶液混合并加入聚乙烯醇充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到的棉柔巾。该棉柔巾制备后，被手撕线分割成若干小块，手撕线两端具有缺口。本发明制备的棉柔巾轻薄柔软，亲肤舒适，还具有超高的吸湿锁水性能，还具有较好的吸油性和吸附重金属离子的性能，同时具有较好的抑菌性，所用材料绿色环保，属于天然可降解材料。

Description

一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法
技术领域
本发明涉及棉柔巾生产制造领域，特别涉及一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法。
背景技术
棉柔巾是一种以棉花为原材料制作的棉巾，具有柔软细腻、吸水性佳、不掉屑等特点，是纸巾、化妆棉、洗脸巾等产品的新环保型替代产品。
但现有的棉柔巾不具有抑菌和吸附效果，且亲油性不佳，对于油性皮肤和伤口护理来说，现有的棉柔巾存在缺陷。
丝瓜络具有较好的吸湿性、散湿性、透气性、热稳定性等，经过处理后，还具有较好的抑菌性。《本草纲目》记载丝瓜药性干寒，可以祛风活血、通络止痛，具有降血脂、预防缺血性心肌损伤和镇痛抗炎的功效，已有利用丝瓜络制作枕头、鞋垫和床垫的案例，但是鲜有见到有人将丝瓜络用于制备棉柔巾。这主要是因为丝瓜络密度大，材质较硬，色素多，杂质多，纤维较粗，柔软感较差、回弹性差，在加工的过程中难以做成无纺布，并且对其打浆制成纸浆也是较为困难。
另外，由于丝瓜络本身结构上呈现多孔形貌，其亲水又亲油的特点，经常被作为吸附材料研究，或者改性成为吸附材料。本发明所要解决的技术问题就是改善丝瓜络所固有的密度大，材质较硬，色素多，杂质多，纤维较粗，柔软感较差、回弹性差，在加工的过程中难以加工的技术问题，同时利用其多孔结构，制备一种具有较好吸油吸水，同时具有一定吸附异味性能的棉柔巾。
壳聚糖具有天然的抑菌、消炎、止血的功效，其能促进伤口的愈合，故壳聚糖纤维通常被制成壳聚糖医用敷料，其也是一种理想的医用敷料。但是普通的壳聚糖纤维制成的医用敷料，其具有疏水性，不能吸收伤口渗液；同时，也不能锁住渗液，以保护周边完好的皮肤不受侵蚀；更不能给伤口提供湿润环境去促进伤口愈合。
发明内容
本发明的主要目的在于通过选择丝瓜纤维和棉纤维为原料，并辅之以壳聚糖和聚乙烯醇，通过对丝瓜络进行处理，使其便于加工，制备出具有抑菌和可降解的棉柔巾，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种抑菌可降解棉柔巾，由丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇混合制备而成，该棉柔巾被手撕线分割成若干小块，手撕线两端具有缺口。如此设置，可根据实际需求，通过撕扯缺口，拉动手撕线，轻易将棉柔巾撕扯成一块块，节省材料。
该棉柔巾的制备方法包括以下步骤：
(1)丝瓜络的丝光化预处理，取干燥的丝瓜，去皮，去仔，保留丝瓜的纤维部分，将丝瓜络放入高压罐中，加碱液和溶剂，进行蒸煮，升温150℃～170℃，蒸煮20～30分钟，这是因为丝瓜络和其他天然纤维素原料一样，丝瓜络的主要化学成分有纤维素、半纤维素、果胶、木质素、灰分、脂蜡质等，并且丝瓜络纤维中的纤维素含量低于亚麻、黄麻，半纤维素和木质素的含量相对较高，导致丝瓜络纤维硬挺粗糙。高温蒸煮可以使丝瓜络充分软化，纤维结构膨胀，去除包覆在丝瓜络纤维表面的胶质、蜡质等憎水性组分，同时去除木质素和半纤维素；
进一步的，在蒸煮过程中，所用的碱液为氢氧化钠，氢氧化钙，氢氧化钾，碳酸钠中的一种或多种，所用的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种。
进一步的，在蒸煮过程中，所用碱液的浓度为8％～12％，所用的溶剂的质量：碱液的质量为5～6:1。
进一步的，在蒸煮过程中还加入亚硫酸钠。
在蒸煮的过程中，通过高温高压，以及在碱液的作用下，能够快速的去除丝瓜络中的木质素。在蒸煮过程中引入有机溶剂，主要是利用有机溶剂的极性，能够最大程度的使丝瓜络膨胀，提高木质素的溶解速率和效果，同时，通过蒸煮后的丝瓜络纤维上的孔洞结构增多，有利于提高丝瓜络的柔软性以及对不愉快气体、油和重金属的吸附性能。
(2)丝瓜络的漂白，将丝瓜络蒸煮后，向步骤(1)得到的所述的丝瓜络纤维中加入质量分数5％的乙二胺四乙酸，用酸调节pH至4～7，放置在75℃恒温水浴锅中进行螯合，螯合时间为50min，使用酸性溶液调节溶液中的pH值到8，之后加入双氧水，对丝瓜络进行漂白，双氧水用量为待漂白丝瓜络纤维质量的0.5％～1.5％，漂白温度为70℃～90℃，漂白时间为20min～40min；
使用双氧水能够快速的去除丝瓜络中的色素，同时还能够去除残留的木质素，使制备的丝瓜络更加柔然，白度提高。
(3)制备丝瓜络纤维溶液，将漂白后的丝瓜络取出，水洗，烘干，使用粉碎机对丝瓜络进行打碎，使之成为丝瓜络纤维，丝瓜络纤维的平均长度不大于5mm，称取丝瓜络纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(4)制备棉纤维溶液，使用粉碎机对棉纤维进行打碎，称取棉纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(5)制备壳聚糖溶液，将壳聚糖原料溶于醋酸溶液中，搅拌至完全溶解，脱泡、过滤，在氢氧化钠溶液的乙醇凝固浴中固化成型，其中氢氧化钠溶液：乙醇的重量比为0.5～3；将固化成型后的壳聚糖纤维送入含有酸的乙醇中和改性浴中，得到浓度为10％的浆料；如此处理，这是因为，在壳聚糖纺丝浆液刚刚固化后，分子取向前对其进行适当的酸处理，在中和同时，乙醇中的氢离子很容易快速的与未取向的壳聚糖分子链上的氨基相互吸引，形成一个离子态的亲水基团；
(6)将步骤(3)、(4)和(5)制备的丝瓜络纤维溶液、棉纤维溶液和壳聚糖溶液混合在一起并加入聚乙烯醇，所述丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为40％：45％：5％：10％，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到棉柔巾。
(7)将步骤6中制备的棉柔巾用压线刀进行压线处理，分割成一块块棉柔巾，然后用裁纸刀切边，裁出缺口。
进一步的，棉柔巾的密度设计在120g/m2以下，烘干温度为70℃～90℃，烘干时间为30min～40min。
进一步的，步骤(6)中所述针刺深度为3mm～4mm，针刺密度200孔/m 2～500孔/m 2，所述棉柔巾的克重为180g/m2～300g/m2。
进一步的，所述棉柔巾采用热轧机进行热轧加固，热轧机的花辊的轧点率为10％～20％。
热轧加固可使棉柔巾中部分纤维熔融而产生粘结，提高强度。通过打孔或压花工艺，在压力的作用，棉柔巾表面形成具有一定纹路的花纹，可以掩盖棉柔巾表面原来的缺陷，而且可以改善外观及进行美化，提高使用价值。有很好的柔软性、透气性和弹性，且具有良好的热封性，自然环境下可完全降解。热轧加固过程中，不使用任何化学试剂，生产无三废，无噪音，无需蒸发粘合剂的水，生产速度高，能耗低。
轧点率过高，降低了棉柔巾的吸水性和透气性，轧点率太低，棉柔巾容易起毛。本发明通过选择轧点率为10％～20％的花辊，所得到的棉柔巾在保证了不起毛的前提下，具有非常优异的吸水性和透气性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
a)本发明通过多次试验，改善了丝瓜络所固有的密度大，材质较硬，色素多，杂质多，纤维较粗，柔软感较差、回弹性差，在加工的过程中难以加工的技术问题。
b)利用丝瓜纤维多孔结构，成功的将丝瓜纤维加入到棉纤维中，并添加壳聚糖和聚乙烯醇，得到了一种复合型棉柔巾，不仅具有吸水吸油和吸附重金属离子等功效，还具有较好的抑菌功效。
c)本发明制备的棉柔巾可100％完全降解，且具有高吸水性、不起毛、柔软蓬松、摩擦手感好等优点。
d)本发明制备的棉柔巾中还含有壳聚糖和聚乙烯醇，可作为交联剂连接各组分，保证材料的均匀性和机械性能，制备的材料对皮肤无毒无刺激。
e)本发明的棉柔巾被设计成一块块连接到一起，方便撕扯，可根据实际情况取用，节省材料。
附图说明
图1是本发明的结构组成图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种抑菌可降解棉柔巾的具体实施例，由丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇混合制备而成，该棉柔巾被手撕线分割成若干小块，手撕线两端具有缺口。本实施的棉柔巾被分成四块，缺口为倒三角形。
本实施例的棉柔巾的制备方法包括以下步骤：
(1)丝瓜络的丝光化预处理
取干燥的丝瓜，去皮，去仔，保留丝瓜的纤维部分，将丝瓜络放入高压罐中，加碱液和溶剂，这里所用的碱液为氢氧化钠，氢氧化钙，氢氧化钾，碳酸钠中的一种或多种，所用的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种，本实施例优选碱液为氢氧化钠，溶剂为乙醇，进一步的，所用碱液的浓度为8％～12％，所用的溶剂的质量：碱液的质量为5～6:1，本实施例优选碱液的浓度为9.5％，所用的溶剂的质量：碱液的质量为5:1，
这是因为，试验研究发现：随着氢氧化钠浓度的增大，丝瓜络纤维溶液中的总纤维素含量先增大在NaOH浓度为9.5％时达到最大值，而后随着氢氧化钠浓度的增大总纤维素的含量减少，这说明丝瓜络的最佳蒸煮氢氧化钠浓度为9.5％。丝瓜络进行蒸煮，升温150℃～170℃，蒸煮20分钟～30分钟，这是因为丝瓜络和其他天然纤维素原料一样，丝瓜络的主要化学成分有纤维素、半纤维素、果胶、木质素、灰分、脂蜡质等，并且丝瓜络纤维中的纤维素含量低于亚麻、黄麻，半纤维素和木质素的含量相对较高，导致丝瓜络纤维硬挺粗糙。高温蒸煮可以使丝瓜络充分软化，纤维结构膨胀，去除包覆在丝瓜络纤维表面的胶质、蜡质等憎水性组分，同时去除木质素和半纤维素；
试验表明：蒸煮温度为170℃时，溶液中总纤维素含量最高，150℃稍微次之，而180℃和140℃时，均小了很多，这可能是由于较高的温度在破坏木素的同时也较多的破坏了纤维素。而较低的温度不利于去除丝瓜络表面的杂质。
进一步的，在蒸煮过程中还加入亚硫酸钠。
在蒸煮的过程中，通过高温高压，以及在碱液的作用下，能够快速的去除丝瓜络中的木质素。在蒸煮过程中引入有机溶剂，主要是利用有机溶剂的极性，能够最大程度的使丝瓜络膨胀，提高木质素的溶解速率和效果，同时，通过蒸煮后的丝瓜络纤维上的孔洞结构增多，有利于提高丝瓜络的柔软性以及对不愉快气体、油和重金属的吸附性能。
(2)丝瓜络的漂白，将丝瓜络蒸煮后，向步骤(1)得到的所述的丝瓜络纤维中加入质量分数5％的乙二胺四乙酸，用酸调节pH至4～7，放置在75℃恒温水浴锅中进行螯合，螯合时间为50min，使用酸性溶液调节溶液中的pH值到8，之后加入双氧水，对丝瓜络进行漂白，双氧水用量为待漂白丝瓜络纤维质量的0.5％～1.5％，漂白温度为70℃～90℃，漂白时间为20min～40min；
使用双氧水能够快速的去除丝瓜络中的色素，同时还能够去除残留的木质素，使制备的丝瓜络更加柔然，白度提高。漂白与PH值、双氧水浓度、漂白温度以及漂白时间等因素相关，本实施例采用正交试验的方式确定最优值，经过正交试验，丝瓜络漂白的最优参数设置为，pH为7，双氧水用量1.5％，漂白温度为75℃，漂白时间为28min。
(3)制备丝瓜络纤维溶液，将漂白后的丝瓜络取出，水洗，烘干，使用粉碎机对丝瓜络进行打碎，使之成为丝瓜络纤维，丝瓜络纤维的平均长度不大于5mm，称取丝瓜络纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(4)制备棉纤维溶液，使用粉碎机对棉纤维进行打碎，称取棉纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(5)制备壳聚糖溶液，将壳聚糖原料溶于醋酸溶液中，搅拌至完全溶解，脱泡、过滤，在氢氧化钠溶液的乙醇凝固浴中固化成型，其中氢氧化钠溶液：乙醇的重量比为0.5～3；将固化成型后的壳聚糖纤维送入含有酸的乙醇中和改性浴中，得到浓度为10％的浆料；
(6)将步骤(3)、(4)和(5)制备的丝瓜络纤维溶液、棉纤维溶液和壳聚糖溶液混合在一起并加入聚乙烯醇，所述丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为40％：45％：5％：10％，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到棉柔巾。
(7)将步骤6中制备的棉柔巾用压线刀进行压线处理，分割成一块块棉柔巾，然后用裁纸刀切边，裁出缺口。
进一步的，棉柔巾的密度设计在120g/m2以下，烘干温度为70℃～90℃，烘干时间为30min～40min。
进一步的，步骤(6)中所述针刺深度为3mm～4mm，针刺密度200孔/m 2～500孔/m 2，所述棉柔巾的克重为180g/m2～300g/m2。
进一步的，所述棉柔巾采用热轧机进行热轧加固，热轧机的花辊的轧点率为10％～20％。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种抑菌可降解棉柔巾，其特征在于：由丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇混合制备而成，该棉柔巾被手撕线分割成若干小块，手撕线两端具有缺口。
2.如权利要求1所述的一种抑菌可降解棉柔巾，其特征在于，由以下步骤制作而成：
(1)丝瓜络的丝光化预处理，取干燥的丝瓜，去皮，去仔，保留丝瓜的纤维部分，将丝瓜络放入高压罐中，加碱液和溶剂，进行蒸煮，升温150℃～170℃，蒸煮20～30分钟，使丝瓜络充分软化，纤维结构膨胀，去除包覆在丝瓜络纤维表面的胶质、蜡质等憎水性组分，同时去除木质素和半纤维素；
(2)丝瓜络的漂白，将丝瓜络蒸煮后，向步骤(1)得到的所述的丝瓜络纤维中加入质量分数5％的乙二胺四乙酸，用酸调节pH至4～7，放置在75℃恒温水浴锅中进行螯合，螯合时间为50min，使用酸性溶液调节溶液中的pH值到8，之后加入双氧水，对丝瓜络进行漂白，双氧水用量为待漂白丝瓜络纤维质量的0.5％～1.5％，漂白温度为70℃～90℃，漂白时间为20min～40min；
(3)制备丝瓜络纤维溶液，将漂白后的丝瓜络取出，水洗，烘干，使用粉碎机对丝瓜络进行打碎，使之成为丝瓜络纤维，丝瓜络纤维的平均长度不大于5mm，称取丝瓜络纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(4)制备棉纤维溶液，使用粉碎机对棉纤维进行打碎，称取棉纤维，将其分散在水中，搅拌均匀，进行浆料解离和浆料浓缩，得到浓度为20％的浆料；
(5)制备壳聚糖溶液，将壳聚糖原料溶于醋酸溶液中，搅拌至完全溶解，脱泡、过滤，在氢氧化钠溶液的乙醇凝固浴中固化成型，其中氢氧化钠溶液：乙醇的重量比为0.5～3；将固化成型后的壳聚糖纤维送入含有酸的乙醇中和改性浴中，得到浓度为10％的浆料；
(6)将步骤(3)、(4)和(5)制备的丝瓜络纤维溶液、棉纤维溶液和壳聚糖溶液混合在一起并加入聚乙烯醇，所述丝瓜络纤维、棉纤维、壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为40％：45％：5％：10％，充分搅拌形成纺丝液，经静电纺丝技术得到棉柔巾；
(7)将步骤6中制备的棉柔巾用压线刀进行压线处理，分割成一块块棉柔巾，然后用裁纸刀切边，裁出缺口。
3.一种如权利要求1或2所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制作方法，其特征在于：步骤(1)中所述碱液的碱为氢氧化钠，氢氧化钙，氢氧化钾，碳酸钠中的一种或多种，所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种。
4.一种如权利要求1或2或3所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制作方法，其特征在于：步骤(1)中所述碱液的浓度为8％～12％，所述溶剂的质量：碱液的质量为5～6:1。
5.一种如权利要求1或2或3或4所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法，其特征在于：步骤(1)中，蒸煮过程中还加入亚硫酸钠。
6.一种如权利要求1或2所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法，其特征在于：棉柔巾的密度设计在120g/m2以下，烘干温度为70℃～90℃，烘干时间为30min～40min。
7.一种如权利要求1或2所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法，其特征在于：步骤(6)中所述针刺深度为3mm～4mm，针刺密度200孔/m2～500孔/m2，所述棉柔巾的克重为180g/m2～300g/m2。
8.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种抑菌可降解棉柔巾及其制备方法，其特征在于：所述棉柔巾采用热轧机进行热轧加固，热轧机的花辊的轧点率为10％～20％。
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