CN111440339B - 一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性pet母粒及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒的制备工艺，包括植物提取物溶解、超声辅助分散、制备纳米微球、制备功能改性剂以及制备功能性母粒步骤；所述植物提取物为茶多酚、柚皮甙或大黄素。所述的超声辅助分散：超声频率为33‑38KHZ，超声分散时间为28‑32min，温度为30‑34℃。所述的制备纳米微球：采用的原料为蒙脱土、沸石粉、气凝胶、多孔纳米TiO₂、多孔纳米SiO₂中的一种或多种。本发明制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒，抑菌效果好、耐水洗效果好、具备天然凉感。

Description

一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒及其制备工艺

技术领域

本发明属于纤维制造技术领域，具体涉及一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒及其制备工艺。

背景技术

涤纶，即PET，是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。涤纶纤维作为纺织工业的重要原料在很大程度上缓解了天然纤维的短缺，其已成为化学纤维中产量最大的合纤品种，广泛应用于衣着、装饰、家用纺织品、产业用纺织品和国防、工业工程等各个方面。涤纶纤维既可纯纺织造，也可以与棉、毛、丝、麻等天然纤维以及其它化学纤维混纺交织，能够加工出花色繁多、易洗易干、免烫等性能理想的仿毛、仿棉、仿丝和仿麻等织物。

近些年，国内外对PET母粒的抗菌性科研逐渐增多， 其主要通过在普通PET母粒中添加少量抗菌剂的方法获得。经检索文献，目前的抗菌剂按结构主要分为单一无机、有机和天然三大系列。无机抗菌剂是以银、铜、锌等金属离子为抗菌剂， 以磷酸盐、膨润土等多孔无机非金属材料为载体制得，具有耐热性强，但其价格昂贵，环保欠缺，产品不耐洗涤，长期使用及触摸含有银、铜、锌等金属离子的产品会对人体的肝脏造 成负面影响。有机抗菌剂包括季胺盐类、咪唑类、吡啶类、有机金属类等，虽然杀菌速度快，抗菌效果显著，但易产生耐药性，热稳定性较差，无法植入聚酯高分子，抗菌持久性短，毒性较大，从而给人们带来新的健康隐患。天然抗菌剂是较为健康绿色的抗菌材料，目前国内外有大量学者和技术人员对此进行研究。

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，为白色不定形粉末，茶多酚的主要成分为：黄烷酮类，花色素类，黄酮醇类和花白素类和酚酸及缩酚酸类6类化合物。易溶于水、乙醇、乙酸乙酯，微溶于油脂。

柚皮甙主要存在于芸香科植物柚(Citrus grandis)果实，葡萄柚 (Citrusparadisi)、橘、橙的果皮和果肉中，淡黄色粉末或类白色粉末，属于黄酮类化合物。1克熔于1000ml水，熔于丙酮、乙醇、热醋酸和热水，不熔于乙醚、乙烷和氯仿。

大黄素，外观粉末疏松、无结块，橙黄色长针状结晶，且均匀一致。

对于采用茶多酚、柚皮甙或大黄素进行PET母粒改性的技术，本领域技术人员研究较少，目前存在诸多技术难题；现有技术存在以下技术缺陷：固载难度大，抗菌率差，抗菌持久性短，易洗脱等多项问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒及其制备工艺，以实现以下发明目的：

提高茶多酚、柚皮甙以及大黄素改性PET母粒的抑菌性能、耐水洗性能、吸水率；提高母粒的纺丝性能。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒的制备工艺，包括植物提取物溶解、超声辅助分散、制备纳米微球、制备功能改性剂以及制备功能性母粒步骤；所述植物提取物为茶多酚、柚皮甙或大黄素。

所述的植物提取物溶解：植物提取物与去离子水混合溶解，浴比1:5-10。所述的超声辅助分散：超声频率为33-38KHZ，超声分散时间为28-32min，温度为30-34℃。

所述的制备纳米微球：采用的原料为蒙脱土、沸石粉、气凝胶、多孔纳米TiO₂、多孔纳米SiO₂中的一种或多种；优选为蒙脱土、沸石粉、多孔纳米TiO₂按照1：0.8：4的质量比例混合。

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa.s；所述沸石粉：密度1.9-2.6 g/cm³，容重1.6 g/cm³，孔隙率58-64%。

所述的制备纳米微球：将原料置于去离子水中，96-98℃条件下热处理10-20min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9600-9800目，得到纳米微球。

所述的制备功能改性剂：将玉石粉与纳米微球、植物提取物超声分散液混合，开启搅拌，转速30-60r/min，搅拌30-120min。

所述玉石粉与纳米微球、植物提取物超声分散液的质量比为0.2：3-4：18-20。

所述制备功能性母粒：依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、功能改性剂按照100:4-6:5-9:5.5-6.5的质量比加入到双螺杆挤出机中，高速混合，挤出造粒。

所述抗氧剂：维生素E与β-胡萝卜素按照1:2-3的质量比混合而成；

所述分散剂：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚与苯甲醇按照7:1-2:0.5-0.9的质量比混合而成。

采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒，抑菌效果好；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率均在95%以上；制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒存储3年，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率依然可以达到93%以上。

2、本发明制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒，耐水洗效果好；水洗50次之后，抑菌率仍然达到94%以上。

3、本发明制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒，吸水效果好；水洗50次后，茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒的吸水率仍然达到15-16%。

4. 本发明制备的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒，具有天然凉感，采用其纺丝制成的产品可降低体感温度1.5-1.7℃。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。

实施例1 一种茶多酚改性PET母粒的制备工艺

包括以下步骤：

（1）植物提取物溶解

在烧杯中加入一定量的去离子水，加入适量茶多酚粉体，搅拌至完全溶解，浴比1:5；得到茶多酚溶液。

所述茶多酚：有效成分含量≥50%，水分≤7%。

（2）超声辅助分散

将茶多酚溶液导入超声分散装置，30℃温度下超声分散28min，超声频率为33KHZ，得到茶多酚超声分散液。

（3）制备纳米微球

将蒙脱土、沸石粉、多孔纳米TiO₂按照1：0.8：4的质量比例混合，并在1200rpm转速下搅拌8min，得到的混合物置于去离子水中，96℃条件下热处理10min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9600目，得到纳米微球。

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa.s；

所述沸石粉：密度1.9-2.6 g/cm³，容重1.6 g/cm³，孔隙率58-64%。

（4）制备含茶多酚的功能改性剂

将玉石粉与纳米微球、茶多酚超声分散液混合，开启搅拌，转速30r/min，搅拌60min，使玉石粉、茶多酚充分进入到多孔材料内部，得到的纳米复合材料即为含茶多酚的功能改性剂。所述玉石粉与纳米微球、茶多酚超声分散液的质量比为0.2：3：18。

所述玉石粉：细度为15000目。

（5）制备功能性母粒

依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、含茶多酚的功能改性剂按照100:4:5:5.5的质量比加入到双螺杆挤出机中，控制熔融温度285℃，熔融共混40min，螺杆转速为238转/min，高速混合，挤出造粒，得到功能性母粒；即为一种茶多酚改性PET母粒。

所述抗氧剂：维生素E与β-胡萝卜素按照1:2的质量比混合而成；

所述分散剂：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚与苯甲醇按照7:1:0.5的质量比混合而成。

本实施例制备的茶多酚改性PET母粒，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.8%，对大肠杆菌的抑菌率为97.2%，对白色念珠菌的抑菌率为95.9%；制备的茶多酚改性PET母粒存储3年，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率依然可以达到93%以上。

本实施例制备的茶多酚改性PET母粒，水洗50次之后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.4%，对大肠杆菌的抑菌率为96.9%，对白色念珠菌的抑菌率为95.6%；水洗50次后，茶多酚改性PET母粒的吸水率为15.5%。

本实施例制备的茶多酚改性PET母粒，具有天然凉感，采用其纺丝制成的产品可降低体感温度1.5℃。

实施例2 一种柚皮甙改性PET母粒的制备工艺

包括以下步骤：

（1）植物提取物溶解

在烧杯中加入一定量的去离子水，加入适量柚皮甙粉体，水浴加热到50-80℃，搅拌至完全溶解，浴比1:7；得到柚皮甙溶液。

所述柚皮甙粉体：有效成分含量≥98%，水分≤5%。

（2）超声辅助分散

将柚皮甙溶液导入超声分散装置，33℃温度下超声分散30min，超声频率为36KHZ，得到柚皮甙超声分散液。

（3）制备纳米微球

将蒙脱土、沸石粉、多孔纳米TiO₂按照1：0.8：4的质量比例混合，并在1400rpm转速下搅拌10min，得到的混合物置于去离子水中，97℃条件下热处理16min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9700目，得到纳米微球。

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa.s；

所述沸石粉：密度1.9-2.6 g/cm³，容重1.6 g/cm³，孔隙率58-64%。

（4）制备含柚皮甙的功能改性剂

将玉石粉与纳米微球、柚皮甙超声分散液混合，开启搅拌，转速50r/min，搅拌90min，使玉石粉与柚皮甙充分进入到多孔材料内部，得到的纳米复合材料即为含柚皮甙的功能改性剂。所述玉石粉与纳米微球、柚皮甙超声分散液的质量比为0.2：3.5：19。所述玉石粉：细度为15000目。

（5）制备功能性母粒

依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、含柚皮甙的功能改性剂按照100:5:7:6的质量比加入到双螺杆挤出机中，控制熔融温度288℃，熔融共混42min，螺杆转速为240转/min，高速混合，挤出造粒，得到功能性母粒；即为一种柚皮甙改性PET母粒。

所述抗氧剂：维生素E与β-胡萝卜素按照1:2.5的质量比混合而成；

所述分散剂：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚与苯甲醇按照7:1.5:0.7的质量比混合而成。

本实施例制备的柚皮甙改性PET母粒，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为98.2%，对大肠杆菌的抑菌率为98.5%，对白色念珠菌的抑菌率为97.4%；制备的柚皮甙改性PET母粒存储3年，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率依然可以达到94%以上。

本实施例制备的柚皮甙改性PET母粒，水洗50次之后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.8%，对大肠杆菌的抑菌率为97.5%，对白色念珠菌的抑菌率为95.8%；水洗50次后，柚皮甙改性PET母粒的吸水率为16%。

本实施例制备的柚皮甙改性PET母粒，具有天然凉感，采用其纺丝制成的产品可降低体感温度1.7℃。

实施例3 一种大黄素改性PET母粒的制备工艺

包括以下步骤：

（1）植物提取物溶解

在烧杯中加入去离子水，然后加入适量NaCO₃，搅拌，溶解之后，加入大黄素粉体，搅拌至完全溶解，浴比1: 10；得到大黄素溶液。

所述大黄素：有效成分含量≥98%，水分≤5%，菌落总数＜99cfu/g，沙门氏菌和大肠杆菌均不得检出，保质期为18个月。

（2）超声辅助分散

将大黄素溶液导入超声分散装置，34℃温度下超声分散32min，超声频率为38KHZ，得到大黄素超声分散液。

（3）制备纳米微球

将蒙脱土、沸石粉、多孔纳米TiO₂按照1：0.8：4的质量比例混合，并在1500rpm转速下搅拌15min，得到的混合物置于去离子水中， 98℃条件下热处理20min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9800目，得到纳米微球。

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa.s；

所述沸石粉：密度1.9-2.6 g/cm³，容重1.6 g/cm³，孔隙率58-64%。

（4）制备含大黄素的功能改性剂

将玉石粉与纳米微球、大黄素超声分散液混合，开启搅拌，转速60r/min，搅拌120min，使玉石粉与大黄素充分进入到多孔材料内部，得到的纳米复合材料即为含大黄素的功能改性剂。所述玉石粉与纳米微球、大黄素超声分散液的质量比为0.2：3.5：20。所述玉石粉：细度为15000目。

（5）制备功能性母粒

依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、含大黄素的功能改性剂按照100: 6: 9: 6.5的质量比加入到双螺杆挤出机中，控制熔融温度290℃，熔融共混44min，螺杆转速为240转/min，高速混合，挤出造粒，得到功能性母粒；即为一种大黄素改性PET母粒。

所述抗氧剂：维生素E与β-胡萝卜素按照1: 3的质量比混合而成；

所述分散剂：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚与苯甲醇按照7: 2: 0.9的质量比混合而成。

本实施例制备的大黄素改性PET母粒，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为97.6%，对大肠杆菌的抑菌率为98.1%，对白色念珠菌的抑菌率为96.2%；制备的大黄素改性PET母粒存储3年，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率依然可以达到94%以上。

本实施例制备的大黄素改性PET母粒，水洗50次之后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为97.1%，对大肠杆菌的抑菌率为97.3%，对白色念珠菌的抑菌率为95.4%；水洗50次后，大黄素改性PET母粒的吸水率为15.5%。

本实施例制备的大黄素改性PET母粒，具有天然凉感，采用其纺丝制成的产品可降低体感温度1.6℃。

对比例

在实施例2的基础上，只改变以下步骤，进行对比例：

制备工艺包括以下步骤：

（1）植物提取物溶解

与实施例2相同。

（2）超声辅助分散

与实施例2相同。

（3）制备纳米微球

将蒙脱土在1400rpm转速下搅拌10min，然后置于去离子水中，97℃条件下热处理16min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9700目，得到纳米微球。

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa.s；

（4）制备含柚皮甙的功能改性剂

与实施例2相同。

（5）制备功能性母粒

依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、含柚皮甙的功能改性剂按照100:5:7:6的质量比加入到双螺杆挤出机中，控制熔融温度288℃，熔融共混42min，螺杆转速为240转/min，高速混合，挤出造粒，得到功能性母粒；即为一种柚皮甙改性PET母粒。

所述抗氧剂为维生素E；

所述分散剂为聚丙烯酰胺。

经检测，对比例制备的柚皮甙改性PET母粒，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为65%，对大肠杆菌的抑菌率为70.2%，对白色念珠菌的抑菌率为42.1%；制备的柚皮甙改性PET母粒存储3年，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率均低于15%。制备的母粒水洗50次之后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为20.2%，对大肠杆菌的抑菌率为23.1%，对白色念珠菌的抑菌率为18.5%。

对比例制备的柚皮甙改性PET母粒，采用其纺丝制成的产品可降低体感温度0.7℃。

除非特殊说明，本发明所述的比例均为质量比例，所述的百分数，均为质量百分数。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种茶多酚、柚皮甙或大黄素改性PET母粒的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括植物提取物溶解、超声辅助分散、制备纳米微球、制备功能改性剂以及制备功能性母粒步骤；所述植物提取物为茶多酚、柚皮甙或大黄素；

所述的植物提取物溶解：植物提取物与去离子水混合溶解，浴比1:5-10；所述的超声辅助分散：超声频率为33-38KHZ，超声分散时间为28-32min，温度为30-34℃；

所述的制备纳米微球：采用的原料为蒙脱土、沸石粉、多孔纳米TiO₂按照1：0.8：4的质量比例混合；

所述蒙脱土：pH值为7，密度为2-2.4g/cm³，表观粘度为24-25 mPa·s；所述沸石粉：密度1.9-2.6 g/cm³，容重1.6g/cm³，孔隙率58-64%；

所述的制备纳米微球：将原料置于去离子水中，96-98℃条件下热处理10-20min，抽滤，保留滤渣；将滤渣干燥至含水量低于10%，然后置于研磨机中研磨至9600-9800目，得到纳米微球；

所述的制备功能改性剂：将玉石粉与纳米微球、植物提取物超声分散液混合，开启搅拌，转速30-60r/min，搅拌30-120min，得到的纳米复合材料即为功能改性剂；

所述玉石粉与纳米微球、植物提取物超声分散液的质量比为0.2：3-4：18-20；

所述制备功能性母粒：依次将PET切片、抗氧剂、分散剂、功能改性剂按照100:4-6:5-9:5.5-6.5的质量比加入到双螺杆挤出机中，高速混合，挤出造粒；

所述抗氧剂：维生素E与β-胡萝卜素按照1:2-3的质量比混合而成；

所述分散剂：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚与苯甲醇按照7:1-2:0.5-0.9的质量比混合而成。