CN111809391A - 一种抗氧化的纳米银纺织纱线及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织品技术领域，具体涉及一种抗氧化的纳米银纺织纱线及其制备方法和应用。本发明提供的纳米银纺织纱线，通过在纳米银表面添加钝化剂，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子，可用于制备成各种颜色鲜艳的布料，提高布料的抗氧化性，在纱线和布料的表面形成一层屏蔽和吸引紫外线的膜，而大大增强纳米银纱线布料的整体抗氧化性。本发明提供的抗氧化的纳米银纺织纱线，具有极强的抗氧化性，可以提高布料强度，提高布料日晒牢度和皂洗色牢度，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于纺织品技术领域，具体涉及一种抗氧化的纳米银纺织纱线及其制备方法和应用。
背景技术
纱线是一种纺织品，用各种纺织纤维加工成一定细度的产品，用于织布、制绳、制线、针织和刺绣等，分为短纤维纱，连续长丝等。毛纱及毛线一般用于纺织羊毛衫、毛裤、毛背心、围巾、帽子及手套和编织各种春秋季节服饰用品，除保暖外还有装饰作用。随着人们对美的要求越来越高，越来越多的纺织品出现。
纳米银粉与普通银粉相比，具有纳米材料所特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因此使它在机械、电磁、热、光、化学等领域具有广阔的应用前景。如将纳米银粉用作导电银浆，在化纤织物中添加纳米银，可改变其导电性能，并使化纤织物有很强的杀菌能力。由此可知，纳米银可以用于制备布料。
纳米银布料中的纳米银通过接触反应和光催化反应而达到抗菌的目的，但是因为纳米级银的高活性，纳米银不断释放银离子，与空气中的氧气发生反应，或激活水中的氧，并与之反应，而生成氧化银，而发生变色，导致产业化只可生产深暗色布料。另外纳米银的强氧化性也会对布料本身及其附着的染料结构进行破坏，而使布料发生变色及严重脱色。所以研究和控制纳米银布料变色具有非常迫切的需要，这样既可以生产深色布料，也可以生产浅色布料，不受变色限制。而日本及国内相关公司采用玻璃粉或磷酸锆作为银载体虽然解决银氧化色变问题，但只能用于化纤熔融加入，或通过粘合剂粘合到布料表面，耐洗性很差，且抗菌效果相对较差。
基于此，中国专利CN1183285C公开了一种防集聚广谱抗菌纳米银纱线的产业化制作方法，所述制作方法包括药剂配制、对纱线喷药剂、在反应釜中连续加入分散剂并进行反应，然后经清洗、离心脱水、干燥等完成，该方法虽然提高了纳米银纱线的广谱抗菌性，且无毒性、无刺激性，然而，该方法制得的纱线仍然存在耐洗性差、严重脱色、银被氧化等缺点。
综上所述，现有技术中普遍存在耐洗性差，抗菌效果不佳，容易脱色，纳米银容易氧化等问题。
发明内容
针对现有技术普遍存在的缺陷，本发明提供了一种抗氧化的纳米银纺织纱线及其制备方法和应用。本发明提供的抗氧化的纳米银纺织纱线，具有极强的抗氧化性，可以提高布料强度，提高布料日晒牢度和皂洗色牢度，应用前景广泛。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种抗氧化的纳米银纺织纱线，在纱线的纤维上及纤维之间均附着有纳米银，通过对纱线表面的纳米银进行钝化处理，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子实现的。
优选地，所述纳米银为金属银，粒径为0～100nm，在纱线上的附着量为100～2500μg/Kg。
优选地，所述每公斤纤维中银离子的释放速率为0.5～5μg/h。
本发明还提供了所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，包括如下步骤：
S1、将纱线置于超纯水中，加热至75～85℃，处理2～3min，然后倒掉水，重复1～2次，然后用微波烘干，置于纱架上整齐排列，得排列好的纱线；
S2、将步骤S1所得排列好的纱线置于整理液中处理20～30min，置纱线完全被整理液浸透，经热风烘燥5～8min，得烘燥后的纱线；
S3、将步骤S2所得经烘燥后的纱线置于轴辊上，分成单根并落下，每根纱线上均匀浸渍钝化剂，然后自然风干，即得。
优选地，上述步骤S1、S2及S3的操作过程均在通风条件下进行。
优选地，步骤S1所述纱线采用天然竹纤维制成，可购自山东欣程纺织有限公司。
优选地，步骤S2所述整理液按100公斤纱线计算，包含如下成分及其重量份数：摩尔浓度为0.1-0.5mol/L的硝酸银溶液20～30L，L-抗坏血酸0.5～2公斤，竹板阿魏精油0.05～0.2L，柠檬精油0.1～0.3L，红车轴提取物0.1～0.2L，芸芝提取物0.05～0.1L，石榴皮提取物0.1～0.2L，加水至500L。
优选地，步骤S2所述热风干燥或微波干燥的条件是在100～150℃，其中热风干燥的风速为8～10m/s。
优选地，步骤S3所述钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比1～2：5～9：15～18组成。
本发明还提供了一种所述抗氧化的纳米银纺织纱线在制备不同颜色布料中的应用。
本发明中，直接采用金属银作为纳米银，且粒径为50-100nm，在纱线上均匀附着，将纱线置于整理液中浸泡时，加入的L-抗坏血酸，即维生素C，可以还原银离子为银单质，也可以防止金属银被氧化，而添加的两种精油不仅可以提高纳米银纱线的杀菌作用，还在一定程度上提高了纳米银的分散效果。而红车轴提取物、芸芝提取物及石榴皮提取物的加入，大大提高了纳米银纱线的杀菌功能。
本发明加入的钝化剂中，十二硫醇中的S键与纳米银纱线中的表面附着的银原子形成极强的配位键，但是由于其分散性差，应用范围不广，而聚丙烯酸及羧甲基纤维素的大量加入，明显改善了其分散性差的缺陷，三者混合组成钝化剂，与银元素之间形成配位键，最终形成一层屏蔽和吸引紫外线的膜，大大增强纳米银纱线抗氧化性。
实验结果表明，本发明制成的纳米银纱线由二次整理前的不合格成为一等品以上产品，通过二次抗氧化整理，纤维布的强力提高了30％，日晒牢度由1-2级变为3-4级，皂洗牢度由1-2级变为4-5级，可以制作各作浅鲜色纱线布料；制成的布料可有效抗抑650多种抗菌、抗感染，防止褥疮的产生，防臭效果明显；纳米银与纤维布结合牢固，耐洗性好，水洗100次，抗抑菌率仍达到99％以上，水洗后纱线和布料的抗氧化性下降不到5％，日晒牢度达到3-4级。
与现有技术相比，本发明的区别技术特征为：
(1)本发明提供的抗氧化的纳米银纺织纱线，可有效抗抑650多种细菌，具有广谱抗菌功效，制成产品还可以防止细菌感染，防止褥疮的产生；
(2)本发明提供的抗氧化的纳米银纺织纱线，加入了钝化剂，与银原子形成配位键，进而形成一层屏蔽和吸引紫外线的膜，大大增强纳米银纱线抗氧化性；
(3)本发明提供的抗氧化的纳米银纺织纱线，纳米银与纤维布结合牢固，耐洗性好，日晒牢度高，不易脱色，可以用于制成各种浅鲜色的纱线布料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解释，但是应当注意的是，以下实施例仅用以解释本发明，而不能用来限制本发明，所有与本发明相同或相近的技术方案均在本发明的保护范围之内。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料为市售商品。
所述L-抗坏血酸可购自南京松冠生物科技有限公司；所述竹板阿魏精油可购自上海颇黎贸易有限公司；所述柠檬精油可购自吉安市万亿香料油有限公司；所述红车轴提取物、芸芝提取物、石榴皮提取物可购自三原龙生生物技术有限责任公司。
实施例1一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线，在纱线的纤维上及纤维之间均附着有纳米银，通过对纱线表面的纳米银进行钝化处理，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子实现的；所述纳米银为金属银，粒径为50-100nm范围内，在纱线上的附着量为432μg/Kg；所述每公斤纤维中银离子的释放速率约为5μg/h。
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程均在通风条件下进行，包括如下步骤：
S1、将纱线置于超纯水中，加热至75℃，处理2min，然后倒掉水，重复1次，然后用微波烘干，置于纱架上整齐排列，得排列好的纱线；所述纱线采用天然竹纤维制成，可购自山东欣程纺织有限公司；
S2、将步骤S1所得排列好的纱线置于整理液中处理20min，置纱线完全被整理液浸透，于130℃，风速为8m/s的速度经热风或微波烘燥5min，得烘燥后的纱线；所述整理液按100公斤纱线计算，包含如下成分及其重量份数：摩尔浓度为0.10mol/L的硝酸银溶液20L，L-抗坏血酸0.5公斤，竹板阿魏精油0.1L，柠檬精油0.15L，红车轴提取物0.1L，芸芝提取物0.05L，石榴皮提取物0.12L，加水至500L。
S3、将步骤S2所得经烘燥后的纱线置于轴辊上，分成单根并落下，每根纱线上均匀涂抹钝化剂，然后自然风干，即得；所述钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比1：5：15组成。
实施例2一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线，在纱线的纤维上及纤维之间均附着有纳米银，通过对纱线表面的纳米银进行钝化处理，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子实现的；所述纳米银为金属银，粒径为25-80nm，在纱线上的附着量为648μg/Kg；所述银离子的释放速率为10μg/h。
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程均在通风条件下进行，包括如下步骤：
S1、将纱线置于超纯水中，加热至85℃，处理3min，然后倒掉水，重复1次，然后用微波烘干，置于纱架上整齐排列，得排列好的纱线；所述纱线采用天然竹纤维制成，可购自山东欣程纺织有限公司；
S2、将步骤S1所得排列好的纱线置于整理液中处理30min，置纱线完全被整理液浸透，于120℃，风速8m/s的条件下，经热风烘燥8min，得烘燥后的纱线；所述整理液按100公斤纱线计算，包含如下成分及其重量份数：摩尔浓度为0.10mol/L的硝酸银溶液30L，L-抗坏血酸2公斤，竹板阿魏精油0.2L，柠檬精油0.3L，红车轴提取物0.2L，芸芝提取物0.1L，石榴皮提取物0.12L，加水至500L；
S3、将步骤S2所得经烘燥后的纱线置于轴辊上，分成单根并落下，每根纱线上均匀涂抹钝化剂，然后自然风干，即得；所述钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比2：9：18组成。
实施例3一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线，在纱线的纤维上及纤维之间均附着有纳米银，通过对纱线表面的纳米银进行钝化处理，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子实现的；所述纳米银为金属银，粒径为50-100nm，在纱线上的附着量为540μg/Kg；所述银离子的释放速率为7.5μg/h。
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程均在通风条件下进行，包括如下步骤：
S1、将纱线置于超纯水中，加热至80℃，处理2.5min，然后倒掉水，重复2次，然后用微波烘干，置于纱架上整齐排列，得排列好的纱线；所述纱线采用天然竹纤维制成，可购自山东欣程纺织有限公司；
S2、将步骤S1所得排列好的纱线置于整理液中处理25min，置纱线完全被整理液浸透，于110℃，风速9m/s的条件下，经热风烘燥7min，得烘燥后的纱线；所述整理液按100公斤纱线计算，包含如下成分及其重量份数：摩尔浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液25L，L-抗坏血酸1.5公斤，，竹板阿魏精油0.1L，柠檬精油0.15L，红车轴提取物0.16L，芸芝提取物0.08L，石榴皮提取物0.12L，加水至500L；
S3、将步骤S2所得经烘燥后的纱线置于轴辊上，分成单根并落下，每根纱线上均匀涂抹钝化剂，然后自然风干，即得；所述钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比1：7：16组成。
对比例1一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程与实施例3相似；
与实施例3的区别在于，对比例1中的整理液中不包含竹板阿魏精油、柠檬精油。
对比例2一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程与实施例3相似；
与实施例3的区别在于，对比例2中的整理液中不包含红车轴提取物、芸芝提取物、石榴皮提取物。
对比例3一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程与实施例3相似；
与实施例3的区别在于，对比例3中的钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比1：7：16组成。
对比例4一种抗氧化的纳米银纺织纱线
所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备过程与实施例3相似；
与实施例3的区别在于，对比例4中不包含钝化剂。
试验例性能测定
1.试验样品：分别采用实施例1-3及对比例1-4所得纱线制成的布料；采用从山东欣程纺织有限公司购买的天然竹纤维纱线制成的布料作为对照组。
2.试验方法：①分别按照GB/T 8429-1998(等效)ISO 105-B031994标准及GB/T3921-2008标准测定布料日晒牢度、皂洗色牢度；按照ASTM D5587-2008纺织品撕破强力测定；
②抗菌性能测试：参照国际标准ISO 20743-2007《抗菌整理纺织品的抗菌性能测定》方法测定试验样品的抗菌性能，测试菌种包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等700种菌株。
③抗氧化性测试：水洗前测定布料的抗氧化性能，将布料置于水中搓洗，共100次，然后取少量布料，作为试验样品，检测其抗氧化性及抗菌性能。
抗氧化性＝被氧化的布料大小/总试验布料的大小×100％
3.试验结果：日晒牢度、皂洗色牢度及强力测试结果见表1；抑菌效果及水洗后抗氧化性及抗菌性能测试结果见表2。
表1日晒牢度、皂洗色牢度及强力测试结果
| 试验样品 | 日晒牢度 | 皂洗色牢度 | 强力测试结果 |
| 实施例1组 | 3级 | 5级 | 横向58N；径向45N |
| 实施例2组 | 4级 | 4级 | 横向56N；径向44N |
| 实施例3组 | 4级 | 5级 | 横向62N；径向51N |
| 对比例1组 | 2级 | 2级 | 横向50N；径向39N |
| 对比例2组 | 2级 | 2级 | 横向51N；径向40N |
| 对比例3组 | 1级 | 1级 | 横向49N；径向38N |
| 对比例4组 | 0级 | 1级 | 横向48N；径向37N |
| 对照组 | 0级 | 1级 | 横向41N；径向34N |
由表1可知，与对照组相比，本发明实施例1-3组制得的布料，日晒牢度由0级提升为3-4级，皂洗牢度由1-2级变为4-5级，纤维布的强力提高了30％以上，尤其是实施例3组，测试结果最佳，故实施例3组为本发明的最佳实施例，而对比例1-4组改变了整理液或钝化剂的成分，导致标准有所降低。
表2抑菌效果及水洗后抗氧化性及抗菌性能测试
由表2可知，本发明实施例1-3组制得的布料，水洗前后抗氧化性及抗菌性变化不大，抗抑菌率仍达到99％以上，水洗后纱线和布料的抗氧化性下降不到5％，而且，水洗后测定日晒牢度，发现仍然与水洗前效果一样，说明本发明日晒牢度极强；而对比例1-2，由于去掉了抗菌成分，导致抗菌性降低，这也从侧面证明了本发明中各组分之间的相互协同作用。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种抗氧化的纳米银纺织纱线，其特征在于，在纱线的纤维上及纤维之间均附着有纳米银，通过对纱线表面的纳米银进行钝化处理，形成缓慢放出银离子的纳米银粒子实现的。
2.如权利要求1所述抗氧化的纳米银纺织纱线，其特征在于，所述纳米银为金属银，粒径为0～100nm，在纱线上的附着量为100～2500μg/Kg。
3.如权利要求1所述抗氧化的纳米银纺织纱线，其特征在于，所述每公斤纤维中银离子的释放速率为0.5～5μg/h。
4.一种如权利要求1-3任一项所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将纱线置于超纯水中，加热至75～85℃，处理2～3min，然后倒掉水，重复1～2次，然后用微波烘干，置于纱架上整齐排列，得排列好的纱线或以胶管缠绕的筒子纱形式排列；
S2、将步骤S1所得排列好的纱线置于整理液中处理20～30min，置纱线完全被整理液浸透，经热风烘燥5～8min，得烘燥后的纱线；
S3、将步骤S2所得经烘燥后的纱线置于轴辊上，分成单根并落下，每根纱线上均匀分布钝化剂，然后自然风干，即得。
5.如权利要求4所述抗氧化的纳米引纺织纱线的制备方法，其特征在于，上述步骤S1、S2及S3的操作过程均在通风条件下进行。
6.如权利要求4所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，其特征在于，步骤S1所述纱线采用天然棉纤维、粘胶纤维或其混纺等制成，可购自山东欣程纺织有限公司。
7.如权利要求4所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，其特征在于，步骤S2所述整理液按100公斤纱线计算，包含如下成分及其重量份数：摩尔浓度为0.1-0.5mol/L的硝酸银溶液20～30L，L-抗坏血酸0.5～2公斤，竹板阿魏精油0.05～0.2L，柠檬精油0.1～0.3L，红车轴提取物0.1～0.2L，芸芝提取物0.05～0.1L，石榴皮提取物0.1～0.2L，加水至500L。
8.如权利要求4所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，其特征在于，步骤S2所述热风干燥或微波干燥的条件是在100～150℃，其中采用热风干燥时的风速为8～10m/s。
9.如权利要求4所述抗氧化的纳米银纺织纱线的制备方法，其特征在于，步骤S3所述钝化剂由十二硫醇、聚丙烯酸及羧甲基纤维素按重量比1～2：5～9：15～18组成。
10.一种如权利要求1所述抗氧化的纳米银纺织纱线在制备不同颜色布料中的应用。
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