CN112626846A - 粘胶纤维及其制备方法和无纺布及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维领域，公开了粘胶纤维及其制备方法和无纺布及其制备方法与应用，该纤维中含有纤维基质、硫单质和碳量子点；其中，所述碳量子点的粒径为2‑20nm；以所述纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为120‑10000ppm，所述碳量子点的含量为5‑200ppm，余量为所述纤维基质。本发明提供的制备方法不仅能够省去现有工艺的脱硫工序，同时制备得到的粘胶纤维没有刺激性异味、结构松散度高，并且还具有较优异的抗菌性能和驱蚊性能，能够更有利于其在面膜、湿巾等领域的应用。

Description

粘胶纤维及其制备方法和无纺布及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纤维领域，具体涉及一种粘胶纤维、一种制备粘胶纤维的方法及由该方法制备得到的粘胶纤维、由所述粘胶纤维制备得到的无纺布、一种制备无纺布的方法和所述无纺布的应用。
背景技术
纤维是由连续或不连续的细丝组成的物质，可应用于纺织、军事、环保、医药、建筑等众多领域。
纤维分为天然纤维和化学纤维，天然纤维是指自然界存在的可以直接取得的纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。化学纤维是指经过化学处理加工而制成的纤维，可以分为人造纤维(再生纤维)、合成纤维和无机纤维。再生纤维是将天然高聚物制成的浆液高度纯净化后制成的纤维，如：再生纤维素纤维、再生蛋白质纤维、再生淀粉纤维以及再生合成纤维。
粘胶纤维以天然纤维(木纤维、棉短绒)为原料，经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素黄原酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制成，属于再生纤维素纤维，是使用最广的纤维品种之一。
目前，粘胶纤维的制备工艺中包括粘胶的制备、粘胶的纺丝成形和后处理(精炼工序)，在后处理工序中通常包括水洗、干燥和必不可少的脱硫工序，以除去纤维中存在的具有刺激性气味的如硫化氢等硫化物。但是现有的脱硫工序并不能较彻底地去除粘胶纤维的含硫物质，影响粘胶纤维的品质，且得到的粘胶纤维仍然具有较重的刺鼻气味，影响其后续应用。
并且，现有的脱硫工序工艺复杂且成本较高，因此，在制备粘胶纤维过程中，如何能够在省去脱硫工序的同时得到不具有刺鼻气味的特种粘胶纤维，从而使其能够在面膜布、湿巾等卫妆领域被广泛地应用，是目前该领域内亟需解决的一个难题。
另外，现有粘胶纤维的结构松散度较低，结构松散度低会使得纤维的结构均一性差、残留杂质多、可纺性能和成布性能差。因此，如何进一步提高粘胶纤维的结构松散度，从而使得粘胶纤维更有利于在面膜布、湿巾等卫妆领域的应用也是亟需解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新的能够在不进行脱硫工序的前提下获得不具有刺鼻气味，且结构松散度较高的特种粘胶纤维及其制备方法。
针对现有的粘胶纤维存在的异味较大、抗菌性能差的缺陷，采用常规的脱硫工艺，不仅工艺复杂，操作成本高，同时经过脱硫工序后的粘胶纤维仍然具有刺激性气味，无法应用于面膜、湿巾等对气味、抗菌性能等安全性要求较高的领域。而采用常规的除味方式，如采用活性碳、石墨烯等除味剂对粘胶纤维进行处理，处理效果并不十分理想，处理后的粘胶纤维在使用过程中仍然存在刺鼻气味，且抗菌性能较差。
本发明的发明人经过创造性地研究发现，采用具有特定粒径范围的碳量子点溶液对粘胶纤维进行处理，能够在不必经过脱硫工序的条件下，得到刺激性气味小且具有抗菌性能的粘胶纤维。进一步地，经过处理后得到的粘胶纤维还具有驱蚊性能。除此以外，发明人还意外地发现，采用碳量子点溶液对粘胶纤维进行处理，还能够提高粘胶纤维的结构松散度，从而减少了纤维中的杂质残留，提高纤维的可纺性和成布性，基于上述发现，本发明的发明人提供了本发明。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种粘胶纤维，该纤维中含有纤维基质、硫单质和碳量子点；
其中，所述碳量子点的粒径为2-20nm；
以所述纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为120-10000ppm，所述碳量子点的含量为5-200ppm，余量为所述纤维基质。
本发明第二方面提供一种制备粘胶纤维的方法，该方法包括：将纺丝成型后的纤维依次进行至少一次水洗、干燥，得到粘胶纤维；
在至少一次所述水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触；
其中，所述碳量子点溶液中碳量子点的粒径为2-20nm，所述碳量子点溶液的浓度为0.1-15重量
Figure BDA0002780768750000031
在所述接触步骤中，相对于1t以其中含有的纤维基质计的所述纤维，所述碳量子点溶液的用量为0.1-50kg。
本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的粘胶纤维。
本发明第四方面提供由前述第一方面或第三方面所述的粘胶纤维制备得到的无纺布。
本发明第五方面提供一种制备无纺布的方法，该方法包括：将前述第一方面或第三方面所述的粘胶纤维依次进行疏散、铺网、水刺和干燥。
本发明第六方面提供前述第四方面所述的无纺布在卫妆、服装鞋帽、医疗卫生、汽车工业、农业和园艺领域中的应用。
本发明提供的粘胶纤维为无刺鼻气味，具有良好的杀菌消毒功效和驱蚊性能，安全性高的特种功能纤维，并且粘胶纤维的结构松散度高，更有利于制造卫生、洗浴等用品。并且本发明提供的方法能够省去粘胶纤维的传统制备过程中必须含有的脱硫步骤。
本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本文所述
Figure BDA0002780768750000041
表示万分之一。
本发明中，所述粘胶纤维的结构松散度是指粘胶纤维中纤维丝束的松散情况，理想状态下，纤维丝束里的每一根纤维都是分开的，不发生黏连等现象，如此其保暖、柔软、可纺、舒适性等性能最优。所述结构松散度通过单位重量的粘胶纤维样品的体积测试表征得到的，同样重量的粘胶纤维样品，其体积越大说明其结构松散度越好。本发明中，比较两种或两种以上粘胶纤维的结构松散度是利用其单位重量的体积比值或差值，来反映不同粘胶纤维的结构松散度的差异。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种粘胶纤维，该纤维中含有纤维基质、硫单质和碳量子点；
其中，碳量子点的粒径为2-20nm；
以所述纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为120-10000ppm，所述碳量子点的含量为5-200ppm，余量为所述纤维基质。
根据本发明，所述硫单质为元素化合价态为零的硫元素存在状态。所述碳量子点为粒径为2-20nm的碳基纳米材料。
本发明中所述碳量子点的粒径是采用透射电子显微镜(如日本电子JEOL公司，JEM-2100F型号，测试条件为：加速电压20kV)进行测定得到的。测试过程包括：采用悬浮法制样，将碳量子点放入2mL玻璃瓶，用无水乙醇分散，振荡均匀，用滴管将样品滴在直径3mm样品网上，干燥后，放在进样器中，然后插入电镜后进行观察，随机取100个碳量子点颗粒进行粒径统计，得到粒径和各粒径范围的百分占比。
本发明中，所述硫单质的含量可利用化学滴定的方法测定，如参照根据GB/T14463-1993《粘胶短纤维》残硫量的标准残硫方法测定得到。
本发明中，所述碳量子点的含量为采用荧光法测定，具体采用外标荧光法测定碳量子点浓度进而计算出其含量。
优选地，以所述粘胶纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为150-5000ppm，优选为150-2000ppm，更优选为150-300ppm，所述碳量子点的含量为25-100ppm，余量为所述纤维基质。
优选地，以所述碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为50-100重量％，更优选为80-100重量％，由此，更有利于粘胶纤维的异味去除和结构松散度的提高。
本发明中，所述碳量子点可以全部进入所述纤维基质内部分散在所述纤维基质的纤维丝束之间；也可以一部分分散吸附在所述纤维基质外部，剩余部分进入所述纤维基质内部分散在所述纤维基质的纤维丝束之间。
优选地，所述纤维基质选自植物纤维中的至少一种。
优选地，所述植物纤维选自棉纤维、麻纤维、木纤维、竹纤维和大豆纤维中的至少一种。
本发明提供的粘胶纤维异味小、结构松散度高，同时还具有较好的抑菌消毒功效和驱蚊性能，安全性更高，能够更适宜用于制造卫生、洗浴用品。
本发明的发明人在对粘胶纤维的制备过程的研究中发现，为了使得获得的纤维的纺织性能优异以及刺鼻气味相对较小，现有技术的制备过程中的脱硫步骤是必不可少的。但是，发明人发现，现有技术中，在进行脱硫处理后得到的纤维用于纺织后虽然具有符合要求的纺织性能，但纺织前仍然具有明显的刺鼻气味，由此由纤维直接制备得到的无纺布由于具有刺激性气味而无法直接用于制备面膜、湿巾等卫生化妆等领域。为了解决纤维存在异味的问题，采用现有的活性碳、石墨烯等具有吸附性能的碳材料对纤维进行处理，但去除异味效果并不显著，处理后的纤维仍然具有一定的刺激性气味，无法有效在面膜、湿巾等卫生化妆等下游领域大规模应用，同时采用活性碳、石墨烯等材料处理后的纤维结构松散度仍然较低，不利于其应用。
基于此，发明人继续进行研究，发现了本发明提供的制备方法能够克服上述缺陷，能够在省去脱硫步骤的同时，除去纤维的异味，并且还提高了纤维的结构松散度，另外，发明人意外地发现，采用本发明提供的方法还能够提高纤维的杀菌性能和驱蚊性能，从而更有利于纤维在卫妆等领域的应用。
以下对本发明的方法进行详细说明。
本发明的第二方面提供了一种制备粘胶纤维的方法，该方法包括：将纺丝成型后的纤维依次进行至少一次水洗、干燥，得到粘胶纤维；
在至少一次所述水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触；
其中，所述碳量子点溶液中碳量子点的粒径为2-20nm，所述碳量子点溶液的浓度为0.1-15重量
Figure BDA0002780768750000061
在所述接触步骤中，相对于1t以其中含有的纤维基质计的所述纤维，所述碳量子点溶液的用量为0.1-50kg。
更优选地，在所述接触步骤中，相对于1t以其中含有的纤维基质计的所述纤维，所述碳量子点溶液的用量为0.2-30kg，更进一步优选为0.2-25kg。
优选地，所述碳量子点溶液的浓度为0.1-10重量
Figure BDA0002780768750000062
根据本发明第二方面所述的方法，为了获得异味更小、结构松散度更高的粘胶纤维，优选地，以所述碳量子点溶液中的碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为50-100重量％；更优选地，以所述碳量子点溶液中碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为80-100重量％。
根据本发明第二方面所述的方法，所述至少一次水洗是指所述纺丝成型后的纤维可以进行一次水洗，也可以进行多次水洗，例如两次、三次或四次水洗。
根据本发明，优选地，所述至少一次水洗的次数不少于三次，例如为四次、五次、六次等。
优选地，各次所述水洗的条件各自独立地包括：温度为30-95℃，优选为40-90℃，压力为0-2MPa，时间为2-30min。
优选地，将纺丝成型后的纤维依次进行至少一次水洗、干燥的步骤包括：将纺丝成型后的纤维依次进行第一水洗、第二水洗、第三水洗、第四水洗和干燥。
根据本发明第二方面所述的方法，优选地，所述干燥的条件包括：温度为100-150℃，时间为0.1-6h。
根据本发明第二方面所述的方法，在至少一次所述水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触，是指比如只在一次水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触；又如在至少两次水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触。
根据本发明一种优选的具体实施方式，所述将纤维与碳量子点溶液进行接触为只在一次水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触。
例如将纤维在所述第一水洗中与碳量子点溶液进行接触；又如将纤维在所述第二水洗中与碳量子点溶液进行接触；又比如将纤维在所述第三水洗中与碳量子点溶液进行接触；或如将纤维在所述第四水洗中与碳量子点溶液进行接触。
根据本发明另一种优选的具体实施方式，所述将纤维与碳量子点溶液进行接触为在至少两次水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触。
例如将纤维在所述第一水洗和所述第二水洗中分别与碳量子点溶液进行接触；又如将纤维在所述第二水洗和所述第三水洗中分别与碳量子点溶液进行接触；又比如将纤维在所述第二水洗、所述第三水洗和所述第四水洗中分别与碳量子点溶液进行接触。更优选地，在所述第二水洗、所述第三水洗和所述第四水洗中的至少一次水洗中，将纤维与碳量子点溶液进行接触。
根据本发明第二方面所述的方法，将纤维与碳量子点溶液进行接触中的所述纤维指的是进行所述接触步骤的前一步骤得到的纤维，例如当在第二水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触，则所述纤维指的是经过第一水洗后的纤维。本发明对所有情况不再一一列举，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明对所述接触步骤的具体操作没有特别限制，只要使得纤维能够与所述碳量子点溶液进行充分接触即可，但是，为了能够得到异味更小、结构松散度更高的粘胶纤维，本发明中将纤维与所述碳量子点溶液进行接触的步骤是根据纤维中纤维基质的含量，将所需重量的碳量子点溶液作为至少一次水洗工序的所需用水循环使用，以使纤维在至少一次水洗工序与碳量子点溶液进行接触。
优选地，所述接触的条件包括：温度为30-95℃，优选为40-90℃；压力为0-2MPa，优选为0-1MPa；时间为2-30min，优选为5-20min。
根据本发明第二方面所述的方法，对所述纺丝成型后的纤维的具体制备方法没有特别限制，可以采用本领域现有的方法进行制备，例如采用如下所示的工艺路线进行制备：
浆粕—喂粕—浸渍(NaOH)—压榨—粉碎—老成(碱纤维素)—冷却—黄化(CS2)—研磨—后溶解(NaOH)—混合(粘胶)—过滤—中间桶—过滤—脱泡—过滤—纺丝—纺丝成型后的纤维。
根据本发明第二方面所述的方法，所述碳量子点溶液可以采用现有技术中的方法制备得到，也可以商购得到。
本发明中，根据一种优选的具体实施方式，碳量子点溶液的制备过程包括：
在第一含酸溶液中，可选地加入硫磺粉，将直流电源的正电极、负电极分别与石墨源连接，调节直流电源的电压，进行电解，得到碳量子点溶液。
本发明中，对所述石墨源的种类和来源没有特殊的限制，只要能够得到本发明所需粒径的碳量子点即可，例如所述石墨源可以为石墨棒或石墨片。优选地，所述石墨源的纯度为碳含量99重量％以上，灰分小于1重量％；优选碳含量99.9重量％以上，灰分小于0.1重量％。
本发明中，所述电压为0.1-60V，例如为0.1V、0.5V、1V、5V、10V、20V、30V、40V、50V、60V，以及这些数值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
本发明中，所述电解的条件包括：时间为1-15天，例如为1天、2天、3天、4天、5天、8天、10天、15天，以及这些数值中的任意两个所构成的范围中的任意值；温度为0-80℃；压力为0-1MPa。
本发明中通过改变含酸溶液用量、直流电源的电压和电解时间以及不同的膜分离等条件，从而获得粒径范围不同的碳量子点溶液。
本发明中，根据另一种优选的具体实施方式，所述碳量子点溶液的制备过程包括：
将硫插层石墨放入到第二含酸溶液中进行水热处理，固液分离后，得到碳量子点溶液。
所述水热处理的条件包括：温度为120-300℃，时间为12-96h。
所述第一含酸溶液和所述第二含酸溶液分别指含有酸的水溶液，优选地，所述第一含酸溶液和所述第二含酸溶液中的酸各自独立地选自有机酸和/或无机酸；进一步优选地，选自乙酸、甲酸、丙酸、环烷酸、己二酸、柠檬酸、苹果酸、丁二酸、盐酸、磷酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸、亚硫酸和焦磷酸中的至少一种；更进一步优选地，选自乙酸、磷酸、硫酸和盐酸中的至少一种。
根据本发明，为了能够获得具有不同粒径范围的碳量子点溶液，所述制备碳量子点的方法还包括选择采用具有不同孔径范围的分离膜将制备得到的碳量子点溶液进行分离；所述分离膜例如为济南博纳生物技术有限公司，型号为US2K的孔径为2-10nm的分离膜；又如为济南博纳生物技术有限公司，型号为US5K的孔径为10-20nm的分离膜。
本发明第二方面所述的方法中还可以包括漂白、上油等本领域公知的纤维后处理操作，本发明对此的具体操作没有特别限制，可以采用本领域现有的纤维精炼工序中的操作方式进行，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的粘胶纤维。
本发明提供的粘胶纤维异味小，结构松散度高，同时具有较好的杀菌消毒功效以及驱蚊性能、安全性更高，更适宜用于制造卫生、洗浴等用品。
如前所述，本发明的第四方面提供了由前述第一方面或第三方面所述的粘胶纤维制备得到的无纺布。
本发明提供的无纺布异味小、具有较好的杀菌消毒功效、驱蚊性能、安全性更高，能够安全的用于制备面膜、湿巾等。
如前所述，本发明的第五方面提供了一种制备无纺布的方法，该方法包括：将前述第一方面或第三方面所述的粘胶纤维依次进行疏散、铺网、水刺和干燥。
根据本发明第五方面所述方法，对所述疏散、所述铺网、所述水刺和所述干燥的具体操作过程和操作条件等没有特别的限制，可以采用本领域现有的制备无纺布的操作进行，本发明在此不再详述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述，本发明的第六方面提供了前述第四方面所述的无纺布在卫妆、服装鞋帽、医疗卫生、汽车工业、农业和园艺领域中的应用。
本发明中，在没有特别说明的情况下，常温是指25±2℃，压力为绝压。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的原料均为市售品。
(1)直流电源，来自香港龙威仪器仪表有限公司，型号为LW-6405；
(2)石墨棒，来自佛山宝碳石墨有限公司，尺寸为10mm×50cm，纯度为99.99重量％，灰分小于0.01重量％；
(3)孔径为2-10nm的分离膜(型号为US2K)；孔径为10-20nm的分离膜(型号为US5K)，均来自济南博纳生物技术有限公司；
(4)石墨烯(平均粒径300nm)，活性碳(平均粒径1200nm)，来自国药集团化学试剂有限公司；
(5)碳材料水分散液(粒径25-50nm)，来自上海烯旺科技有限公司。
以下实例中，涉及到的参数是通过如下方法测试得到的：
(1)碳量子点溶液中的碳量子点的粒径测定
采用透射电子显微镜(日本电子JEOL公司，JEM-2100F型)进行测定，测试条件为：加速电压20kV，采用悬浮法制样，将碳量子点溶液放入2mL玻璃瓶，用无水乙醇分散，振荡均匀，用滴管将样品滴在直径3mm样品网上，待干燥后，放在进样器中，然后插入电镜后进行观察，随机取100个颗粒进行粒径统计。
(2)粘胶纤维中硫含量测定：通过GB/T 14463-1993《粘胶短纤维》残硫量的标准残硫方法测定得到的；碳量子点的含量测定：通过荧光分析测定碳量子点的浓度，利用外标法计算出其含量。
(3)抗菌性能测定
粘胶纤维的抗菌性能测试在10mL的Luria-Bertani(LB)培养基上进行的，具体的，将20μL大肠杆菌放在粘胶纤维上，然后在37℃培养，4h后观测粘胶纤维样品的抗菌情况。
抗菌性能以600nm吸光度为评判依据，其中无碳量子点添加的空白粘胶纤维样品(对比例1)为对照样。样品的吸光度在UV-8000双光束紫外可见分光光度计上进行测定。
吸光度差率(％)＝(A0-An)/A0×100％
其中，An为待测粘胶纤维的吸光度，A0为对比例1的作为对照样的无碳量子点添加的空白粘胶纤维的吸光度。
重复测量三次，取其平均值作为最后结果，其中吸光度差数据结果越大，说明粘胶纤维的抗菌能力越强。
(4)驱蚊性能测定
在吸血昆虫供血器的喂血盒中分别加入10mL血液，用人工膜将血液封闭，将以下实例得到的纤维制备得到的无纺布分别覆盖在喂血盒的人工膜上。由温控仪设定血液温度为36℃，当血液温度达到设定温度时，将喂血盒放入盛有300只雌蚊的蚊笼底部，计数2min时各无纺布表面停落的蚊虫数，通过下式计算蚊驱避率(％)。
蚊驱避率(％)＝(Ac-Ai)/Ac×100
其中，Ai为以下实例得到的纤维制备得到的无纺布的驱蚊数；
Ac为按照标准(GB_T 30126-2013)处理的作为对照样的棉贴衬布的驱蚊数；
重复测量三次，取其平均值作为最后结果，其中蚊驱避率数据结果越大，说明其驱蚊能力越强。
(5)异味含量测定：
取相同重量的粘胶纤维分别用10重量％柠檬酸浸泡1min后立即进行定性味道测试；同时将浸泡后的粘胶纤维放入特定带有取样口的容量瓶中密封，然后取样，利用气相色谱分析容量瓶内气体中硫化氢的相对浓度，进行定量测试。
(6)结构松散度测定：
将粘胶纤维切成1cm小段后充分打散成碎纤维，称取2g打散后的碎纤维放入量筒中，然后将重量为5g的直径比量筒内径略小的圆铜板以水平状态轻放入量筒中，利用圆铜板的重量压缩打散后的碎纤维(压缩后的体积记为Vi 0)，压缩5min后取下圆铜板，待碎纤维体积恢复(记为Vi)，体积恢复百分比越大，就说明其结构松散度越高，本发明以对比例1的粘胶纤维压缩后的体积为基准(记为VD1 0)，所述结构松散度的数值以体积恢复百分比来表示。
结构松散度(％)＝[(Vi-Vi 0)/(VD1-VD1 0)-1]×100％
其中，Vi为待测粘胶纤维恢复后的体积，VD1为对比例1无碳量子点添加的粘胶纤维恢复后的体积，Vi 0为待测粘胶纤维压缩后的体积，VD1 0为对比例1无碳量子点添加的空白粘胶纤维的压缩后的体积。
重复测量三次，取其平均值作为最后结果。
制备例1
该制备例说明碳量子点溶液的制备
常温常压下，在带有磁力搅拌的水槽中加入5000mL蒸馏水和50ml浓硫酸(98重量％)以及10g硫磺粉，将直流电源的正电极、负电极分别与石墨棒两端连接后，将石墨棒放入水槽中，调节电压到15V后计时，搅拌下8天得到电解后的碳量子点溶液，该碳量子点溶液的浓度为0.9重量
Figure BDA0002780768750000131
制备例2
该制备例说明碳量子点溶液的制备
先将硫磺和石墨棒放入密封反应釜内于150℃反应24h制备得到硫插层石墨。将硫插层石墨放入到酸性水溶液(10重量％硫酸)中进行水热处理，温度为220℃，反应时间为12h，反应完成后进行固液分离，液体为碳量子点溶液，该碳量子点溶液的浓度为15重量
Figure BDA0002780768750000141
实施例1
(1)将制备例1得到的碳量子点酸性水溶液采用型号为US2K膜分离装置分离得到分离后的碳量子点溶液(经测定，以分离后碳量子点溶液中的碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为99重量％)；
(2)将纺丝成型后的纤维依次进行第一水洗、第二水洗、第三水洗、第四水洗、第五水洗和干燥；其中，在第二水洗中，将步骤(1)得到的碳量子点溶液加入到第二水洗工段的水中与第一水洗后的纤维进行接触(碳量子点溶液的消耗量为30kg/t纤维基质，水的消耗量为3.8t/t纤维基质)，所述每次水洗的条件相同包括：温度为70℃，压力为0MPa，时间为5min；所述接触的条件包括：温度为60℃，压力为0.1MPa，时间为15min；所述干燥的条件包括：温度为120℃，时间为20min，得到粘胶纤维S1。
实施例2
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是，采用相同重量的制备例2制备得到的碳量子点溶液采用型号为US2K膜分离装置分离得到分离后的碳量子点溶液(经测定，以分离后碳量子点溶液中的碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为99重量％)，然后代替实施例1中的碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，制备得到粘胶纤维S2。
实施例3
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是：在步骤(1)中，采用型号为US5K的膜分离装置分离得到碳量子点溶液(经测定，以分离后碳量子点溶液中的碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为50重量％)，采用相同重量的该碳量子点溶液代替实施例1中的碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，制备得到粘胶纤维S3。
对比例1
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是，在第二水洗中，不加入碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，制备得到粘胶纤维DS1。
对比例2
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是，采用相同重量和浓度的石墨烯水分散液(平均粒径300nm)代替实施例1中的碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，制备得到粘胶纤维DS2。
对比例3
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是，采用相同重量和浓度的活性炭水分散液(平均粒径1200nm)代替实施例1中的碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，制备得到粘胶纤维DS3。
对比例4
采用与实施例1相似的方式制备纤维，不同的是，采用相同重量和浓度的碳材料水分散液(粒径25-50nm)代替实施例1中的碳量子点溶液，其余均与实施例1相同，得到粘胶纤维DS4。
测试例
(1)分别测试以上实施例和对比例的粘胶纤维的硫含量、碳量子点含量以及碳量子点的粒径，具体结果见表1。
表1
实例 碳量子点粒径/nm 硫含量/ppm 碳量子点含量/ppm
实施例1 6 242 37
实施例2 7 285 74
实施例3 18 297 68
对比例1 / 561 /
对比例2 / 368 /
对比例3 / 422 /
对比例4 / 304 /
(2)异味情况
测试以上实例制备得到的粘胶纤维的异味情况，具体结果见表2。
表2
实例 有无异味 硫化氢相对浓度/ppm
实施例1 无 11
实施例2 无 13
实施例3 无 14
对比例1 有 55
对比例2 有 36
对比例3 有 31
对比例4 有 28
(3)抗菌性能测试
测试以上实例制备得到的粘胶纤维的抗菌性能，具体结果见表3。
表3
实例 吸光度差率/％
实施例1 31
实施例2 44
实施例3 28
对比例1 0
对比例2 9
对比例3 6
对比例4 12
(4)驱蚊性能测试
测试以上实例得到的粘胶纤维制备得到的无纺布的驱蚊性能，将得到的粘胶纤维依次进行疏散、铺网、水刺和干燥，得到无纺布，具体结果见表4。
表4
实例 蚊驱避率/％
实施例1 72
实施例2 78
实施例3 70
对比例1 19
对比例2 36
对比例3 24
对比例4 33
(5)结构松散度测试
测试以上实例得到的粘胶纤维的结构松散度，具体结果如表5所示。
表5
实例 结构松散度/％
实施例1 36
实施例2 29
实施例3 21
对比例1 0
对比例2 7
对比例3 8
对比例4 11
从上述结果能够看出，本发明能够在省去现有工艺的脱硫工序的同时，制备得到没有刺激性异味的粘胶纤维，并且制备得到的粘胶纤维结构松散度较高，同时制备得到的粘胶纤维还具有优异的抗菌性能和驱蚊性能。
特别地，通过实施例1、实施例3和对比例4比较能够看出，本发明提供的方法，特定地采用粒径为2-20nm的碳量子点溶液，制备得到的纤维结构松散度高并且具有较好的抗菌性能和驱蚊性能，且无刺激性气味。特别地，采用粒径为2-8nm的碳量子点含量高的(例如90重量％)的碳量子点溶液，制备得到的粘胶纤维结构松散度更高，同时具有更好的抗菌性能和驱蚊性能，安全性更高，且无刺激性气味。
特别地，通过实施例1和对比例2-3比较能够看出，本发明提供的制备方法与采用活性炭和石墨烯等常规的除味材料相比，得到的粘胶纤维无异味，并且结构松散度高，同时具有更好的抗菌性能和驱蚊性能，安全性更高，满足在面膜、湿巾等领域的应用的要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粘胶纤维，其特征在于，该纤维中含有纤维基质、硫单质和碳量子点；
其中，所述碳量子点的粒径为2-20nm；
以所述纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为120-10000ppm，所述碳量子点的含量为5-200ppm，余量为所述纤维基质。
2.根据权利要求1所述的粘胶纤维，其中，以所述粘胶纤维的总重量为基准，所述硫单质的含量为150-300ppm，所述碳量子点的含量为25-100ppm，余量为所述纤维基质；
优选地，以所述碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为50-100重量％，优选为80-100重量％。
3.根据权利要求1或2所述的粘胶纤维，其中，所述纤维基质选自植物纤维中的至少一种；
优选地，所述植物纤维选自棉纤维、麻纤维、木纤维、竹纤维和大豆纤维中的至少一种。
4.一种制备粘胶纤维的方法，其特征在于，该方法包括：将纺丝成型后的纤维依次进行至少一次水洗、干燥，得到粘胶纤维；
在至少一次所述水洗步骤中，将纤维与碳量子点溶液进行接触；
其中，所述碳量子点溶液中碳量子点的粒径为2-20nm，所述碳量子点溶液的浓度为0.1-15重量
Figure FDA0002780768740000011
在所述接触步骤中，相对于1t以其中含有的纤维基质计的所述纤维，所述碳量子点溶液的用量为0.1-50kg，优选为0.2-30kg。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，以所述碳量子点溶液中碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为50-100重量％；
优选地，以所述碳量子点溶液中碳量子点的总重量为基准，粒径为2-8nm的碳量子点的含量为80-100重量％。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述接触的条件包括：温度为30-95℃，优选为40-90℃；压力为0-2MPa，优选为0-1MPa；时间为2-30min，优选为5-20min；
优选地，各次所述水洗的条件各自独立地包括：温度为30-95℃，压力为0-2MPa，时间为2-30min；
优选地，所述水洗的次数不少于三次；
优选地，将纺丝成型后的纤维依次进行至少一次水洗、干燥的步骤包括：将纺丝成型后的纤维依次进行第一水洗、第二水洗、第三水洗、第四水洗和干燥；
优选地，所述干燥的条件包括：温度为100-150℃，时间为0.1-6h。
7.由权利要求4-6中任意一项所述的方法制备得到的粘胶纤维。
8.由权利要求1-3和7中任意一项所述的粘胶纤维制备得到的无纺布。
9.一种制备无纺布的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-3和7中任意一项所述的粘胶纤维依次进行疏散、铺网、水刺和干燥。
10.权利要求8所述的无纺布在卫妆、服装鞋帽、医疗卫生、汽车工业、农业和园艺领域中的应用。
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