CN112853755B - 一种沙发垫用抗菌面料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及纺织材料领域，具体公开了一种沙发垫用抗菌面料及其生产工艺，所述抗菌包覆层包括下列重量份物质：45～50份去离子水、3～5份壳聚糖和6～8份改性抗菌颗粒；所述改性抗菌颗粒为200～300目二氧化钛颗粒。本申请采用二氧化钛颗粒为抗菌剂的主要成分，一方面通过二氧化钛颗粒的活性中心能够吸收环境的能量，抑制或杀灭细菌，从而产生抗菌性能，另一方面，二氧化钛作为遮光剂，能有效吸收紫外光并降低紫外光对材料表面的老化反应，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。

Description

一种沙发垫用抗菌面料及其生产工艺
技术领域
本申请涉及纺织材料领域，更具体地说，它涉及一种沙发垫用抗菌面料及其生产工艺。
背景技术
沙发垫的材质主要是棉布或植物纤维，沙发垫内层采用毛绒或海绵填充制成，为了是增加沙发的舒适性。纯棉布材质相对于短毛绒要薄一点，能够通过印染工艺在上面印出丰富的图案，所以纯棉绗缝沙发垫，使用范围广，受众群多。
在实际使用过程中，由于棉织物的沙发垫吸湿性好，比表面积大，易滋生细菌和有害微生物，从而威胁人类健康，影响人类的正常活动，因此，常通过银系抗菌剂负载在棉织物表面进行抗菌处理。
针对上述中的相关技术，发明人认为现有银系抗菌剂在实际棉织物整理的过程中，由于纳米银易团聚、粒径分布宽，使用于纺织面料上存在长效性不足的缺陷。
发明内容
为了克服沙发垫用面料的抗菌持久性能不佳的缺陷，本申请提供一种沙发垫用抗菌面料及其生产工艺，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种沙发垫用抗菌面料，采用如下的技术方案：
一种沙发垫用抗菌面料，所述沙发垫用抗菌面料包括基体面料层和包覆在基体面料层表面的抗菌包覆层，所述抗菌包覆层包括下列重量份物质：
45～50份去离子水、3～5份壳聚糖和6～8份改性抗菌颗粒；所述改性抗菌颗粒为200～300目二氧化钛颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用二氧化钛颗粒为抗菌剂的主要成分，一方面二氧化钛作为抗菌剂使用时，通过二氧化钛颗粒的活性中心能够吸收环境的能量，激活吸附在抗菌剂表面的空气或水中的氧气，产生羟自由基-OH和活性氧中心O2-，二者均具较强的氧化还原能力，能够破坏细菌细胞胞的分裂增殖能力，抑制或杀灭细菌，从而产生抗菌性能，另一方面，二氧化钛作为遮光剂，能有效吸收紫外光并降低紫外光对材料表面的老化反应，从而有效提高了抗菌包覆层的耐老化性能，同时本申请优化了二氧化钛的粒径，使其能形成有效的分散结构并分散在壳聚糖凝胶液中形成均匀的负载体系，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
进一步地，所述改性抗菌颗粒为200～300目的锂掺杂二氧化钛颗粒，所述改性抗菌颗粒采用如下方法制成：（1）按质量比1:3～5，将钛酸四丁酯添加至无水乙醇中，在45～50℃下磁力搅拌，收集得溶胶液；（2）按重量份数计，分别称量45～50份溶胶液、3～5份质量分数5％硅酸锂溶液和0.1～0.5份硅烷偶联剂混并添加至搅拌装置中，在45～50℃下磁力搅拌，得混合溶胶液；（3）将混合溶胶液置于45～50℃下干燥得干燥凝胶颗粒，将干燥凝胶颗粒添加至马弗炉中，升温加热并保温煅烧处理并静置冷却至室温，研磨过筛得改性抗菌颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用锂掺杂二氧化钛的方案，对抗菌剂进行进一步改善，通过硅酸锂对二氧化钛溶胶体系的有效掺杂，协同硅烷偶联剂进行处理，由于水解后的硅酸锂与硅烷偶联剂都存在硅醇Si-OH，彼此可以发生脱水缩合，从而形成Si-O-Si键，从而形成良好的网络分散体系，这样在后续制备的抗菌剂能形成良好的分散体系，硅酸锂的掺杂也更加的均匀，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
进一步地，所述抗菌包覆层还包括与壳聚糖等质量的ε-聚赖氨酸。
通过采用上述技术方案，由于本申请在抗菌包覆层中添加了ε-聚赖氨酸进行辅助抗菌处理，由于其具有良好的抗菌机制，与二氧化钛抗菌剂复合协同作用，使织物面料基于在复合协同作用下，通过正电荷破坏细菌细胞膜，从而有效提高面料的抗菌性能。
进一步地，所述抗菌包覆层包括分散改性颗粒，所述分散改性颗粒包括粒径为500目的淀粉纳米晶颗粒。
通过采用上述技术方案，由于本申请在制备抗菌层中还添加了淀粉纳米晶进行改性处理，由于淀粉纳米晶体是天然可再生的纳米晶体，对人体无害且表面有大量羟基，既可与二氧化钛表面结合，进一步提高二氧化钛抗菌材料的分散性能，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
进一步地，所述淀粉纳米晶颗粒采用如下方法制成：（1）按质量比1:10～15，将蜡质玉米淀粉添加至1.2～1.5mol/L硫酸中，在室温下搅拌处理70～72h；（2）待搅拌处理完成后，再离心分离并收集下层沉淀，洗涤干燥并研磨过筛，得淀粉纳米晶颗粒。
通过采用上述技术方案，本申请通过选用蜡质玉米淀粉为原料制备淀粉纳米晶颗粒，由于本申请制备的是沙发垫面料，与人体息息相关，通过选用天然性物质为原料进行制备，能提高制备的面料的使用性能，扩大其使用范围。
进一步地，所述的基体面料层采用如下方法制成：（1）按质量比1:4～5，选取涤纶纤维作为地纱，棉纤维为面纱；（2）按棉纤维面纱线圈长度为120～150mm/50线圈，地纱线圈长度为60～75mm/50线圈，将地纱和面纱混合织造处理，得基体面料。
通过采用上述技术方案，由于本申请在制备的面料中添加了部分涤纶纤维进行改性，由于纯棉织物的力学性能不佳，实际使用过程中会导致破损，所以通过涤纶纤维为改性材料，改善了其力学性能，从而进一步改善了面料的使用寿命。
第二方面，本申请提供一种沙发垫用抗菌面料的生产工艺，具体生产步骤包括：S1、按配方将抗菌包覆层各组分混合并收集得混合溶胶液；S2、将制备的基体面料浸泡至混合溶胶液中，两浸两轧处理后，再在干燥装置中，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理；S3、收集的蒸汽处理面料并干燥，静置冷却至室温，停放20～24h，即可制备得所述的一种沙发垫用抗菌面料。
通过采用上述技术方案，由于本申请通过轧制整理的方案，不仅能快速的在面料的表面包覆抗菌包覆层，同时通过轧制的方案整理处理，能通过轧制的方法，对面料纤维孔隙内部填充混合溶胶液，从而在后续的干燥方案中能对孔隙内部形成良好的抗菌作用，本申请的抗菌面料的生产工艺简单，有效提高生产效率的同时，进一步改善了抗菌面料的使用寿命。
进一步地，步骤S2所述的两浸两轧处理过程中，第二次轧制后的轧余率为50％。
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了轧余率，一方面防止整理液浓度过高导致负载厚度变大，从而降低了沙发垫的使用性能，另一方面，防止整理液负载过低导致干燥后的面料无法形成良好的包覆抗菌效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
第一、本申请采用二氧化钛颗粒为抗菌剂的主要成分，一方面，二氧化钛作为抗菌剂使用时，通过二氧化钛颗粒的活性中心能够吸收环境的能量，破坏细菌细胞胞的分裂增殖能力，抑制或杀灭细菌，从而产生抗菌性能，另一方面，二氧化钛作为遮光剂，能有效吸收紫外光并降低紫外光对材料表面的老化反应，使其能形成有效的分散结构并分散在壳聚糖凝胶液中形成均匀的负载体系，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
第二、本申请采用锂掺杂二氧化钛的方案，对抗菌剂进行进一步改善，通过硅酸锂对二氧化钛溶胶体系的有效掺杂，协同硅烷偶联剂进行处理，由于水解后的硅酸锂与硅烷偶联剂都存在硅醇Si-OH，彼此可以发生脱水缩合，从而形成Si-O-Si键，从而形成良好的网络分散体系，这样在后续制备的抗菌剂能形成良好的分散体系，硅酸锂的掺杂也更加的均匀，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
第三、本申请在制备抗菌层中还添加了淀粉纳米晶进行改性处理，由于淀粉纳米晶体是天然可再生的纳米晶体，对人体无害且表面有大量羟基，既可与二氧化钛表面结合，进一步提高二氧化钛抗菌材料的分散性能，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中，所用的仪器设备如下所示，但不以此为限：
机器：动态摇瓶；冷冻箱。
实施例
制备例1
基体面料制备：按质量比1:4，将涤纶纤维作为地纱、棉纤维为面纱进行织造，控制棉纤维面纱线圈长度为120mm/50线圈，地纱线圈长度为60mm/50线圈，织造处理得棉质基体面料1；
改性淀粉纳米晶颗粒制备：按质量比1:10，将蜡质玉米淀粉添加至1.2mol/L硫酸中，在室温下搅拌处理70h后，离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性淀粉纳米晶颗粒1；
改性抗菌颗粒制备：按质量比1:3，将钛酸四丁酯添加至无水乙醇中，在45℃下磁力搅拌10min，收集得溶胶液，再按重量份数计，分别称量45份溶胶液、3份质量分数5％硅酸锂溶液和0.1份硅烷偶联剂混并添加至搅拌装置中，在45℃下磁力搅拌3h，得混合溶胶液；将混合溶胶液置于45℃下干燥6h后，得干燥凝胶颗粒，将干燥凝胶颗粒添加至马弗炉中，按5℃/min升温至600℃，保温煅烧处理并静置冷却至室温，得200目改性抗菌颗粒1。
制备例2
基体面料制备：按质量比1:4.5，将涤纶纤维作为地纱、棉纤维为面纱进行织造，控制棉纤维面纱线圈长度为132mm/50线圈，地纱线圈长度为68mm/50线圈，织造处理得棉质基体面料2；
改性淀粉纳米晶颗粒制备：按质量比1:12，将蜡质玉米淀粉添加至1.3mol/L硫酸中，在室温下搅拌处理71h后，离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性淀粉纳米晶颗粒2；
改性抗菌颗粒制备：按质量比1:4，将钛酸四丁酯添加至无水乙醇中，在47℃下磁力搅拌12min，收集得溶胶液，再按重量份数计，分别称量47份溶胶液、4份质量分数5％硅酸锂溶液和0.2份硅烷偶联剂混并添加至搅拌装置中，在47℃下磁力搅拌4h，得混合溶胶液；将混合溶胶液置于47℃下干燥7h后，得干燥凝胶颗粒，将干燥凝胶颗粒添加至马弗炉中，按5℃/min升温至625℃，保温煅烧处理并静置冷却至室温，得250目改性抗菌颗粒2。
制备例3
基体面料制备：按质量比1:5，将涤纶纤维作为地纱、棉纤维为面纱进行织造，控制棉纤维面纱线圈长度为150mm/50线圈，地纱线圈长度为75mm/50线圈，织造处理得棉质基体面料3；
改性淀粉纳米晶颗粒制备：按质量比1:15，将蜡质玉米淀粉添加至1.5mol/L硫酸中，在室温下搅拌处理72h后，离心分离并收集下层沉淀，用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，冷冻干燥并研磨过500目筛，得改性淀粉纳米晶颗粒3；
改性抗菌颗粒制备：按质量比1:5，将钛酸四丁酯添加至无水乙醇中，在50℃下磁力搅拌15min，收集得溶胶液，再按重量份数计，分别称量50份溶胶液、5份质量分数5％硅酸锂溶液和0.5份硅烷偶联剂混并添加至搅拌装置中，在50℃下磁力搅拌5h，得混合溶胶液；将混合溶胶液置于50℃下干燥8h后，得干燥凝胶颗粒，将干燥凝胶颗粒添加至马弗炉中，按5℃/min升温至650℃，保温煅烧处理并静置冷却至室温，得300目改性抗菌颗粒3。
实施例1
按重量份数计，分别称量45份去离子水、3份壳聚糖、3份ε-聚赖氨酸、6份改性抗菌颗粒1和3份改性淀粉纳米晶颗粒1，搅拌混合并置于250W下超声分散10min，得分散整理液；
将制备的棉质基体面料1浸泡至分散整理液中，两浸两轧，控制第二次棉质面料的轧余率为50％，待轧制完成后，再在干燥装置中，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理7h，收集的蒸汽处理面料并置于55℃下干燥25min，静置冷却至室温20h，即可制备得所述的一种沙发垫用抗菌面料。
实施例2
按重量份数计，分别称量47份去离子水、4份壳聚糖、4份ε-聚赖氨酸、7份改性抗菌颗粒2和4份改性淀粉纳米晶颗粒2，搅拌混合并置于275W下超声分散12min，得分散整理液；
将制备的棉质基体面料2浸泡至分散整理液中，两浸两轧，控制第二次棉质面料的轧余率为50％，待轧制完成后，再在干燥装置中，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理7h，收集的蒸汽处理面料并置于57℃下干燥27min，静置冷却至室温22h，即可制备得所述的一种沙发垫用抗菌面料。
实施例3
按重量份数计，分别称量50份去离子水、5份壳聚糖、5份ε-聚赖氨酸、8份改性抗菌颗粒3和5份改性淀粉纳米晶颗粒3，搅拌混合并置于300W下超声分散15min，得分散整理液；
将制备的棉质基体面料3浸泡至分散整理液中，两浸两轧，控制第二次棉质面料的轧余率为50％，待轧制完成后，再在干燥装置中，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理7h，收集的蒸汽处理面料并置于60℃下干燥30min，静置冷却至室温24h，即可制备得所述的一种沙发垫用抗菌面料。
实施例4
实施例4中采用未通过锂掺杂制备的二氧化钛制备改性抗菌剂颗粒，其余条件和组分均和实施例1的组分比例相同。
实施例5
实施例5中抗菌包覆层不添加ε-聚赖氨酸，其余条件和组分均和实施例1的组分比例相同。
实施例6
实施例6中抗菌包覆层不添加分散改性颗粒，其余条件和组分均和实施例1的组分比例相同。
性能检测试验
分别对实施例1～6制备的沙发垫面料进行抗菌耐久性能和抗菌性能的测试。
检测方法/试验方法
（1）抗菌耐久性能：
将沙发垫面料依次循环洗涤 10，20，30，40，50 次后，分别测试其抗菌性能，具体检测效果如表1所示。
（2）抗菌性能：
采用ASTME2149-01《固着性抗菌剂抗菌活性的动态测试法》进行测试，测试结果，测试方法：动态摇瓶试验，试验菌株：金黄色葡萄球菌DSM1104，大肠埃希菌AATCC 8099。
具体检测结果如下表表1～2所示：
表1实施例1～6性能检测表
Figure 316963DEST_PATH_IMAGE002
表2实施例1～6性能检测表
Figure 670584DEST_PATH_IMAGE004
参考表1～2的性能检测对比可以发现：
将实施例1进行性能对比，实施例1～3中实施例2的抗菌性能和抗菌耐久性能最为优异，说明实施例2各项参数设计合理且具有良好的抗菌耐久性能，说明本申请采用的方案优化了二氧化钛的粒径，使其能形成有效的分散结构并分散在壳聚糖凝胶液中形成均匀的负载体系，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。。
将实施例1～3和实施例4进行性能对比，由于实施例4采用未通过锂掺杂制备的二氧化钛制备改性抗菌剂颗粒，其抗菌耐久性有显著降低，这说明本申请采用锂掺杂二氧化钛对抗菌剂进行进一步改善，在后续制备的抗菌剂能形成良好的分散体系，硅酸锂的掺杂也更加的均匀，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
将实施例1～3和实施例5进行性能对比，由于实施例5在制备抗菌包覆层不添加ε-聚赖氨酸，其余条件和组分均和实施例1的组分比例相同，其抗菌性能明显下降，这说明本申请在抗菌包覆层中添加了ε-聚赖氨酸进行辅助抗菌处理，由于其具有良好的抗菌机制，与二氧化钛抗菌剂复合协同作用，使织物面料基于在复合协同作用下，通过正电荷破坏细菌细胞膜，从而有效提高面料的抗菌性能。
将实施例1～3和实施例6进行性能对比，由于实施例6在制备抗菌包覆层不添加分散改性颗粒，其余条件和组分均和实施例1的组分比例相同，且其抗菌性能和抗菌耐久性能明显下降，这说明本申请在制备抗菌层中添加了淀粉纳米晶进行改性处理，可与二氧化钛表面结合，进一步提高二氧化钛抗菌材料的分散性能，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
对比例
对比例1～3
对比例1～3中直接采用等质量的纳米银作为改性抗菌颗粒代替实施例1～3中制备的改性抗菌颗粒，与实施例1～3中分别对应的对比例1～3，其条件和组分比例相同。
对比例4～6
对比例4～6中采用质量分数5％氯化铜溶液添加至二氧化钛溶胶中，与实施例1～3中分别对应的对比例4～6，其条件和组分比例相同。
对比例7～9
对比例7～9中采用微晶纤维素代替本申请采用的淀粉纳米晶材料，与实施例1～3中分别对应的对比例7～9，其条件和组分比例相同。
具体检测结果如下表表3～4所示：
表3对比例1～9性能检测表
Figure 734355DEST_PATH_IMAGE006
表4对比例1～9性能检测表
Figure 231457DEST_PATH_IMAGE008
参考表3～4的性能检测对比可以发现：
由对比例1～3与实施例1～3进行对比，从表3～4中可发现，抗菌耐久性能显著下降，这说明本申请采用等质量的纳米银作为改性抗菌颗粒代替实施例1～3中制备的改性抗菌颗粒虽然能有效改善抗菌性能，但是其抗菌耐久性能并未有效改善，也说明了本申请通过优化了二氧化钛的粒径，使其能形成有效的分散结构并分散在壳聚糖凝胶液中形成均匀的负载体系，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
将对比例4～6和实施例1～3进行对比可以发现，由于对比例4～6中采用质量分数5％氯化铜溶液添加至二氧化钛溶胶中，且其抗菌耐久性能有所下降，这说明本申请采用锂掺杂二氧化钛对抗菌剂进行进一步改善，制备的抗菌剂能形成良好的分散体系，硅酸锂的掺杂也更加的均匀，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
将对比例7～9与实施例1～3进行性能对比可以发现，由于对比例7～9中采用微晶纤维素代替本申请采用的淀粉纳米晶材料，且抗菌耐久性能显著降低，这说明本申请在制备抗菌层中还添加了淀粉纳米晶进行改性处理并与二氧化钛表面结合，进一步提高二氧化钛抗菌材料的分散性能，从而有效改善了面料的抗菌持久性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种沙发垫用抗菌面料，其特征在于，所述沙发垫用抗菌面料包括基体面料层和包覆在基体面料层表面的抗菌包覆层，所述基体面料层经抗菌整理完成后，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理，所述抗菌包覆层包括下列重量份物质：
去离子水 45～50份；
壳聚糖 3～5份；
改性抗菌颗粒 6～8份；
所述抗菌包覆层还包括与壳聚糖等质量的ε-聚赖氨酸；
所述抗菌包覆层包括分散改性颗粒，所述分散改性颗粒包括粒径为500目的淀粉纳米晶颗粒；
所述改性抗菌颗粒为200～300目的锂掺杂二氧化钛颗粒，所述改性抗菌颗粒采用如下方法制成：
（1）按质量比1:3～5，将钛酸四丁酯添加至无水乙醇中，在45～50℃下磁力搅拌，收集得溶胶液；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份溶胶液、3～5份质量分数5％硅酸锂溶液和0.1～0.5份硅烷偶联剂混合并添加至搅拌装置中，在45～50℃下磁力搅拌，得混合溶胶液；
（3）将混合溶胶液置于45～50℃下干燥得干燥凝胶颗粒，将干燥凝胶颗粒添加至马弗炉中，升温加热并保温煅烧处理并静置冷却至室温，研磨过筛得改性抗菌颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种沙发垫用抗菌面料，其特征在于，所述淀粉纳米晶颗粒采用如下方法制成：
（1）按质量比1:10～15，将蜡质玉米淀粉添加至1.2～1.5mol/L硫酸中，在室温下搅拌处理70～72h；
（2）待搅拌处理完成后，再离心分离并收集下层沉淀，洗涤干燥并研磨过筛，得淀粉纳米晶颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种沙发垫用抗菌面料，其特征在于，所述的基体面料层采用如下方法制成：
（1）按质量比1:4～5，选取涤纶纤维作为地纱，棉纤维为面纱；
（2）按棉纤维面纱线圈长度为120～150mm/50线圈，地纱线圈长度为60～75mm/50线圈，将地纱和面纱混合织造处理，得基体面料。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种沙发垫用抗菌面料的生产工艺，其特征在于具体生产步骤包括：
S1、按配方将抗菌包覆层各组分混合并收集得混合溶胶液；
S2、将制备的基体面料浸泡至混合溶胶液中，两浸两轧处理后，再在干燥装置中，采用质量分数20％戊二醛溶液蒸汽处理；
S3、收集的蒸汽处理面料并干燥，静置冷却至室温，停放20～24h，即可制备得所述的一种沙发垫用抗菌面料。
5.根据权利要求4所述的一种沙发垫用抗菌面料的生产工艺，其特征在于，步骤S2所述的两浸两轧处理过程中，第二次轧制后的轧余率为50％。
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