CN113106589B - 一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括以下步骤：S1.将脱脂羊毛纤维溶解、离心后，加入纳米银和纳米二氧化钛，搅拌均匀后得到纺丝液；将所述纺丝液进行静电纺丝，使产生的纤维附着在细支羊毛纱的表面，形成初级纱；S2.将步骤S1得到的初级纱喂入涡流纺设备中，与棉纤维混纺，即形成所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线。本发明制备的复合纱线，不仅具有传统羊毛纱吸湿性好、弹性优良及保暖性好的特点，并且具有抗菌防虫蛀、接受远红外线照射自发热的优点。

Description

一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线及其制备方法
技术领域
本发明涉及纱线生产技术领域，具体涉及一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线及其制备方法。
背景技术
目前应用涡流纺及静电纺丝应用于制备功能性纱线取得了一定的发展，并且已有部分成功的制造复合纱线的案例，如中国专利CN202021273286.8，提出了一种通过两层包缠制造易吸湿性涡流纺纱线的方法，其通过聚酯纤维及棉纤维和剑麻纤维进行涡流纺制得了吸水性能优良的复合纱线。中国专利CN201310586642.X提出了一种纳米纤维复合纱线的制备方法，其通过静电纺技术成功制备了附加值较高的复合纱。但目前为止将静电纺与涡流纺技术结合制备功能复合纱线的技术相对较少，羊毛纤维具有优良的保暖性能、吸湿性能及力学性能，但易虫蛀不易保存，以羊毛为原料，将静电纺与涡流纺技术结合制备出的功能复合纱线将很有市场。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线及制备方法。该方法制备的复合纱线不仅具有传统羊毛纱吸湿性好、弹性优良及保暖性好的特点，并且具有抗菌防虫蛀、接受远红外线照射自发热的优点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明第一方面提供了一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括以下步骤：
S1.将脱脂羊毛纤维溶解、离心后，加入纳米银和纳米二氧化钛，搅拌均匀后得到纺丝液；将所述纺丝液进行静电纺丝，使产生的纤维附着在细支羊毛纱的表面，形成初级纱；
S2.将步骤S1得到的初级纱喂入涡流纺设备中，与棉纤维混纺，即形成所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线。
进一步地，步骤S1中，所述脱脂羊毛纤维在溶解前先经过干燥，所述干燥的温度为70-85℃，干燥的时间为6-8h。
进一步地，步骤S1中，所述脱脂羊毛纤维溶解的工艺为：
将脱脂羊毛纤维添加到十二烷基硫酸钠(SDS)、硫化钠和尿素的混合溶液中溶解，所述混合溶液中，SDS、硫化钠与尿素的质量比为1：3：56，SDS、硫化钠、尿素三者与水的质量比为1:20-25；脱脂羊毛纤维与SDS、硫化钠、尿素三者总质量的比例为1:10-12。
进一步地，步骤S1中，所述离心的转速为6000-7000rad/min，离心的时长为10-15min。
进一步地，步骤S1中，所述纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:20-30，所述纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10-12；
所述搅拌采用超声震动，搅拌时长为3-4h。
进一步地，步骤S1中，所述细支羊毛纱的细度为280-320D/660F，其以固定的速度转动，转动速度为60-120rad/min。
进一步地，步骤S2中，所述棉纤维与初级纱的质量比为1:3-4。
进一步地，步骤S2中，所述涡流纺的涡流气压为0.40-0.55MP，纺纱速度为360-480m/min。
进一步地，步骤S2中，所述涡流纺的卷取比为0.7-1，罗拉张力为150-230CN，横动角度为15-18deg，集棉器的规格为4-9mm。
本发明第二方面提供了第一方面所述的方法制备的抗菌防虫蛀的发热复合纱线。
本发明的有益效果：
1.本发明选用细支羊毛纱作为复合纱的主体材料，通过静电纺再生角蛋白制成纤维功能层，最后通过涡流纺获得结构加强层，制得了所述的抗菌防虫蛀的发热复合纱线。该发热复合纱线中，本体细支羊毛纱提供了复合纱优良的保暖性能、吸湿性能及弹性；通过在再生角蛋白溶液中加入纳米银及纳米二氧化钛，使得复合纱具有了优良的抗菌防虫蛀及自发热性能；最后通过涡流纺结构加强层的设置，能够防止静电层脱落，且涡流纺工艺能够提高纱线的强度，使得复合纱的特性得以长久保留。
2.本发明采用的涡流纺工艺耗损少，噪音小，维修方便，使得复合纱具有较高的经济效益。
3.本发明所述的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，可以广泛地应用于保暖服装及户外服装领域。
附图说明
图1为本发明的抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备工艺流程图；
图2为本发明的抗菌防虫蛀的发热复合纱线的横截面示意图；
其中：11、棉纤维结构加强层；12、再生角蛋白功能层；13、纳米二氧化钛；14、细支羊毛纱；15、纳米银。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例和对比例中，棉纤维购自常熟市天崆棉制品公司；纳米银购自清河县东福金属材料公司，粒度400目；纳米二氧化钛购自上海迈坤化工有限公司，CAS号13463-67-7；细支羊毛纱购自大朗正宇纺织公司，货号ZY008007-1。
本发明中，以下实施例和对比例中的测试方法根据常规测试方法进行。抗菌检测标准按照JIS Z2801进行，发热性能按照FZ/T 73036─2010《发热针织内衣》附录A测试。
实施例1
请参见图1-2，本实施例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米银15及纳米二氧化钛13，其中纳米银15与脱脂羊毛纤维质量比为1:20，纳米二氧化钛13与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱14的表面形成再生角蛋白功能层12，从而得到初级纱，其中细支羊毛纱14的粗细为280D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，在初级纱表面形成棉纤维结构加强层11，从而得到所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本实施例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率达到了99％，最高升温值≥4.0℃，30min内平均升温值≥3.0℃。
实施例2
本实施例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米银及纳米二氧化钛，其中纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:20，纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:12；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱的表面形成再生角蛋白功能层，从而得到初级纱，其中细支羊毛纱的粗细为280D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱线喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，在初级纱表面形成棉纤维结构加强层，从而得到所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本实施例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率达到了99％，最高升温值≥4.5℃，30min内平均升温值≥3.6℃。
实施例3
本实施例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米银及纳米二氧化钛，其中纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:30，纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱的表面形成再生角蛋白功能层，从而得到初级纱，其中细支羊毛纱的粗细为280D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱线喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，在初级纱表面形成棉纤维结构加强层，从而得到所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本实施例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率达到了85％，最高升温值≥4.0℃，30min内平均升温值≥3.0℃。
实施例4
本实施例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米银及纳米二氧化钛，其中纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:20，纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱的表面形成再生角蛋白功能层，从而得到初级纱，其中细支羊毛纱的粗细为320D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱线喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，在初级纱表面形成棉纤维结构加强层，从而得到所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本实施例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率达到了99％，最高升温值≥5.0℃，30min内平均升温值≥3.7℃。
对比例1
本对比例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米银，其中纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:20；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱的表面形成初级纱，细支羊毛纱的粗细为280D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱线喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，形成所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本对比例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率达到了99％，最高升温值≥0.0℃，30min内平均升温值≥0.0℃。
对比例2
本对比例提供一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脱脂羊毛纤维干燥，溶解，离心，加入纳米二氧化钛，其中纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10；搅拌，经静电纺固定到细支羊毛纱的表面形成初级纱，细支羊毛纱的粗细为280D/660F；
(2)将步骤(1)得到的初级纱线喂入涡流纺设备，其中卷取比为0.7，罗拉张力150CN，横动角度15deg，集棉器规格4mm；与棉纤维混纺，形成所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其中棉纤维与初级纱的质量比为1:4。
经检测，本对比例制得的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，其抗菌率为0％，最高升温值≥4.0℃，30min内平均升温值≥3.0℃。
表1实施例及对比例的复合纱线的性能测试结果
抗菌率(％) 最高升温值(℃) 30min升温值(℃)
实施例1 99 4.0 3.0
实施例2 99 4.5 3.6
实施例3 85 4.0 3.0
实施例4 99 5.0 3.7
对比例1 99 0.0 0.0
对比例2 0 4.0 3.0
表1为实施例及对比例的复合纱线的性能测试结果。从表1可以看出，实施例制备的复合纱线，同时具有良好的抗菌性能和发热性能，可以广泛的应用于保暖服装及户外服装领域。
综上，本发明的抗菌防虫蛀的发热复合纱线，通过让功能材料均匀的分布在主体材料上，并创造性地将纳米银及纳米二氧化钛添加到再生角蛋白功能层中，赋予了复合纱良好的使用性能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将脱脂羊毛纤维溶解、离心后，加入纳米银和纳米二氧化钛，搅拌均匀后得到纺丝液；将所述纺丝液进行静电纺丝，使产生的纤维附着在细支羊毛纱的表面，形成初级纱；所述细支羊毛纱以60-120rad/min的速度转动；
S2.将步骤S1得到的初级纱喂入涡流纺设备中，与棉纤维混纺，即形成所述抗菌防虫蛀的发热复合纱线；所述涡流纺的涡流气压为0.40-0.55MP，纺纱速度为360-480m/min，卷取比为0.7-1，罗拉张力为150-230CN，横动角度为15-18deg，集棉器的规格为4-9mm。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述脱脂羊毛纤维在溶解前先经过干燥，所述干燥的温度为70-85℃，干燥的时间为6-8h。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述脱脂羊毛纤维溶解的工艺为：
将脱脂羊毛纤维添加到十二烷基硫酸钠、硫化钠和尿素的混合溶液中溶解，所述混合溶液中，十二烷基硫酸钠、硫化钠与尿素的质量比为1：3：56，十二烷基硫酸钠、硫化钠、尿素三者与水的质量比为1:20-25；脱脂羊毛纤维与十二烷基硫酸钠、硫化钠、尿素三者总质量的比例为1:10-12。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述离心的转速为6000-7000rad/min，离心的时长为10-15min。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米银与脱脂羊毛纤维的质量比为1:20-30，所述纳米二氧化钛与脱脂羊毛纤维的质量比为1:10-12；
所述搅拌采用超声震动，搅拌时长为3-4h。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌防虫蛀的发热复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述棉纤维与初级纱的质量比为1:3-4。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法制备的抗菌防虫蛀的发热复合纱线。
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