CN114561714B - 含薄荷提取物的pe大生物纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含薄荷提取物的PE大生物纤维及其制备方法。本发明通过将薄荷提取物负载于介质放电等离子体改性的介孔二氧化硅中，然后将其掺杂至聚乙烯(PE)中制成PE母粒，再与PE切片熔融纺丝，成功将薄荷提取物掺入到PE纤维中。本发明的PE大生物纤维是一种抗菌和力学性能均十分良好的材料，其制备方法经济、简单，因此适合产业上大规模应用。

Description

含薄荷提取物的PE大生物纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织领域，具体而言，本发明涉及PE纤维技术领域，特别是涉及一种PE大生物纤维，其包含薄荷提取物，具有良好抗菌性能。本发明还涉及所述纤维的制备方法。

背景技术

PE纤维(即聚乙烯纤维)是由聚乙烯经熔融纺丝法纺丝而得到的纤维材料，商品名为乙纶。PE纤维形态结构与涤纶、锦纶、丙纶相似，包括短纤维和长丝，纤维强度和伸长率与丙纶相接近，密度较小，为0.95g/cm³左右；这种纤维的机械强度可通过纺丝工艺参数进行调节，而且湿态强度和伸长与干态相同。PE纤维吸湿能力与丙纶相同，在通常大气条件下回潮率为0；染色性很差，具有较稳定的化学性质，有良好的耐化学药品性和耐腐蚀性；耐热性较差，但耐湿热性能较好。PE纤维的高强度、低密度、绝缘性佳等特点，使得其主要用于生产各种工业用纺织品，特别是滤材、篷布、网带、地毯等产品；PE纤维的服用性能较差，但由于其具有良好的热传导性，与人接触产生明显的凉感且不吸水、不与人体粘贴，因此也用来制作冰感织物。

大生物纤维是近年来新兴起的概念，是指经过生物活性分子进行改性，由此生产出的具有生物功能的活性纤维。生物活性分子的引入可为纤维带来各种性能，由于PE纤维应用的场合经常提出抗菌性的要求，因此具有良好抗菌性的PE大生物纤维是目前研究的热点。

薄荷为唇形科植物薄荷的地上干燥部分，薄荷提取物含有丰富的生物活性物质，如黄酮类、酚类、萜类以及有机酸类活性物质，具有抗炎、抑菌、抗氧化等功效。

CN200910020271.2报道了一种具有薄荷抗菌功能的粘胶纤维，将天然薄荷提取物的微细粉粒或其溶液添加到粘胶纺丝原液中，按常规湿法纺丝喷丝工艺成型，得到具有薄荷抗菌功能的粘胶纤维。抗菌剂均匀分布在纤维的内部，抗菌功能持久。

CN201410060999.9报道了一种薄荷复合纤维素纤维，将薄荷提取物研磨溶解于分散剂溶液制得薄荷提取物加入液，再与变性粘胶液，混合均匀后制备成薄荷共混粘胶，凝固浴纺丝成型得到薄荷复合纤维素纤维。

CN201810178342.0报道了一种薄荷提取物微胶囊、腈纶纤维、面料，将薄荷提取物制作成微胶囊，再将薄荷提取物微胶囊分散于聚丙烯腈纺丝液中，制作成腈纶纤维。薄荷提取物微胶囊结构稳定，微胶囊的壁可以保护薄荷提取物在纺丝过程中的流失，纤维中的微胶囊经摩擦释放出薄荷提取物的有效成分，起到持久的抗菌凉感功能。

CN202010608869.X报道了一种防水透湿面料，以丙烯腈为壁材，薄荷提取物为芯材，采用界面聚合法制备了薄荷-丙烯腈微胶囊，将薄荷提取物应用于织物涂层，兼顾外层面料的防水、透湿功能，同时微胶囊的包裹，会发挥薄荷提取物持久的抗菌功能。

然而，上述纤维中都是将薄荷提取物加入到纤维的纺丝溶液中，这些方法无法应用于PE纤维的熔融纺丝法中。

CN202010192253.9、CN202010139154.4、CN202010192254.3、CN202010230120.6、CN202010139150.6等报道了另一种将薄荷提取物添加到纤维中的方法，先将薄荷提取物与不同多孔材料混合，在不同助剂存在下，使薄荷提取物负载于多孔材料上制得含薄荷提取物的改性颗粒，再经过熔融纺丝过程得到包含薄荷提取物的纤维，其中多孔材料的使用是为了克服植物提取物不耐高温、在和纤维熔融共混制备纤维制品时容易炭化或者损失，减少其功能性，植物提取物的加入会对纤维的力学强度、纤维制品的透气性产生影响的等问题。然而，该方法仍然存在一些问题：一是薄荷提取物的成分较为复杂并且包含了一些无用杂质，而该法在将薄荷提取物负载于多孔材料上时并不能选择性地吸附活性成分；二是薄荷提取物于多孔材料上负载量低、结合强度不足，有时需要偶联剂连接；三是多孔材料多为无机材料，与纤维本身存在一定的相容性问题。上述问题在将薄荷提取物添加至PE纤维中时仍会存在。

因此，亟待寻找能够有效地将薄荷提取物掺杂至PE纤维中的方法，以获得性能更佳的PE大生物纤维。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种含薄荷提取物的PE大生物纤维及其制备方法。

本发明的第一个方面在于提供一种含薄荷提取物的PE大生物纤维，所述PE大生物纤维中包含0.2～0.9％的负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，其中，所述介孔二氧化硅经由介质放电等离子体改性。

本发明通过介质放电等离子改性的方法对介孔二氧化硅进行改性，该方法能够深入到介孔二氧化硅孔隙内部，使得改性后的介孔二氧化硅对薄荷提取物中的多酚和黄酮类化合物的吸附能力和容量显著提高，从而提高负载量和选择性，进而提升多孔材料对于生物活性分子的保护能力，改善了抗菌性能，特别是显著改善了PE大生物纤维的耐久性和耐洗涤性。此外，改性后的介孔二氧化硅与聚乙烯(PE)的相容性提高，PE纤维的力学性能也同时得到改善。

在本发明的一个优选的实施方案中，所述PE大生物纤维由PE母粒和PE切片熔融纺丝而成，所述PE母粒和PE切片的质量比为2～10：90～98，优选4～6：94～96，更优选5：95。

在本发明的一个优选的实施方案中，所述PE母粒包含聚乙烯(PE)、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，其中，聚乙烯(PE)的含量为80～95％；所述抗氧剂的含量为0.5～3％；所述润滑剂的含量为0.1～1％；所述负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量为6～18％。

本发明中，PE大生物纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量越多，意味着薄荷提取物的含量也越高，抗菌性能将会更佳；但相应的，介孔二氧化硅的含量也会增加，这在一定程度上有利于提高断裂伸长率和断裂强度，但相应的，过多的介孔二氧化硅会发生聚集，反而会造成纤维力学性能有所下降以及表面粗糙的问题。因此，优选的，所述PE大生物纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量优选为0.3～0.8％，更优选0.5～0.75％。因此，所述PE母粒中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量优选为8～16％，更优选10～15％。PE母粒中聚乙烯(PE)的含量优选为80～90％，更优选83.5～88.5％。

本发明中，介孔二氧化硅在经由介质放电等离子体改性后，对于薄荷提取物特别是其中的多酚和黄酮类化合物的吸附能力和容量显著提高。因此，优选的，所述负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅中，薄荷提取物的负载量为12～40％，优选15～35％，更优选20～30％。本发明中，所述负载量在没有其他说明的情况下，是指负载的薄荷提取物相对于改性的介孔二氧化硅的质量比。

本发明PE大生物纤维中，如果薄荷提取物含量较低，可能会导致PE大生物纤维的抑菌性能不佳；然而，在实际使用中并不需要添加过分多的薄荷提取物，因为当薄荷提取物的含量达到一定程度后，PE大生物纤维的抑菌性能完全能够得到保证。因此，优选的，PE大生物纤维中薄荷提取物的含量为0.09～0.25％，优选0.1～0.2％，更优选0.11～0.15％。因此，所述PE母粒中薄荷提取物的含量优选为1.5～5.0％，更优选2.0～4.5％。

本发明中，经过介质放电等离子改性的介孔二氧化硅对于薄荷提取物中多酚和黄酮类化合物具有较佳的选择性，在负载后，薄荷提取物中多酚和黄酮类化合物的比例提高，从而使得其抑菌效果进一步改善。因此，优选的，在负载的薄荷提取物中，多酚和黄酮类化合物的含量在85％以上，优选在90％以上。

本发明中，所述改性的介孔二氧化硅是对介孔二氧化硅用介质阻挡放电等离子体进行改性。本发明发现，功能性气体的选择对于介孔二氧化硅的改性非常重要，不同功能性气体改性的效果有显著差异。本发明进一步发现，用以产生等离子体的功能性气体当选择为氨气与二氧化碳体积比为1：0.5～3的混合气体时，改性的介孔二氧化硅在各方面的效果都较好。优选的，所述体积比为1：1～1.5。

本发明中，所述聚乙烯(PE)选自数均分子量为30～100万的聚乙烯，优选50～70万。

本发明中，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂中的一种或更多种。优选的，选自1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(抗氧剂330)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。优选的，PE母粒中抗氧剂的含量为0.5～2％，更优选0.8～1.5％。

本发明中，所述润滑剂选自酰胺类、硅氧烷类、硬脂酸盐类中的至少一种。所述酰胺类润滑剂包括油酸酰胺、芥酸酰胺和硬脂酸酰胺；所述硅氧烷类润滑剂包括甲基硅油、二甲基硅油、乙基硅油和苯甲基硅油；所述硬脂酸盐润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁。优选的，PE母粒中润滑剂的含量0.3～0.8％，更优选0.4～0.6％。

优选的，所述PE大生物纤维中还可以添加其他助剂，如弹性体、稳定剂等。

本发明中，所述PE大生物纤维的断裂伸长率为4.5～8.5％，优选5.0～7.5％，断裂强度为5.8～8.5cN/dtex，优选6.0～7.5cN/dtex，结晶度为70～85％，优选75～85％。

本发明的第二个方面在于提供一种含薄荷提取物的PE大生物纤维的制备方法，包括：

步骤1：使用介质阻挡放电等离子体对介孔二氧化硅进行改性，制得改性介孔二氧化硅；

步骤2：将薄荷提取物分散于溶剂中制得薄荷提取物悬浊液；

步骤3：将改性介孔二氧化硅、薄荷提取物悬浊液于搅拌器中加热搅拌混合、静置，过滤、烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；

步骤4：将聚乙烯(PE)切片、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅混合制成PE母粒；

步骤5：将PE母粒和PE切片一起熔融纺丝制成PE纤维。

本发明中，步骤1包括：在具有两个不锈钢电极的等离子体处理装置中，将石英反应器腔体放置在两个不锈钢电极之间；将介孔二氧化硅均匀铺展在反应器的底部成薄层，通入功能性气体，采用介质阻挡放电的方式，在石英反应器腔体内放电产生等离子体，处理介孔二氧化硅，得到改性介孔二氧化硅。

优选的，所述功能性气体包括氨气与二氧化碳体积比为1：0.5～3的混合气体，优选的，所述体积比为1：1～1.5。

优选的，所述介质阻挡放电时，等离子体处理装置的处理电压为30～50kV、频率为10～15kHz、输出功率为120～140W。

优选的，处理时间为30～60min。

本发明中，步骤2中，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或一种以上。优选的，所述溶剂选自甲醇、乙醇、甲醇/水混合溶剂、乙醇/水混合溶剂。

所述薄荷提取物悬浊液中薄荷提取物的浓度为15～40％，优选为20～30％。

本发明中，步骤3包括：将改性介孔二氧化硅、薄荷提取物悬浊液加入到搅拌器中加热搅拌8～24h，再静置1～4h，过滤收集固体，冲洗掉表面附着的薄荷提取物，烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅。

优选的，改性介孔二氧化硅与薄荷提取物悬浊液的用量比为使得改性介孔二氧化硅与薄荷提取物的质量比为1：1.5～5，优选1：2～3。

所制得的负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅中，薄荷提取物的负载量为12～40％，优选15～35％，更优选20～30％。在负载的薄荷提取物中，多酚和黄酮类化合物的含量在85％以上，优选在90％以上。

本发明中，步骤4包括：向聚乙烯(PE)切片中加入抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，在双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒。

优选的，所述PE母粒中还可以添加其他助剂，如弹性体、稳定剂等。

本发明中，步骤5包括：将PE母粒和PE切片在纺丝机中熔融混炼，经螺杆挤出机、熔体过滤器、纺丝箱体及组件，制备得到初生纤维；将制得的初生纤维经过二级热牵伸、热定型后得到含薄荷提取物的PE纤维。

优选的，PE母粒和PE切片的质量比为2～10：90～98，优选4～6：94～96，更优选5：95。

优选的，在熔融混炼时还可以添加额外的抗氧剂、润滑剂、弹性体、稳定剂等。

本发明中，所述薄荷提取物优选为薄荷的甲醇提取物。优选的，其制备方法为：

取薄荷干粉，按料液比1∶15～25加入到甲醇中，加热超声提取，趁热抽滤，减压蒸除溶剂得到浸膏，乙酸乙酯萃取后再次减压蒸除溶剂，得到的浸膏干燥后，研磨成粉。

本发明中，所述薄荷提取物中多酚含量为30～60mg/g，优选40～55mg/g，总黄酮含量约为300～500mg/g，优选350～450mg/g。

本发明中，所述份数在未有其他说明的情况下，均指质量份。

有益效果：

本发明提供了一种含薄荷提取物的PE大生物纤维及其制备方法。本发明通过将薄荷提取物负载于介质放电等离子体改性的介孔二氧化硅中，然后将其掺杂至聚乙烯(PE)中制成PE母粒，再与PE切片熔融纺丝，成功将薄荷提取物掺入到PE纤维中。由于介质放电等离子体改性能够深入介孔二氧化硅的孔隙内部，因此增加了对于薄荷提取物的吸附和结合能力；同时，特定的功能性气体改性契合多酚和黄酮类化合物的结构特点，因此改性介孔二氧化硅还具有对薄荷提取物中多酚和黄酮类化合物的选择性。本发明的PE大生物纤维具有优异的抗菌性能以及突出的耐久性特别是耐洗涤性能，因此能在多种场合使用。另外，本发明的介孔二氧化硅与PE具有较好的相容性，在少量添加的情况下能够提高PE纤维的力学性能，改善PE纤维的断裂伸长率和断裂强度。总的来说，本发明的PE大生物纤维是一种抗菌和力学性能均十分良好的材料，其制备方法经济、简单，因此适合产业上大规模应用。

附图说明

图1为介质阻挡放电等离子体处理装置示意图；

图2为实施例1步骤1所制得的改性介孔二氧化硅。

具体实施方式

以下将对发明的优选实例进行详细描述。所举实例是为了更好地对发明内容进行陈述，并不是发明内容仅限于实例。根据发明内容对实施方案的非本质的改进和调整，仍属于发明范畴。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道购买得到的常规产品。

制备例1：

薄荷提取物的制备：取薄荷干粉100份，按料液比1∶20加入到甲醇中，超声功率150W，60℃下用超声提取两次，趁热抽滤，减压蒸除溶剂得到浸膏，乙酸乙酯萃取后再次减压蒸除溶剂，得到的浸膏置于60℃恒温烘箱干燥24h至重量不发生改变，得到灰色固体11.2份，研磨成粉备用。经检测，其中多酚含量约为48mg/g，总黄酮含量约为378mg/g。

实施例1：

步骤1：在具有两个不锈钢电极的等离子体处理装置中，将石英反应器腔体放置在两个不锈钢电极之间，使电极之间的距离为10毫米；将介孔二氧化硅均匀铺展在反应器的底部成薄层，通入氨气/二氧化碳体积比1:1的混合气体，采用介质阻挡放电的方式，用高压发生器产生40千伏的电压、10千赫兹的高频，输出功率为120W的条件下，在石英反应器腔体内放电产生等离子体，处理介孔二氧化硅40min，得到改性介孔二氧化硅；

步骤2：将3份制备例1的薄荷提取物加入到7份乙醇中，超声分散制得30％浓度的薄荷提取物悬浊液；

步骤3：将1份步骤1的改性介孔二氧化硅、10份步骤2的薄荷提取物悬浊液加入到搅拌器中，升温至回流，搅拌10h，自然冷却后静置2h，过滤收集固体，用乙醇冲洗掉表面附着的物质，烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；经检测，薄荷提取物的负载量为28.6％，以多酚和黄酮类化合物为主，约占90％；

步骤4：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：88.5：1：0.5：10，所述PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为10％，薄荷提取物的含量约为2.9％。

步骤5：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在纺丝机中熔融混炼，在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维，PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.5％，薄荷提取物的含量约为0.14％。

实施例2：

与实施例1相同，区别在于：步骤4中PE、抗氧剂、弹性体、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：83.5：1：0.5：15；所得到的PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为15％，薄荷提取物的含量约为4.3％；步骤5所得到的PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.75％，薄荷提取物的含量约为0.21％。

实施例3：

步骤1：同实施例1；

步骤2：将2份制备例1的薄荷提取物加入到8份乙醇中，超声分散制得20％浓度的薄荷提取物悬浊液；

步骤3：将1份步骤1的改性介孔二氧化硅、10份步骤2的薄荷提取物悬浊液加入到搅拌器中，升温至回流，搅拌15h，自然冷却后静置2h，过滤收集固体，用乙醇冲洗掉表面附着的物质，烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；经检测，薄荷提取物的负载量为21.4％，以多酚和黄酮类化合物为主，约占92％；

步骤4：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：88.5：1：0.5：10，PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为10％，薄荷提取物的含量约为2.1％。

步骤5：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在纺丝机中熔融混炼，在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维，PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.5％，薄荷提取物的含量约为0.11％。

对比例1：

步骤1：将3份制备例1的薄荷提取物加入到7份乙醇中，超声分散制得30％浓度的薄荷提取物悬浊液；

步骤2：将1份的介孔二氧化硅、10份步骤1的薄荷提取物悬浊液加入到搅拌器中，升温至回流，搅拌10h，自然冷却后静置2h，过滤收集固体，用乙醇冲洗掉表面附着的物质，烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；经检测，薄荷提取物的负载量为9.6％，其中多酚和黄酮类化合物约占78％；；

步骤3：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：88.5：1：0.5：10，PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为10％，薄荷提取物的含量约为0.96％。

步骤4：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在纺丝机中熔融混炼，在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维，PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.5％，薄荷提取物的含量约为0.05％。

对比例2：

步骤1：与实施例1相同，区别在于功能性气体采用空气而非氨气/二氧化碳；

步骤2：将3份制备例1的薄荷提取物加入到7份乙醇中，超声分散制得30％浓度的薄荷提取物悬浊液；

步骤3：将1份步骤1的改性介孔二氧化硅、10份步骤2的薄荷提取物悬浊液加入到搅拌器中，升温至回流，搅拌10h，自然冷却后静置2h，过滤收集固体，用乙醇冲洗掉表面附着的物质，烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；经检测，薄荷提取物的负载量为13.4％，其中多酚和黄酮类化合物约占83％；

步骤4：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：88.5：1：0.5：10，PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为10％，薄荷提取物的含量约为1.3％。

步骤5：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在纺丝机中熔融混炼，在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维，PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.5％，薄荷提取物的含量约为0.07％。

对比例3：

与对比例2相同，区别仅在于步骤1中用氧气代替空气，以得到改性介孔二氧化硅；此时，步骤3中薄荷提取物的负载量为16.7％，其中多酚和黄酮类化合物约占87％；步骤4PE母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为10％，薄荷提取物的含量约为1.7％；步骤5的PE纤维中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为0.5％，薄荷提取物的含量约为0.08％。对比例4：

步骤1：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂的质量比为：98.5：1：0.5；

步骤2：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维。

对比例5：

步骤1-3同实施例1；

步骤4：向PE(数均分子量50万)切片中加入抗氧剂330、润滑剂油酸酰胺、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，用双螺杆挤出机中熔融挤出、水冷、切粒、干燥后得到PE母粒；其中，PE、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的质量比为：78.5：1：0.5：20，母粒中，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为20％，薄荷提取物的含量约为5.7％。

步骤5：将PE母粒、PE(数均分子量50万)切片按照质量比5：95在纺丝机中熔融混炼，在双螺杆挤出机内熔融，熔融温度为155℃，熔体过滤器过滤芯后制得PE熔体；由喷丝板喷出，喷丝板孔径为0.3mm，出丝速度为0.6m/min，再经自然风冷却成型，制得初生丝，喷头拉伸的倍数为5倍；将初生丝经导丝辊送入两个水浴槽内，初生丝在油浴槽中均匀牵伸，第一个水浴槽中水浴温度为90℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为6倍，第二个水浴槽中水浴温度为95℃，水浴槽长度为1m，牵伸倍数为12倍；牵伸后的纤维通过热吹风箱除去水份，并利用卷绕机卷绕成筒，得到PE纤维，PE纤维中负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的含量约为1％，薄荷提取物的含量约为0.29％。

取实施例1～3和对比例1～5所制备的PE纤维经PE纤维纺布生产线制成PE纤维面料，并对所制备的PE纤维面料进行性能检测。

测试1：抑菌率

按照GB/T 20944.2-2007测试各PE纤维面料的抑菌率，以及其经100次标准洗涤(GB/T 8629-2017)后的抑菌率。结果如下表1所示。从所示结果可以看出，薄荷提取物的引入能够使得PE纤维具备一定抗菌性。当介孔二氧化硅采用本发明的介质阻挡放电等离子体改性方法改性时，薄荷提取物在介孔二氧化硅上的负载量更多，并且对于多酚和黄酮类化合物的选择性更佳，进而实现更好的初始抗菌效果；同时，改性的介孔二氧化硅能够更加牢固地结合薄荷提取物特别是其中的多酚和黄酮类化合物，使得PE纤维的耐久性尤其耐洗涤性能突出。对比例1则示出，如果介孔二氧化硅未经任何改性处理，其对于薄荷提取物的吸附能力明显较低，特别对于多酚和黄酮类化合物的选择性也较差，大大影响了其抗菌性和耐洗涤性。对比例2～3示出，即使是等离子体改性，但如果介质选择不当的话，仍不能达到令人完全满意的抗菌效果和耐洗涤效果。

表1：PE纤维的抑菌率

测试2：力学性能测试

按照GB/T 14344-2008测试各PE纤维面料的断裂强度及断裂伸长率，用差示扫描量热法(DSC)测试结晶度，结果如下表2所示。从所示结果可以看出，相比于未添加薄荷提取物及介孔二氧化硅的对比例4，负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅的引入能够提高PE纤维的断裂伸长率、断裂强度，结晶度下降较少。与介孔二氧化硅未改性的对比例1以及未适当改性的对比例2～3相比，改善程度明显，表明本发明的PE纤维中，改性介孔二氧化硅与PE相容性更好。但是，如果改性介孔二氧化硅的掺杂量过高(对比例5)，反而会产生结晶度大幅下降、毛丝增加、可纺性下降的不良后果，并且在纤维表面也会出现不平的现象。

表2：PE纤维的力学性能

项目	总牵伸倍数	断裂伸长率/％	断裂强度/(cN/dtex)	结晶度
					实施例1	23	5.5	6.22	80.3％
实施例2	23	7.1	6.75	76.4％
					对比例1	23	3.8	5.11	68.9％
对比例2	23	4.4	5.34	70.2％
					对比例3	23	4.6	5.60	71.1％
对比例4	23	3.1	4.67	84.3％
					对比例5	23	6.7	6.04	65.4％

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种含薄荷提取物的PE大生物纤维，所述PE大生物纤维中包含0.2～0.9％的负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅，其中，所述介孔二氧化硅经由介质放电等离子体改性，改性步骤包括：在具有两个不锈钢电极的等离子体处理装置中，将石英反应器腔体放置在两个不锈钢电极之间；将介孔二氧化硅均匀铺展在反应器的底部成薄层，通入功能性气体，采用介质阻挡放电的方式，在石英反应器腔体内放电产生等离子体，处理介孔二氧化硅，得到改性介孔二氧化硅；所述功能性气体选择为氨气与二氧化碳体积比为1：1的混合气体；

所述负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅中，薄荷提取物的负载量为20～30％；在负载的薄荷提取物中，多酚和黄酮类化合物的含量在85％以上。

2.根据权利要求1所述的PE大生物纤维，其特征在于，所述PE大生物纤维由PE母粒和PE切片熔融纺丝而成，所述PE母粒和PE切片的质量比为2～10：90～98。

3.根据权利要求2所述的PE大生物纤维，其特征在于，所述PE母粒和PE切片的质量比为4～6：94～96。

4.根据权利要求2所述的PE大生物纤维，其特征在于，所述PE母粒和PE切片的质量比为5：95。

5.根据权利要求1-4任一项所述的PE大生物纤维，其特征在于，在负载的薄荷提取物中，多酚和黄酮类化合物的含量在90％以上。

6.根据权利要求1所述的PE大生物纤维，其特征在于，所述PE大生物纤维的断裂伸长率为4.5～8.5％，断裂强度为5.8～8.5cN/dtex，结晶度为70～85％。

7.根据权利要求6所述的PE大生物纤维，其特征在于，所述PE大生物纤维的断裂伸长率为5.0～7.5％，断裂强度为6.0～7.5cN/dtex，结晶度为75～85％。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的含薄荷提取物的PE大生物纤维的制备方法，包括：

步骤1：在具有两个不锈钢电极的等离子体处理装置中，将石英反应器腔体放置在两个不锈钢电极之间；将介孔二氧化硅均匀铺展在反应器的底部成薄层，通入功能性气体，采用介质阻挡放电的方式，在石英反应器腔体内放电产生等离子体，处理介孔二氧化硅，得到改性介孔二氧化硅；所述功能性气体选择为氨气与二氧化碳体积比为1：1的混合气体；

步骤2：将薄荷提取物分散于溶剂中制得薄荷提取物悬浊液；

步骤3：将改性介孔二氧化硅、薄荷提取物悬浊液于搅拌器中加热搅拌混合、静置，过滤、烘干、研磨，得到负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅；

步骤4：将聚乙烯(PE)切片、抗氧剂、润滑剂、负载有薄荷提取物的介孔二氧化硅混合制成PE母粒；

步骤5：将PE母粒和PE切片一起熔融纺丝制成PE纤维。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述薄荷提取物的制备方法为：

取薄荷干粉，按料液比1∶15～25加入到甲醇中，加热超声提取，趁热抽滤，减压蒸除溶剂得到浸膏，乙酸乙酯萃取后再次减压蒸除溶剂，得到的浸膏干燥后，研磨成粉。

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