CN115418784A - 一种生物基尼龙面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新材料技术领域，且公开了一种生物基尼龙面料及其制备方法，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；生物基尼龙纤维由以下成分制成：生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂；本发明通过生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到的生物基尼龙面料，其透湿性能相较于常规尼龙纤维加工得到的面料具有大幅度的改善，吸湿排汗效果得到明显的提高，生物基尼龙面料穿着更加舒适。

Description

一种生物基尼龙面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种生物基尼龙面料及其制备方法。
背景技术
合成纤维是以石油为主要原料，石油作为一次性资源正面临日益枯竭的困境。同时，传统合成纤维还具有不可降解的特点。
为了改善现状，越来越多的对生物基面料进行研究，从而能够降低石油资源的使用量。
尼龙面料是由聚酰胺纤维制成的面料，具有原材料易得、可再生、韧性好、强度高、抗拉伸性好、耐磨性好等特点，广泛应用与服装、鞋帽、箱包等领域。
现有技术申请号2019105015947，本发明公开了一种尼龙面料及其加工方法，属于面料加工技术领域。该尼龙面料的加工方法先将尼龙材料加工成假捻变形丝，然后经整纱、浆纱和织布操作织造得到坯布，接着，将坯布经染色、定型、湿法涂层后整理和水洗等处理，便可得到的使客人满意的纯尼龙面料。本发明实施例通过独特的工艺组合加工得到的尼龙面料集尼龙纤维和纯棉所长，具有舒适干爽、透气、弹力好、高耐磨性和优良染色性等特点，在手感上能媲美纯棉面料，其兼具了纯棉的舒适和锦纶的性能，在舒适性和功能性上得到了完美结合，可作为高档户外服装的面料”，首先，其完全采用尼龙材料加工，不易降解，况且，其透气性较一般。
基于此，我们提出了一种生物基尼龙面料，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物基尼龙面料及其制备方法。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 55-70份、聚二甲基硅氧烷4-6份、纳米填料15-22份、改性木质素11-18份、硬脂酸2-3份、抗氧剂1-2份。
作为进一步的技术方案，所述改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素。
作为进一步的技术方案，步骤(1)中干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时。
作为进一步的技术方案：步骤(2)中所述甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5。
作为进一步的技术方案，步骤(3)中反应中间体与木质素混合质量比为1:15。
作为进一步的技术方案，步骤(3)中惰性气氛为氮气；
所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；
所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。
作为进一步的技术方案：生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。
作为进一步的技术方案：所述纳米填料为纳米氧化锌。
作为进一步的技术方案，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
木质素不仅结构复杂，同时分子结构紧凑使对木质素改性难度较大，这是由于木质素分子中含有氢键且分子之间也存在氢键作用，结构中的芳香基团存在π-π作用，因此，本发明通过以甲酸、乙酸、乳酸、尿素进行反应得到反应中间体，然后再将反应中间体与木质素进行反应，通过木质素分子中的氢键作用，能够促使反应中间体快速均匀的分散到木质素结构内部，并且与其内部基团发生反应，进而改变其内部相互作用，从而得到改性木质素。
通过改性木质素的引入，能够有效的改善生物基尼龙面料的透气性和透湿性能，从而使得生物基尼龙面料穿着更加舒适。
本发明制备的生物基尼龙面料被废弃后，能够经过生物降解，从而能够避免对环境产生污染。
竹炭纤维是从原竹中提练出来的绿色环保材料，它具有竹子天然的防螨、防臭、防虫和产生负离子特性，竹炭纤维织物对200—400nm的紫外线透过率几乎为零，而这一波长的紫外线对人体的伤害最大，可见，引入一定量的竹炭纤维制成的生物基尼龙面料具有优异的抗紫外线的效果。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种生物基尼龙面料，具备以下有益效果：本发明通过生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到的生物基尼龙面料，其透湿性能相较于常规尼龙纤维加工得到的面料具有大幅度的改善，吸湿排汗效果得到明显的提高，生物基尼龙面料穿着更加舒适；同时，经过本发明制备的生物基尼龙线位，使得面料的透气性得到进一步的提高，通过生物基尼龙纤维、竹炭纤维共同作用，使得纤维的力学性能更好，使用寿命长得到明显的延长。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下为具体实施例：
实施例1
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 55份、聚二甲基硅氧烷4份、纳米填料15份、改性木质素11份、硬脂酸2份、抗氧剂1份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
实施例2
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 58份、聚二甲基硅氧烷5份、纳米填料17份、改性木质素12份、硬脂酸2.5份、抗氧剂1.5份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
实施例3
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 60份、聚二甲基硅氧烷5份、纳米填料18份、改性木质素14份、硬脂酸2.5份、抗氧剂1.5份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
实施例4
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 60份、聚二甲基硅氧烷5份、纳米填料18份、改性木质素15份、硬脂酸2.5份、抗氧剂1.8份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
实施例5
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 65份、聚二甲基硅氧烷5份、纳米填料20份、改性木质素15份、硬脂酸2.5份、抗氧剂1.8份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
实施例6
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 70份、聚二甲基硅氧烷6份、纳米填料22份、改性木质素18份、硬脂酸3份、抗氧剂2份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理，干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体，甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素，反应中间体与木质素混合质量比为1:15，惰性气氛为氮气，所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
对比例1：
一种生物基尼龙面料，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 55份、聚二甲基硅氧烷4份、纳米填料15份、硬脂酸2份、抗氧剂1份。生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。所述纳米填料为纳米氧化锌。抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
一种生物基尼龙面料的制备方法，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
试验：
根据标准ISO14956干燥剂倒杯法测试要求，采用透湿试验箱测定织物的透湿率，试验时间120min。试验指标：透湿率(g/24h·m-2)；
表1
透湿率g/24h·m<sup>-2</sup>
实施例1 45.6
实施例2 44.8
实施例3 44.2
实施例4 45.3
实施例5 45.1
实施例6 44.6
对比例1 25.7
由表1可以看出，本发明制备的生物基尼龙面料具有优异的透湿性能，面料穿着更加舒适。
透气性检测，参照GB/T 5453-1997；
表2
透气性mm/s
实施例1 385
实施例2 381
实施例3 386
实施例4 383
实施例5 381
实施例6 384
对比例1 259
由表2可以看出，本发明制备的生物基尼龙面料具有优异的透气性，通过引入改性木质素，能够大幅度的提高面料的透气性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种生物基尼龙面料，其特征在于，由生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到；
所述生物基尼龙纤维按重量份计由以下成分制成：生物基尼龙66 55-70份、聚二甲基硅氧烷4-6份、纳米填料15-22份、改性木质素11-18份、硬脂酸2-3份、抗氧剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于，所述改性木质素制备方法为：
(1)将甲酸、乙酸、乳酸、尿素分别进行干燥处理；
(2)将经过干燥后的甲酸、乙酸、乳酸、尿素依次添加到反应釜中，搅拌均匀，然后再添加氯化胆碱，调节反应釜内温度至70℃，水浴保温，搅拌反应2小时，得到反应中间体；
(3)将上述得到的反应中间体与木质素进行混合，在惰性气氛保护下，调节温度至118℃，保温搅拌反应40min，然后调节温度至60℃，得到反应物，添加无水乙醇，继续搅拌30min，再添加蒸馏水，搅拌2小时，进行高速离心处理，静置，过滤沉淀，洗涤，干燥，得到改性木质素。
3.根据权利要求2所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于，步骤(1)中干燥处理的干燥温度为65℃，干燥时间为1小时。
4.根据权利要求2所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于：步骤(2)中所述甲酸、乙酸、乳酸、尿素、氯化胆碱混合质量比为3:1:5:3:5。
5.根据权利要求2所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于，步骤(3)中反应中间体与木质素混合质量比为1:15。
6.根据权利要求2所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于，步骤(3)中惰性气氛为氮气；
所述反应物、无水乙醇混合质量比为1:5；
所述无水乙醇、蒸馏水混合质量比为1:3。
7.根据权利要求1所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于：生物基尼龙纤维、竹炭纤维、棉纤维混纺的质量比为5:1:3。
8.根据权利要求1所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于：所述纳米填料为纳米氧化锌。
9.根据权利要求1所述的一种生物基尼龙面料，其特征在于，所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
10.根据权利要求1所述的一种生物基尼龙面料的制备方法，其特征在于，按各重量份将生物基尼龙66、聚二甲基硅氧烷、纳米填料、改性木质素、硬脂酸、抗氧剂依次添加到混合机中进行高速混合，混合均匀后，再添加到双螺杆挤出机中进行熔融，再将熔融体进入到喷丝机中，进行喷丝，得到生物基尼龙纤维，再将竹炭纤维、棉纤维混纺针织加工得到生物基尼龙面料。
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