CN115652459A - 一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，所述制备方法包括微胶囊防蚊液的制备、共混纺丝液的制备、防蚊整理液的制备、纺丝及后整理；所述微胶囊防蚊液的制备，以植物防蚊提取物为芯材，壳聚糖、三聚磷酸钠作为壁材，制备成微胶囊防蚊液，粒径D90＜2μm，芯材和壁材的质量比为（1‑3）：1。本发明所述防蚊再生纤维素纤维的制备方法，克服了现有生产技术过程中防蚊剂流失多、不耐洗涤等问题，保证了驱蚊效果的稳定性；本发明制备的防蚊再生纤维素纤维对人体无毒、无害，具有植物提取液的香味，微胶囊防蚊液的有效成分对甲种纤维素最高添加量为0.5‑1wt%，与现有技术中驱蚊虫剂添加量相比大大减少、驱蚊效果提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生纤维素纤维及其制备方法，具体是涉及一种具防蚊性能的再生纤维素纤维及其制备方法，属于纤维技术领域。
背景技术
夏季是蚊虫多发的季节，蚊虫对人类危害较大，不仅影响人们的工作、生活和睡眠，更重要的是传染疾病，且夏季天气炎热，夏季的衣物在穿着舒适性以及透气性方面提出了更高要求。再生纤维素纤维制品，含湿率最符合人体皮肤的生理要求，吸湿性好，穿着舒适，具有光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等特性，但我国再生纤维素纤维多数是普通品种，在满足基本服用性能后，人们对功能性纺织品提出了更高要求，在炎热的夏季，具有长效防蚊功能的面料越来越受到消费者的青睐。
目前防蚊纺织品的制备主要采用后整理的方式，利用浸泡或浸轧工艺在表面形成一层防蚊剂，这种方式处理的制品刚开始防蚊效果较好，但是随着洗涤次数的增加性能下降太快，耐用性、时效性、环保性都无法满足要求，因此从材料源头上开发长效安全的防蚊纤维素纤维是大势所趋。
中国发明专利申请号CN202010128435.X公开一种等离子改性防螨防蚊纤维的制备方法，包括以下步骤：先对单股聚酯、聚酰胺、聚丙烯、腈纶或复合纤维进行等离子处理，再将防螨防蚊剂覆于单股纤维之上，然后高温反应及烘干；或者，先将液体防螨防蚊剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后高温反应及烘干。此方法高温反应及烘干的温度最高达300℃，在此过程中，液体防螨防蚊剂有效成分大部分挥发掉了，防螨防蚊效果和耐久性差，难以达到预期效果。
发明专利ZL200910015145.8公开的驱蚊驱虫粘胶纤维及其制备方法，是将驱蚊驱虫剂直接加到黄化后的碱纤维素中或精练的上油浴中，驱蚊驱虫剂最高加入量为α纤维素质量的20％，且未经过保护而直接添加，在生产过程中容易遭到破坏或流失较多，产品功能性往往较差。
中国发明专利ZL202010127288.4公开了一种天然香蒲绒防蚊纤维素纤维的制备方法，主要技术是将提取的香蒲绒有效成分香蒲酸，制成香蒲绒整理剂，在纤维素纤维经过阳离子改性后，将具有防蚊功能的香蒲绒有效成分5-15wt%浸渍纤维，添加使用量较大，不但提高了生产成本，而且不利于环境保护；该发明中阳离子改性效果难以精确控制，香蒲酸作为发色体系类似于酸性染料，主要提高了纤维的耐皂洗、耐摩擦牢度，且具有抑菌性能，未提到防蚊效果及耐久性；另外，香蒲绒提取液为深棕色，用该方法制得的纤维亦为棕色，无法与任意色彩搭配，在服装和纺织品上不能被广泛的应用。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上研究现状和技术的不足，提供一种具有耐久性防蚊效果的可进行任意染色的再生纤维素纤维的制备方法，该方法制备的纤维防蚊剂添加量较少且能够均匀地分布在纤维内外，防蚊效果持久，耐摩擦、耐水洗性能高，并且经过染色能纺织成绮丽多彩的面料，服用性、舒适性高。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）微胶囊防蚊液的制备
以植物防蚊提取物为芯材，壳聚糖、三聚磷酸钠作为壁材，制备成微胶囊防蚊液，粒径D90＜2μm，芯材和壁材的质量比为（1-3）：1。
所述植物防蚊提取物由桉树精油、艾蒿精油、薄荷精油组成，质量比为1:1:1；
所述微胶囊壁材选用壳聚糖、三聚磷酸钠，壳聚糖分子上具有的羟基和氨基使其能够和纤维素纤维分子结构上含有的大量羟基形成氢键，可以有效提高微胶囊和纤维结合的牢度；
所述壳聚糖、三聚磷酸钠的质量比为4:1；
所述微胶囊防蚊液的具体制备方法为将芯材，缓慢加入到含有乳化剂吐温80的水溶液中，调节pH为5，温度44-46℃，在1300-1500r/min下乳化分散2.8-3.2h后，升温至74-76℃，加入壁材后，于74-76℃下继续反应1.8-2.2h，制备成微胶囊防蚊液。
所述含有乳化剂吐温80的水溶液中，吐温80的质量浓度为0.3-0.5%；
所述芯材占含有乳化剂吐温80的水溶液的质量百分比为3-5%。
（2）共混纺丝液的制备
以纤维素浆粕为原料，常规粘胶制备工艺制得纤维素纺丝原液，将部分微胶囊防蚊液按有效成分0.5~1wt%（对甲种纤维素）通过纺前注射系统添加到纺丝原液中，经动态混合器混合均匀得到共混纺丝液。
所述纺丝原液中甲种纤维素9.0~11wt%，氢氧化钠4.0~6.0wt%，熟成度9.0~14.0ml（10%氯化铵值），落球粘度40~70s。
（3）防蚊整理液的制备
将剩余的微胶囊防蚊液加入到去离子水中、加入戊二醛溶液作为交联剂、氯化镁为催化剂，用搅拌器搅拌20-60min，制得防蚊整理液。
微胶囊防蚊液、去离子水、戊二醛溶液、氯化镁的质量比1:100:（0.5-0.8）:（0.3-0.5）。
所述戊二醛溶液中戊二醛的质量浓度为18-22g/l。
（4）纺丝及后整理
将步骤（2）的共混纺丝液在纺丝机上经异形喷丝孔通过凝固浴进行纺丝，丝束经切断、脱硫、水洗、防蚊整理、上油、低温烘干、高温烘干制得防蚊再生纤维素纤维。
所述异形喷丝孔的形状为中空形、三角形、三叶形、四叶形、异形中空形、T字形中的一种；
凝固浴组成为硫酸80～95g/L、硫酸锌15～20 g/L、硫酸钠275～320g/L、温度40~45℃；
防蚊整理时纤维回潮率110%、60-65℃、5-10min；
所述低温烘干，温度为60-70℃、时间为3-5min；
所述高温烘干，温度为105~125℃、时间为60-90min。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述防蚊再生纤维素纤维的制备方法，克服了现有生产技术过程中防蚊剂流失多、不耐洗涤等问题，保证了驱蚊效果的稳定性。
2、本发明制备的防蚊再生纤维素纤维，干断裂强度为2.18-2.32 cN/dtex、湿断裂强度1.13-1.16 cN/dtex、干断裂伸长18.8-19.2%，白度78-83%，驱蚊率81-87%；按GB/T12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.16-2.30 cN/dtex、湿断裂强度1.10-1.13cN/dtex、干断裂伸长18.7-19.0%，白度80-84%，驱蚊率80.2-85.6%。
3、本发明制备的防蚊再生纤维素纤维对人体无毒、无害，具有植物提取液的香味，微胶囊防蚊液的有效成分对甲种纤维素最高添加量为0.5-1wt%，与现有技术中驱蚊虫剂添加量相比大大减少、驱蚊效果提升，驱蚊率＞80%。
4、本发明制备的防蚊再生纤维素纤维为异形，制成织物后产生具有三维结构的物理性防蚊屏障，可以制成一种更加实用性的、抗蚊虫咬的服装。
5、本发明生产中添加的防蚊浆料为白色，制备的纤维也为白色纤维，可以用多种染料进行染色，色彩更加丰富，应用更为广泛。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1一种防蚊再生纤维素纤维及其制备方法
（1）微胶囊防蚊液的制备
将桉树、艾蒿、薄荷的精油作为芯材（质量比为1:1:1），缓慢加入到含有乳化剂吐温80的水溶液中（调节pH=5、温度45℃），在1400r/min下乳化分散3h后，升温至75℃，加入壁材壳聚糖、三聚磷酸钠后，于75℃下继续反应2h，制备成粒径D90=1.826μm的微胶囊防蚊液。
所述壳聚糖、三聚磷酸钠的质量比为4:1；
所述含有乳化剂吐温80的水溶液中，吐温80的质量浓度为0.3%；
所述芯材占含有乳化剂吐温80的水溶液的质量百分比为3%；
所述芯材和壁材的质量比1:1。
（2）共混纺丝液的制备
以纤维素浆粕为原料，常规粘胶制备工艺制得纤维素纺丝原液，将部分微胶囊防蚊液按有效成分0.5wt%（对甲种纤维素）通过纺前注射系统添加到纺丝原液中，经动态混合器混合均匀得到共混纺丝液。
所述纺丝原液中甲种纤维素9.08wt %，氢氧化钠4.5wt%，熟成度10.2ml（10%氯化铵值），落球粘度43s。
（3）防蚊整理液的制备
将剩余的微胶囊防蚊液加入到去离子水中、依次加入戊二醛溶液作为交联剂、氯化镁为催化剂，用搅拌器搅拌20min，制得防蚊整理液。
微胶囊防蚊液、去离子水、戊二醛溶液、氯化镁的质量比1:100:0.5:0.3。
所述戊二醛溶液中戊二醛的质量浓度为20g/l。
（4）纺丝及后整理
将步骤（2）的共混纺丝液在纺丝机上经中空形喷丝孔通过凝固浴进行纺丝，丝束经切断、脱硫、水洗、防蚊整理、上油、低温烘干、高温烘干制得防蚊再生纤维素纤维。
凝固浴组成为硫酸为80g/L、硫酸锌15 g/L、硫酸钠275g/L，凝固浴的温度为45℃；
所述防蚊整理，控制纤维回潮率为110%、在温度为60℃下整理10min；
所述低温烘干，温度为60℃、时间为5min；所述高温烘干，温度为105℃、时间为90min。
本实施例制得的再生纤维素纤维，干断裂强度2.28 cN/dtex、湿断裂强度1.13cN/dtex、干断裂伸长19.2%，白度83%，驱蚊率81%；按GB/T 12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.25 cN/dtex、湿断裂强度1.10cN/dtex、干断裂伸长19.0%，白度84%，驱蚊率80.2%。
实施例2一种防蚊再生纤维素纤维及其制备方法
（1）微胶囊防蚊液的制备
将桉树、艾蒿、薄荷的精油作为芯材（质量比为1:1:1），缓慢加入到含有乳化剂吐温80的水溶液中（调节pH=5、温度45℃），在1400r/min乳化分散3h后，升温至75℃，加入壁材壳聚糖、三聚磷酸钠后75℃下继续反应2h，制备成粒径D90=1.914μm的微胶囊防蚊液。
所述壳聚糖、三聚磷酸钠的质量比为4:1；
所述含有乳化剂吐温80的水溶液中，吐温80的质量浓度0.4%；
所述芯材占含有乳化剂吐温80的水溶液的质量百分比为4%；
所述芯材和壁材的质量比2:1。
（2）共混纺丝液的制备
以纤维素浆粕为原料，常规粘胶制备工艺制得纤维素纺丝原液，将部分微胶囊防蚊液按有效成分0.8wt%（对甲种纤维素）通过纺前注射系统添加到纺丝原液中，经动态混合器混合均匀得到共混纺丝液。
所述纺丝原液中甲种纤维素10.5wt%，氢氧化钠5.3wt%，熟成度12.8ml（10%氯化铵值），落球粘度58s。
（3）防蚊整理液的制备
将剩余的微胶囊防蚊液加入到去离子水中、依次加入戊二醛溶液作为交联剂、氯化镁为催化剂，用搅拌器搅拌40min，制得防蚊整理液；
微胶囊防蚊液、去离子水、戊二醛溶液、氯化镁的质量比1:100:0.6:0.4；
所述戊二醛溶液中戊二醛的质量浓度为20g/l。
（4）纺丝及后整理
将步骤（2）的共混纺丝液在纺丝机上经四叶形喷丝孔通过凝固浴进行纺丝，丝束经切断、脱硫、水洗、防蚊整理、上油、低温烘干、高温烘干等制得防蚊再生纤维素纤维。
凝固浴组成硫酸为90g/L、硫酸锌18 g/L、硫酸钠300g/L，凝固浴的温度为42℃；
所用防蚊整理，控制纤维回潮率为110%、在温度为62℃下整理8min；
所述低温烘干，温度为65℃、时间为4min；
所述高温烘干，温度为115℃，时间为75min。
本实施例制得的再生纤维素纤维，干断裂强度2.32 cN/dtex、湿断裂强度1.16cN/dtex、干断裂伸长19.0%，白度81%，驱蚊率86%；按GB/T 12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.30 cN/dtex、湿断裂强度1.13 cN/dtex、干断裂伸长18.8%，白度82%，驱蚊率85.6%。
实施例3一种防蚊再生纤维素纤维及其制备方法
（1）微胶囊防蚊液的制备
将桉树、艾蒿、薄荷的精油作为芯材（质量比为1:1:1），缓慢加入到含有乳化剂吐温80的水溶液中（调节pH=5、温度45℃），在1400r/min乳化分散3h后，升温至75℃，加入壁材壳聚糖、三聚磷酸钠后75℃下继续反应2h，制备成粒径D90=1.968μm的微胶囊防蚊液。
所述壳聚糖、三聚磷酸钠的质量比为4:1；
所述含有乳化剂吐温80的水溶液中，吐温80的质量浓度为0.5%；
所述芯材占含有乳化剂吐温80的水溶液的质量百分比为5%；
所述芯材和壁材的质量比3:1。
（2）共混纺丝液的制备
以纤维素浆粕为原料，常规粘胶制备工艺制得纤维素纺丝原液，将部分微胶囊防蚊液按有效成分1wt%（对甲种纤维素）通过纺前注射系统添加到纺丝原液中，经动态混合器混合均匀得到共混纺丝液。
所述纺丝原液中甲种纤维素11.0wt%，氢氧化钠6.0wt%，熟成度13.5ml（10%氯化铵值），落球粘度70s。
（3）防蚊整理液的制备
将剩余的微胶囊防蚊液加入到去离子水中、依次加入戊二醛溶液作为交联剂、氯化镁为催化剂，用搅拌器搅拌60min，制得防蚊整理液。
微胶囊防蚊液、去离子水、戊二醛溶液、氯化镁的质量比1:100:0.8:0.5；
所述戊二醛溶液中戊二醛的质量浓度为20g/l。
（4）纺丝及后整理
将步骤（2）的共混纺丝液在纺丝机上经T字形喷丝孔通过凝固浴进行纺丝，丝束经切断、脱硫、水洗、防蚊整理、上油、低温烘干、高温烘干等制得防蚊再生纤维素纤维。
凝固浴组成为硫酸为95g/L、硫酸锌20 g/L、硫酸钠320g/L，凝固浴的温度为40℃；
所用防蚊整理，控制纤维回潮率为110%、在温度为65℃下整理5min；
所述低温烘干，温度为70℃、时间为3min；
所述高温烘干，温度为125℃，时间为60min。
本实施例制得的再生纤维素纤维，干断裂强度2.18 cN/dtex、湿断裂强度1.14cN/dtex、干断裂伸长18.8%，白度78%，驱蚊率87%；按GB/T 12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.16 cN/dtex、湿断裂强度1.12 cN/dtex、干断裂伸长18.7%，白度80%，驱蚊率83.2%。
对比例1
与实施例2相比，芯材和壁材的质量比为3:1，其他工艺均相同，制得的纤维干断裂强度为2.02 cN/dtex、湿断裂强度1.05cN/dtex、干断裂伸长18.9%，白度77%，驱蚊率86%；按GB/T 12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.0 cN/dtex、湿断裂强度1.02cN/dtex、干断裂伸长18.8%，白度79%，驱蚊率80%。
可见，对比例1制备的纤维和实施例2相比，干断裂强度和湿断裂强度均明显降低，白度也降低了4个百分点；对比例1制备的纤维，驱蚊率为86%，但是洗涤30次后，驱蚊率降低至80%。
对比例2
与实施例2相比，烘干过程不采用低温烘干工艺，只采用高温烘干，温度为125℃，时间为60min，其他工艺均相同，制得的纤维干断裂强度2.20 cN/dtex、湿断裂强度1.13cN/dtex、干断裂伸长19.2%，白度78%，驱蚊率81%；按GB/T 12490-2014中的试验条件A1M进行洗涤30次后干断裂强度2.18 cN/dtex、湿断裂强度1.10cN/dtex、干断裂伸长19.0%，白度79%，驱蚊率76%。
对比例2制备的纤维的驱蚊率为81%，实施例2制备的纤维的驱蚊率为86%，可见，对比例2的驱蚊率低于实施例2；另外实施例2所述纤维洗涤30次后，驱蚊率基本保持不变，而对比例2所述纤维洗涤30次后，驱蚊率由81%降低至76%。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括微胶囊防蚊液的制备、共混纺丝液的制备、防蚊整理液的制备、纺丝及后整理；
所述微胶囊防蚊液的制备，以植物防蚊提取物为芯材，壳聚糖、三聚磷酸钠作为壁材，制备成微胶囊防蚊液，粒径D90＜2μm，芯材和壁材的质量比为（1-3）：1。
2.根据权利要求1所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述植物防蚊提取物由桉树精油、艾蒿精油、薄荷精油组成，质量比为1:1:1；所述壳聚糖、三聚磷酸钠的质量比为4:1。
3.根据权利要求1所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述共混纺丝液的制备，将部分微胶囊防蚊液按照其有效成分相对于甲种纤维素0.5~1wt%的占比，添加到纺丝原液中，混合均匀得到共混纺丝液。
4.根据权利要求3所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述防蚊整理液的制备，将剩余的微胶囊防蚊液加入到去离子水中、加入戊二醛溶液作为交联剂、氯化镁为催化剂，搅拌均匀，制得防蚊整理液；
所述微胶囊防蚊液、去离子水、戊二醛溶液、氯化镁的质量比1:100:（0.5-0.8）:（0.3-0.5）；
所述戊二醛溶液中戊二醛的质量浓度为18-22g/l。
5.根据权利要求1所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝及后处理，将共混纺丝液通过凝固浴进行纺丝，丝束经切断、脱硫、水洗、防蚊整理、上油、低温烘干、高温烘干制得防蚊再生纤维素纤维。
6.根据权利要求5所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述凝固浴组成为硫酸80～95g/L、硫酸锌15～20 g/L、硫酸钠275～320g/L、温度40~45℃。
7.根据权利要求5所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述防蚊整理，将纤维在防蚊整理液中进行整理，控制纤维回潮率为110%、温度为60-65℃、时间为5-10min。
8.根据权利要求5所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述低温烘干，温度为60-70℃、时间为3-5min；所述高温烘干，温度为105~125℃、时间为60-90min。
9.根据权利要求2所述的一种防蚊再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述微胶囊防蚊液的制备，将芯材缓慢加入到含有乳化剂吐温80的水溶液中，调节pH为5，温度44-46℃，在1300-1500r/min下乳化分散2.8-3.2h后，升温至74-76℃，加入壁材后，于74-76℃下继续反应1.8-2.2h，制备成微胶囊防蚊液；所述含有乳化剂吐温80的水溶液中，吐温80的质量浓度为0.3-0.5%；所述芯材占含有乳化剂吐温80的水溶液的质量百分比为3-5%。
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