一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法.pdf

本发明公开了一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，包括以下步骤：竹炭微粒的制备、纤维素粘胶纺丝液的制备、纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备、纺丝及后处理。通过上述方式，本发明能够制备出具有长效抗菌功能的纳米抗菌竹炭纤维，本发明制备工艺条件简单、工艺要素不苛刻。

权利要求书
1.  一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
1）竹炭微粒的制备：
将预干过的竹材放入炭化炉，加热到450℃~500℃进行炭化反应，再加热至1000℃~1300℃，维持此温度对炭化反应后的竹材进行煅烧得到竹炭，冷却后研磨成纳米级的竹炭微粒；
2）纤维素粘胶纺丝液的制备：
以纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得纤维素粘胶纺丝液；
3）纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备：
将步骤1）制得的竹炭微粒和纳米银微粒加入到碱性溶液中，在常温下搅拌30min，而后在其中加入稳定剂，在转速50~80转/min下搅拌30~40分钟，形成预制溶液，所述纳米银微粒的质量为所加入的竹炭微粒质量的0.007~0.01%，所述稳定剂的质量为所加入的竹炭微粒总质量的0.02~0.1%；通过纺前注射系统，将预制溶液按照其中的竹炭微粒占成品纤维重量的7~18%的比例，通过计量泵加入到混合器中，同时纤维素粘胶纺丝液通过粘胶流量计加入到混合器中，混合均匀后制备成纳米抗菌竹炭共混粘胶；
4）纺丝及后处理：
将制备好的纳米抗菌竹炭共混粘胶经过滤后引入凝固浴纺丝成型，在温度60±2℃的条件下，经丝条牵伸和后处理步骤得到纳米抗菌竹炭纤维。

2.  根据权利要求1所述的纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，所述纳米银颗粒的粒径小于50nm，所述竹炭微粒的粒径小于1μm。

3.  根据权利要求1所述的纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，步骤3）中的稳定剂为聚乙二醇。

4.  根据权利要求1所述的纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，凝固浴包括以下成分：硫酸50～110g/l、硫酸锌6～10g/l、硫酸钠330～380g/l。

5.  根据权利要求1所述的纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，所述丝条牵伸的流程为：喷头牵伸→盘间牵伸→塑化浴牵伸；所述丝条牵伸的工艺条件为：喷头牵伸20～15％，盘间牵伸20％～40％，塑化浴牵伸5％～20％；所述的后处理步骤为精炼、烘干、切断，制得成品。

6.  根据权利要求1所述的纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中精炼采用的是长丝束精炼，切断采用的是干法切断。

说明书一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别是涉及一种竹炭纤维的制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对服装的要求越来越高，消费者已经从最开始的追求保暖向注重舒适、美观、有益健康等方向发展，功能纺织品也应运而生，早在第一次世界大战的时候，人们就已经开始了对抗菌纺织品的研究，到了现代，1996年日本在全国范围由0-157病原性大肠杆菌引起的肠道急性病和2003年初我国由于SARS病毒引起的非典型性肺炎，不得不说它们都给人类的身体健康造成巨大的伤害，而人们从中也得到了启发：因为对自然界的微生物来说，人类的皮肤是一种很好的营养供给者，人们皮肤上的一些常驻菌起着保护皮肤免受致病菌危害的作用，一旦微生物中的菌群失调，他们中的少量致病菌就会大量繁殖，并通过皮肤、呼吸道、消化道以及生殖道粘膜对人体造成危害。抗菌纺织品作为一个可能的阻止和切断疾病传染源的产品，将在人们疾病防治中起到至关重要的作用。
目前抗菌纺织品的开发主要用的方法是直接抗菌纤维和对抗菌织物进行整理加工。对织物进行抗菌后整理是把抗菌剂通过树脂或者通过吸附作用固定在织物的纤维表面上，抗菌作用大多数是由于抗菌剂从纤维表面溶出形成，有些抗菌剂能够通过化学作用与纤维表面的官能团相结合，但其抗菌性也只存在于纤维的表层，当表层纤维脱落后其脱落后其抗菌性不能补充，所以其抗菌的持久性比较差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，制备工艺条件简单、工艺要素不苛刻，制成的纳米抗菌竹炭纤维具有长效的抗菌功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，包括下列步骤：
1）竹炭微粒的制备：
将预干过的竹材放入炭化炉，加热到450℃~500℃进行炭化反应，再加热至1000℃~1300℃，维持此温度对炭化反应后的竹材进行煅烧得到竹炭，冷却后研磨成纳米级的竹炭微粒；
2）纤维素粘胶纺丝液的制备：
以纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得纤维素粘胶纺丝液；
3）纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备：
将步骤1）制得的竹炭微粒和纳米银微粒加入到碱性溶液中，在常温下搅拌30min，而后在其中加入稳定剂，在转速50~80转/min下搅拌30~40分钟，形成预制溶液，所述纳米银微粒的质量为所加入的竹炭微粒质量的0.007~0.01%，所述稳定剂的质量为所加入的竹炭微粒总质量的0.02~0.1%；通过纺前注射系统，将预制溶液按照其中的竹炭微粒占成品纤维重量的7~18%的比例，通过计量泵加入到混合器中，同时纤维素粘胶纺丝液通过粘胶流量计加入到混合器中，混合均匀后制备成纳米抗菌竹炭共混粘胶；
4）纺丝及后处理：
将制备好的纳米抗菌竹炭共混粘胶经过滤后引入凝固浴纺丝成型，在温度60±2℃的条件下，经丝条牵伸和后处理步骤得到纳米抗菌竹炭纤维。
在本发明一个较佳实施例中，所述纳米银颗粒的粒径小于50nm，所述竹炭微粒的粒径小于1μm。
在本发明一个较佳实施例中，步骤3）中的稳定剂为聚乙二醇。
在本发明一个较佳实施例中，凝固浴包括以下成分：硫酸50～110g/l、硫酸锌6～10g/l、硫酸钠330～380g/l。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤4）中，所述丝条牵伸的流程为：喷头牵伸→盘间牵伸→塑化浴牵伸；所述丝条牵伸的工艺条件为：喷头牵伸20～15％，盘间牵伸20％～40％，塑化浴牵伸5％～20％；所述的后处理步骤为精炼、烘干、切断，制得成品。
在本发明一个较佳实施例中，所述后处理步骤中精炼采用的是长丝束精炼，切断采用的是干法切断。
本发明的有益效果是：本发明一种纳米抗菌竹炭纤维的制备方法，制备工艺条件简单、工艺要素不苛刻，制成的纳米抗菌竹炭纤维具有长效的抗菌功能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1  制备纤度为1.58dtex的纳米抗菌竹炭纤维：
1）竹炭微粒的制备：
将预干过的竹材放入炭化炉，加热到450℃~500℃进行炭化反应，再加热至1200℃，维持此温度对炭化反应后的竹材进行煅烧得到竹炭，冷却后研磨成纳米级的竹炭微粒，竹炭微粒的粒径小于1μm；
2）纤维素粘胶纺丝液的制备：
以纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得纤维素粘胶纺丝液；
3）纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备：
将步骤1）制得的竹炭微粒和纳米银微粒加入到碱性溶液中，此处选用的纳米银的粒径小于50nm，在常温下搅拌30min，而后在其中加入稳定剂，在转速50转/min下搅拌30分钟，形成预制溶液，所述纳米银微粒的质量为所加入的竹炭微粒质量的0.008%，所述稳定剂的质量为所加入的竹炭微粒总质量的0.05%，此处稳定剂以聚乙二醇为佳；通过纺前注射系统，将预制溶液按照其中的竹炭微粒占成品纤维重量的15%的比例，通过计量泵加入到混合器中，同时纤维素粘胶纺丝液通过粘胶流量计加入到混合器中，混合均匀后制备成纳米抗菌竹炭共混粘胶；
4）纺丝及后处理：
将制备好的纳米抗菌竹炭共混粘胶经过滤后引入凝固浴纺丝成型，在温度60±2℃的条件下，经丝条牵伸和后处理步骤得到纳米抗菌竹炭纤维，凝固浴包括以下成分：硫酸80g/l、硫酸锌7.9g/l、硫酸钠346.8g/l，丝条牵伸的流程为：喷头牵伸→盘间牵伸→塑化浴牵伸；丝条牵伸的工艺条件为：喷头牵伸20％，盘间牵伸30％，塑化浴牵伸16％；所述的后处理步骤为精炼、烘干、切断，制得成品，精炼采用的是长丝束精炼，切断采用的是干法切断。
由此制得的纳米抗菌竹炭纤维的纤度为1.58dtex，干强度为2.50 cN/dtex，湿强度为1.35cN/dtex，伸长率为18.8%，残硫量为3.8mg/100g。
实施例2  制备纤度为1.64dtex的纳米抗菌竹炭纤维：
1）竹炭微粒的制备：
将预干过的竹材放入炭化炉，加热到450℃进行炭化反应，再加热至1200℃，维持此温度对炭化反应后的竹材进行煅烧得到竹炭，冷却后研磨成纳米级的竹炭微粒，竹炭微粒的粒径小于1μm；
2）纤维素粘胶纺丝液的制备：
以纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得纤维素粘胶纺丝液；
3）纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备：
将步骤1）制得的竹炭微粒和纳米银微粒加入到碱性溶液中，此处选用的纳米银的粒径小于50nm，在常温下搅拌30min，而后在其中加入稳定剂，在转速60转/min下搅拌40分钟，形成预制溶液，所述纳米银微粒的质量为所加入的竹炭微粒质量的0.01%，所述稳定剂的质量为所加入的竹炭微粒总质量的0.08%，此处稳定剂以聚乙二醇为佳；通过纺前注射系统，将预制溶液按照其中的竹炭微粒占成品纤维重量的12%的比例，通过计量泵加入到混合器中，同时纤维素粘胶纺丝液通过粘胶流量计加入到混合器中，混合均匀后制备成纳米抗菌竹炭共混粘胶；
4）纺丝及后处理：
将制备好的纳米抗菌竹炭共混粘胶经过滤后引入凝固浴纺丝成型，在温度60±2℃的条件下，经丝条牵伸和后处理步骤得到纳米抗菌竹炭纤维，凝固浴包括以下成分：硫酸80g/l、硫酸锌7.9g/l、硫酸钠346.8g/l，丝条牵伸的流程为：喷头牵伸→盘间牵伸→塑化浴牵伸；丝条牵伸的工艺条件为：喷头牵伸15％，盘间牵伸35％，塑化浴牵伸15％；所述的后处理步骤为精炼、烘干、切断，制得成品，精炼采用的是长丝束精炼，切断采用的是干法切断。
由此制得的纳米抗菌竹炭纤维的纤度为1.64dtex，干强度为2.20 cN/dtex，湿强度为1.13cN/dtex，伸长率为16.5%，残硫量为3.0mg/100g。
实施例3  制备纤度为1.47dtex的纳米抗菌竹炭纤维：
1）竹炭微粒的制备：
将预干过的竹材放入炭化炉，加热到500℃进行炭化反应，再加热至1200℃，维持此温度对炭化反应后的竹材进行煅烧得到竹炭，冷却后研磨成纳米级的竹炭微粒，竹炭微粒的粒径小于1μm；
2）纤维素粘胶纺丝液的制备：
以纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化和溶解步骤制得纤维素粘胶纺丝液；
3）纳米抗菌竹炭共混粘胶的制备：
将步骤1）制得的竹炭微粒和纳米银微粒加入到碱性溶液中，此处选用的纳米银的粒径小于50nm，在常温下搅拌30min，而后在其中加入稳定剂，在转速55转/min下搅拌30分钟，形成预制溶液，所述纳米银微粒的质量为所加入的竹炭微粒质量的0.009%，所述稳定剂的质量为所加入的竹炭微粒总质量的0.1%，此处稳定剂以聚乙二醇为佳；通过纺前注射系统，将预制溶液按照其中的竹炭微粒占成品纤维重量的10%的比例，通过计量泵加入到混合器中，同时纤维素粘胶纺丝液通过粘胶流量计加入到混合器中，混合均匀后制备成纳米抗菌竹炭共混粘胶；
4）纺丝及后处理：
将制备好的纳米抗菌竹炭共混粘胶经过滤后引入凝固浴纺丝成型，在温度60±2℃的条件下，经丝条牵伸和后处理步骤得到纳米抗菌竹炭纤维，凝固浴包括以下成分：硫酸90g/l、硫酸锌8.9g/l、硫酸钠345.0g/l，丝条牵伸的流程为：喷头牵伸→盘间牵伸→塑化浴牵伸；丝条牵伸的工艺条件为：喷头牵伸15％，盘间牵伸38％，塑化浴牵伸17％；所述的后处理步骤为精炼、烘干、切断，制得成品，精炼采用的是长丝束精炼，切断采用的是干法切断。
由此制得的纳米抗菌竹炭纤维的纤度为1.47dtex，干强度为2.12 cN/dtex，湿强度为1.45cN/dtex，伸长率为20.2%，残硫量为4.3mg/100g。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。