一种冰爽再生纤维素纤维及其制备方法和纺织品技术领域
本发明涉及材料加工领域，具体而言，涉及一种冰爽再生纤维
素纤维及其制备方法和纺织品。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人们的生活水平不断的提高，多功
能、舒适性的服装面料越来越受到消费者的青睐，因此消费者对面
料本身的功能性要求也越来越高。
传统的纤维面料，在夏季穿着会比较贴身，不舒服，感觉比较
闷热，还会有刺痒感，尤其是当流汗较多时，吸汗能力较差，不能
迅速降温给人以凉爽的感觉。当然为了防暑降温，人们常会选用绸
缎面料的衣着，这种面料不仅吸汗性能佳，颜色鲜艳、质轻、上档
次，穿着还非常舒适，但是其价格相对较高，与其他衣着面料相比
成本高，不能普遍适用于各类人群，影响其广泛市场化。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种冰爽再生纤维素纤维，该冰爽
再生纤维素纤维通过采用天然纤维素与戊糖类物质为原料复合而
成，得到的复合材料作为面料制成衣服时，能产生吸热效应，使皮
肤迅速感觉凉爽，防暑降温效果佳，非常适于夏天穿着，并且材料
本身成本低，价格便宜，能满足不同人群的需求，适于市场化，也
提高了纤维面料本身的附加值。
本发明的第二目的在于提供一种冰爽再生纤维素纤维的制备方
法，该制备方法步骤简单，操作方便，通过该制备方法制备得到的
冰爽再生纤维素纤维各方面性能俱佳。
本发明的第三目的在于提供一种由上述冰爽再生纤维素纤维制
备而成的纺织品，可以为装饰面料也可以为装饰用纺织品、服装用
纺织品、产业用纺织品，可根据需要进行调整，操作灵活多样，实
用性高，适用人群广。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种冰爽再生纤维素纤维，主要由戊糖类
物质与纤维为原料复合形成。
纤维材料本身属于一种比较常见的制作衣服的面料，但是这种
面料穿着在身上比较贴身，会感觉比较闷热，尤其不适于夏天穿着，
为了改善纤维材料本身的这种缺陷，本发明特意选择了将戊糖类物
质与天然纤维素复合制作成给人以冰爽感觉的冰爽再生纤维素纤
维，解决了现有技术中存在的诸多技术问题，而且这种复合材料本
身成本低，当做面料制作成衣服后不会提高衣服本身的价格，不仅
价格平民化，而且舒适、吸汗性能好，能够防暑降温，对于油不同
需求的人群均能予以满足，相比于同样吸汗性能好的绸缎面料，本
发明的冰爽再生纤维素纤维更加质优价廉。
本发明的冰爽再生纤维素纤维主要由戊糖类物质、天然纤维素
为原料复合形成(这里所指的是天然纤维素是现有技术中存在的)，
通过粘胶湿法纺丝工艺制备形成，两者存在着化学键结合，但是并
不代表不可以添加其他原料，所有制作面料经常添加的主料以及辅
料也同样适用于作为本发明的原料添加进来，棉短绒或棉杆浆、麻
纤维浆或麻杆浆等材料也可以添加进来，辅料包括阻燃剂、防腐剂、
分散剂、pH调节剂、润滑剂等常规添加剂也可以作为原料添加，另
外除了以上可能添加的原料，对形成的冰爽再生纤维素纤维添加任
何物质进行改性形成的新型复合材料也在本发明的保护范围中。
天然纤维素是通过对植物等纯天然的物质经化学方法提炼。
天然纤维素来自于天然植物和/或农林废弃物；优选的，天然植
物包括林木、花草、麻类，农林废弃物包括植物秸秆、稻壳、薪柴、
树皮、花生壳、枝桠柴、卷皮、刨花，优选玉米芯、林木。
天然纤维素的来源主要包括植物的种籽、果实、茎、叶等处得
到的纤维。从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植
物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。
在本发明中，戊糖类物质进一步包括木糖类物质、阿拉伯糖类
物质中的一种或两种的混合，木糖类物质包括木糖、木糖醇、木糖
酸中的一种或几种的混合，其中木糖醇，为糖醇的一种，是一种可
以作为蔗糖替代物的五碳糖醇，是木糖代谢的产物，木糖广泛存在
于各种植物中，可从白桦、覆盆子、玉米等植物中提取，目前主要
产自中国。而木糖醇主要由木糖的加氢还原得到的产物。木糖酸在
糖的化学结构中羟基较多且活泼，所以在合成有关糖的衍生物时，
常常将糖分子中的羟基保护起来，待反应完成后再将羟基脱掉，从
而提高合成效率，在木糖的氧化时，在强碱性环境下，以甲醇作溶
剂用碘进行氧化木糖，可以保护羟基不被氧化掉，只氧化醛基到羧
基，得到木糖酸盐，向溶于甲醇的木糖酸盐中滴加浓酸可以得到木
糖酸晶体。本发明通过添加戊糖类物质能够增强材料本身的吸热效
应，给人的皮肤以凉爽的感觉，迅速降温解暑。木糖包括单分子木
糖以及低聚木糖中的一种或两种的混合，由上述木糖加氢还原得到
的木糖醇同样可以作为原料用于本发明。优选地，阿拉伯糖类物质
包括L-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖醇、L-阿拉伯糖酸中的一种或几种的
混合。本发明的戊糖类物质可以将多种糖类混合添加，也可只添加
其中一种，需要根据实际情况自由选择。
本发明除了天然纤维素纤维、戊糖类物质这些主料，还添加了
石墨烯、矿质元素，石墨烯本身是一种由碳原子以sp2杂化轨道组
成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢
材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺
寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，鉴于其较强的
韧性非常适于添加到面料中做成服装使用。本发明所述的石墨烯可
通过不同制备方法得到，例如机械剥离法、外延生长法、化学气相
沉淀法，石墨氧化还原法，还可以是通过对生物质资源水热碳化法，
以及现有技术中其他方法制备的石墨烯。但是，无论哪种方法大规
模制备得到石墨烯都存在缺陷，都不完美，例如现有技术制备得到
的石墨烯中会存在某些杂质元素、碳元素的其他同素异形体或层数
非单层甚至多层的石墨烯结构(例如3层、5层、10层、20层等)，
本发明所述石墨烯是指通过以上制备石墨烯方法制备得到的厚度小
于100纳米的石墨烯，优选石墨烯片层20层以下的，再优选10层
以下的。最好选用的为生物质石墨烯，因为生物质石墨烯本身来源
方便，低碳环保，不会污染环境。
优选制备生物质石墨烯的原料为林木、农林废弃物，农林废弃
物中含有多种可利用物质，例如纤维素、木质素和半纤维素。纤维
素是木质生物质的重要组成部分，是地球上含量最丰富的可再生资
源。纤维素可转化为清洁燃料和化学品乙醇，其转化的关键是寻找
有效途径，将纤维素水解为葡萄糖等可溶性发酵糖。主要包括各种
作物秸秆、稻壳、食用菌基质、边角料、薪柴、树皮、花生壳、枝
桠柴、卷皮、刨花、蔗渣、稻草、梭梭、沙枣、胡杨、柽柳、沙拐
枣等。本发明的农林废弃物包括玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、
甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆、芦苇中的一种或几种的混
合，较优的制备路线为：以农林废弃物为原料，首先制备得到纤维
素，以纤维素为原料通过预处理、催化处理、热处理等步骤获得具
有优良抗菌和远红外的生物质石墨烯，其优异的性能为：所含石墨
烯层数控制在1-10层之间，矿质元素含量为0.5wt％-6wt％，主要为
Fe、Si和Al等元素，其远红外性能的法向发射率可以达到0.85以
上，抗菌性能可以达到90％以上。
矿质元素是指除碳、氢、氧以外，主要由根系从土壤中吸收的
元素。矿质元素是植物生长的必需元素，缺少这类元素植物将不能
健康生长。现有技术中涉及到的所有矿质元素种类都可以作为原料
添加到本复合材料中，以提高复合材料的本身性能，进一步包括P、
K、Ca、Mg、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Fe、Al、Si、Na、Co元素中
的一种或几种的混合。最优选的矿质元素添加方式为在制备石墨烯
过程中天然保留在石墨烯中的矿质元素，这样在加入石墨烯过程中
同时引入了矿质元素，浑然一体，不用再额外添加矿质元素，节省
了操作成本，也提高了生产效率。
具体到各原料用量上，戊糖类物质的添加量为纤维的
0.1-30wt％，优选1-30wt％，再优选5-30wt％，更优选为10-30wt％，
最优选20-30wt％，还可以选择0.15％，0.16％，0.17％，0.18％，0.19％，
0.20％，0.21％，0.22％，0.23％，0.24％，0.25％，0.26％，0.27％，
0.28％，0.29％，0.32％，0.38％，0.4％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，
1.5％，2.0％，3.0％，4.0％，5.5％，6.0％，7.0％，8.0％，9.0％，11％，
12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，21％，22％，23％，
24％，25％，26％，27％，28％，29％等。
石墨烯的添加量为纤维的0.05-10wt％，更优选为0.1-8wt％，最
优选为0.5-5wt％，还可以选择0.06％，0.07％，0.08％，0.09％，0.11％，
0.12％，0.13％，0.14％，0.15％，0.16％，0.17％，0.18％，0.19％，
0.21％，0.22％，0.23％，0.24％，0.25％，0.26％，0.27％，0.28％，
0.29％，0.32％，0.38％，0.4％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1.0％，
2.0％，3.0％，4.0％，6.0％，7.0％，9.0％等。
矿质元素添加量为纤维的0.001-1wt％，更优为0.002-0.5wt％，
最优为0.003-0.007wt％，还可以选择0.003％，0.004％，0.005％，
0.006％，0.008％，0.009％，0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，
0.06％，0.07％，0.08％，0.09％，0.1％，0.11％，0.12％，0.13％，0.14％，
0.15％，0.16％，0.17％，0.18％，0.19％，0.21％，0.22％，0.23％，
0.24％，0.25％，0.26％，0.27％，0.28％，0.29％，0.32％，0.38％，
0.4％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％等。
本发明除了一种冰爽再生纤维素纤维，还提供该冰爽再生纤维
素纤维的制备方法，制备方法为湿法纺丝，包括：先将天然纤维素
活化、溶解形成纺丝原液，将其他原料加入纺丝原液中或将其他原
料采用溶剂溶解后再与纺丝原液混合，过滤脱泡、纺丝、后处理即
可。
冰爽再生纤维素纤维优选的，戊糖类物质与纺丝原液的共混可
选择在溶解、混合工序或纺前注射的方式实现。
优选的，将戊糖类物质分批、少量地加入到再生纤维素共混纺
丝溶液中，混合搅拌均匀后再进行纺丝；若加入石墨烯，则先将石
墨烯配制成固含10％以下的水性溶液，并超声分散1-3h后再与再生
纤维素纺丝溶液混合；优选的，若引入石墨烯，先将石墨烯加入到
纺丝原液中后，再加入戊糖类物质。
湿法纺丝过程主要包括：碱浸渍、压榨、老化、黄化、溶解、
熟成、过滤脱泡、纺丝以及后处理过程，基本与现有技术中的湿法
纺丝步骤大同小异。
具体制造流程为:浆粕、浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶
解、混合、过滤、脱泡、过滤、纺丝、牵伸、切断、精练、烘干、
打包。
所纺纤维的纺丝原液指标控制如下：
甲纤含量纤维素固含：6.0-9.0wt％；含碱：4.5-6.5％；粘度：
30-70s；熟成度：8-24ml(10％NH4Cl)。
所述纺丝步骤中包括酸浴成型，酸浴成型指标：
硫酸：80-130g/L；硫酸钠：260-340g/L；硫酸锌：10-25g/L；
温度：35-50℃。
烘干前20-50℃水洗，10-50min，上油:5-8g/L，烘干60-110℃。
当然，上述制备方法只是众多方法中较优的一种处理方式，除此之
外只要能实现将纤维与戊糖类物质复合的制备方法均在本发明的保
护范围内。
矿质元素可以采取含有矿质元素的纳米材料添加，也可通过石
墨烯与矿质元素的混合形式添加。
优选地，戊糖类物质预先配置成一定浓度的溶液再与其他原料
混合，浓度可以为10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、
40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L等，将纤维与
含有戊糖类物质的溶液、石墨烯以及矿质元素混合搅拌均匀，混合
之后静置一段时间，静置的时间一般为10min以上，还可以选择
20min、30min、40min、50min、60min等，为的是各原料之间能够
更好的互相融合。这过程中最好添加一些提高性能的助剂，比如稳
定剂、阻燃剂、分散剂、润滑剂、杀菌剂、防腐剂等。
一种纺织品，由所述的冰爽再生纤维素纤维制备而成；优选地，
所述纺织品包括装饰用纺织品、服装用纺织品、产业用纺织品；
优选的，所述装饰用纺织品分室内用品如:地毯、沙发套、毛巾、
浴巾、茶巾、台布等；床上用品如:床罩、床单、被面、被套、帐篷、
毛毯、绒毯、毛巾被、枕套等；户外用品如:人造草坪等。装饰用纺
织品，在其基本的实用价值以外，同时加强了对装饰性的要求。装
饰用纺织品的图案、设色要求从整体效果出发与环境相得益彰，具
有较强的装饰性；
优选的，所述服装用纺织品为纺织面料以及缝纫线、松紧带、
领衬、里衬等纺织辅料和针织成衣、手套、袜子等，纺织面料可以
做各种服装、内衣；
优选的，产业用纺织品作为纺织业的重要构成部分，它不同于
一般的服装用、家用纺织品，而是指经过专门设计的、具有工程结
构特点的纺织品，具有技术含量高、产品附加值高、劳动生产率高、
产业渗透面广等特点。目前，产业用纺织品已被广泛应用于医疗卫
生、环境保护、交通运输、航空航天、新能源等领域；
优选的，所述纺织品可通过冰爽再生纤维素纤维纯纺或与其他
纤维混纺而成。
冰爽再生纤维素纤维与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明实施例提供了一种冰爽再生纤维素纤维，该冰爽再
生纤维素纤维通过采用天然纤维素与戊糖类物质复合而成，得到的
复合材料作为面料制成衣服时，能产生吸热效应，使皮肤迅速感觉
凉爽，防暑降温效果佳，非常适于夏天穿着，并且材料本身成本低，
价格便宜，能满足不同人群的需求，适于市场化，也提高了纤维面
料本身的附加值；
(2)本发明的冰爽再生纤维素纤维的制备方法步骤简单，操作
方便，前后步骤衔接紧密，操作条件温和，当然本发明所涉及的制
备方法只是较优的一种工艺路线，除此制备方法现有技术中的复合
材料的制备方法也同样适用，只要将纤维与戊糖类物质实现复合即
可，操作灵活多样，制备得到的冰爽再生纤维素纤维各方面性能俱
佳；
(3)当加入石墨烯后，能够防紫外、抗菌、提升远红外等功能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本
领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视
为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件
或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均
为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
冰爽再生纤维素纤维的制备方法如下：
将木糖醇0.001kg、花生壳纤维素1kg充分混合，混合时间为
3h，混合温度为60℃形成纺丝原液，混合时需将装有纺丝原液的烧
杯放置于超声波搅拌器上，混合均匀后静置10min以上，最后将纺
丝原液过滤、脱泡，进行纺丝得到冰爽再生纤维素纤维；
其中纺丝原液指标控制：甲纤含量：9.0％；含碱：5％；粘度：
70s；熟成度：24ml(10％NH4Cl)。
酸浴成型指标：硫酸：130g/L；硫酸钠：340g/L；硫酸锌：25g/L；
温度：35℃。
具体纺丝过程如下：
浸渍:温度50℃，碱的浓度:220g/L，变性剂V-388用量:0.5％(对
纺丝原液中甲纤含量，重量百分比)。
老成:温度51℃，铜氨粘度：48mp。
黄化:二硫化碳对甲纤加入量：32％，黄化时间:26min，初温：
18℃，终温:35.8℃后溶解，温度：19℃，时间:55min。
纺丝:纺速:45m/min，纤度:4.44dtex。
酸浴组成:硫酸浓度:115g/L，硫酸钠浓度:335g/L，硫酸锌浓
度:10.4g/L，温度:50℃。
二浴:温度70℃，硫酸浓度:53g/L。
牵伸比:63％。
切断:切断长度:39mm。
精炼:脱硫浴温度：75℃，碱浓度：2.4g/L。
温度：30℃，时间：30min，水洗烘干后获得冰爽再生纤维素
纤维纤维。
上油:6.8g/L。
烘干:温度为110℃。
实施例2
冰爽再生纤维素纤维的制备方法如下：
先将玉米芯纤维素1kg活化、溶解形成纺丝原液，并将木糖醇
0.01kg稀释处理，稀释后的浓度为10g/L，然后将稀释后的木糖醇
加入到纺丝原液中充分混合，混合时间为2h，混合温度为55℃，混
合时需将装有纺丝原液的烧杯放置于超声波搅拌器上，混合均匀后
静置20min以上，最后过滤、脱泡，进行纺丝得到冰爽再生纤维素
纤维，剩余步骤与实施例1相同。
实施例3
其他步骤与实施例2相同，只是木糖醇添加量为0.05kg，稀释
后的浓度为15g/L。
实施例4
其他步骤与实施例2相同，只是木糖醇添加量为0.1kg，稀释
后的浓度为25g/L。
实施例5
其他步骤与实施例2相同，只是木糖醇添加量为0.2kg，稀释
后的浓度为20g/L。
实施例6
其他步骤与实施例2相同，只是木糖醇添加量为0.25kg，稀释
后的浓度为30g/L。
实施例7
其他步骤与实施例2相同，只是木糖醇添加量为0.3kg，稀释
后的浓度为35g/L。
实施例8
其他步骤与实施例2相同，只是添加物质由木糖醇改为木糖，
且木糖的添加量为0.3kg。
实施例9
其他步骤与实施例2相同，只是添加物质由木糖醇改为木糖酸，
且木糖酸的添加量为0.3kg。
实施例10
其他步骤与实施例2相同，只是添加物质由木糖醇改为L-阿拉
伯糖醇0.1kg、木糖醇0.1kg以及L-阿拉伯糖0.1kg。
实施例11
其他步骤与实施例2相同，只是添加物质由木糖醇改为L-阿拉
伯糖酸0.1kg、木糖醇0.1kg以及木糖酸0.1kg。
实施例12
其他操作步骤与实施例7相同，在纺丝液中添加利用石墨通过
氧化还原法制备得到的石墨烯0.01kg。
实施例13
其他操作步骤与实施例12相同，石墨烯为生物质石墨烯且用量
为0.01kg，生物质石墨烯中矿质元素含量为1wt％。
实施例14
其他操作步骤与实施例13相同，先将0.005kg生物质石墨烯配
制成固含5％的水溶液(生物质石墨烯中矿质元素含量为1wt％)，
超声2h后加入到纺丝原液中，再加入0.3kg木糖醇；
实施例15
其他操作步骤与实施例12相同，石墨烯为生物质石墨烯且用量
为0.005kg，生物质石墨烯中矿质元素含量为3wt％。
实施例16
其他操作步骤与实施例12相同，木糖醇为0.2kg，石墨烯为生
物质石墨烯且用量为0.05kg，生物质石墨烯中矿质元素含量为
0.5wt％。
实施例17
其他操作步骤与实施例12相同，木糖醇为0.2kg，石墨烯为生
物质石墨烯且用量为0.08kg，生物质石墨烯中矿质元素含量为
1wt％。
实施例18
其他操作步骤与实施例12相同，木糖醇为0.1kg，石墨烯为生
物质石墨烯且用量为0.1kg，生物质石墨烯中矿质元素含量为
1.5wt％。
实施例19
其他操作步骤与实施例13相同，只是将生物质石墨烯改为用石
墨通过氧化还原法制备得到的石墨烯，并添加含矿质元素的纳米物
质，使得矿质元素含量在0.1g。
实施例20
其他操作步骤与实施例13相同，只是除了生物质石墨烯，还添
加了纳米银0.005kg。
比较例1
按照实施例1的试验方法，区别点在于不添加戊糖类物质，得
到纯粘胶纤维。
实验例
将采用本发明实施例1-20的冰爽再生纤维素纤维的制备方法
得到的冰爽纤维与现有技术中的不加任何戊糖类物质的纯粘胶纤维
(比较例1)的性能进行对比，对冰爽再生纤维素纤维的远红外性
能和抗菌性能进行检测，检测标准如下：
其中，红外检测数据依据：经国家纺织制品质量监督检验中心，
按照FZ/T64010-2000检验方法进行检验；
抑菌检测数据依据：经国家纺织制品质量监督检验中心，按照
GB/T20944.3-2008检验方法。
与纯粘胶纤维温差测试过程：相同质量(0.5g)的七种样品，
放置于60度烘箱中干燥30min，分别放入培养皿，保鲜膜密封，防
止吸湿。将培养皿放到50℃的热源上，160s内记录样品的温度变化
数值，取温差最大值。具体比较结果如下表1所示：
表1冰爽再生纤维素纤维的检测结果
从表1中可以看出，冰爽再生纤维素纤维的温升均比纯粘胶纤
维温升快。其中，在相同热源的加热条件下，戊糖类复合粘胶纤维
后与纯粘胶纤维的最大温差可达4℃，戊糖类中木糖醇最为明显。
温升越高，说明其导热系数越好，导热能力越理想。当加入石墨烯
后，对基体的导热散热性能有所影响，并进一步加强了散热优势，
尤其是生物质石墨烯。加入石墨烯后，不但加强了散热能力，还使
得纤维具有抗紫外、抗菌、远红外功能，并且会根据加入量的不同
使得功能强度不同。
所制备得到的戊糖类再生纤维素纤维纺织品冰爽、透气性能佳、
吸湿性能好，能产生吸热效应，降温2-4℃，使人体皮肤迅速感觉
冰爽，作为面料制作成夏季服装穿着凉感、舒适，还具有抗紫外、
抗菌等功能。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，
在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和
修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的
所有这些变化和修改。