CN109629025B - 一种有色抗菌Lyocell纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有色抗菌Lyocell纤维，所述纤维，由Lyocell纤维基体和丝素蛋白/环烯醚萜复合物组成；本发明还提供上述纤维的制备方法，本发明的功能Lyocell纤维，基于常规Lyocell纤维生产线即可生产，方法简洁，适合规模化生产；本发明使用的环烯醚萜化合物，与蛋白质反应后可显色，还具有抗菌特性。因此，本发明制备的Lyocell纤维，兼具有色和抗菌功能，并且，染色均匀，不添加助剂，对纤维强度影响小，不影响Lyocell纤维溶剂回收体系；本发明制备的纤维，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥80%，在洗涤50次后的抗菌率≥70%。

Description

一种有色抗菌Lyocell纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维制造领域，涉及一种有色抗菌Lyocell纤维及其制备方法。

背景技术

Lyocell纤维是以纤维素的直接溶剂——N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）水溶液为溶剂，经干喷湿法纺丝制备的再生纤维素纤维。相比于传统的粘胶纤维等再生纤维素纤维品种， Lyocell纤维的生产工艺简洁、绿色，纤维的力学性能更好，穿着舒适性更高。近年来Lyocell纤维的产量迅速扩大，表现出强大的市场竞争力，将成为又一个重要的再生纤维素纤维品种。

纤维的染色是纺织加工过程中必不可少的一个步骤。和所有的纤维素纤维一样，Lyocell纤维也采用直接染料或者活性染料进行染色。然而，染色过程属于纤维后加工，工艺冗长、繁琐。将再生纤维素纤维成形与染色一体化是解决上述问题的有效手段。有研究将染料直接加入纺丝原液，进而纺丝成形，制得有色再生纤维素纤维，这种方法称为原液着色。

中国专利（专利申请号201511020327.6）将表面改性处理的颜料粉体加入NMMO纺丝液，然后加入分散剂、研磨分散、过滤制备NMMP基超细颜料色浆。因为颜料粉体是不溶性的固态颗粒，其在NMMP基超细颜料色浆中是呈现悬浮状态的，颗粒状固态颜料容易发生团聚，造成染料的分散不均匀，染色色泽均一度差，纤维的强度变弱。

虽然加入助剂可以一定程度改善颗粒状固态颜料的团聚，但是助剂的加入会污染Lyocell纤维纺丝体系，造成NMMO的降解和纤维性能的降低，影响Lyocell纤维溶剂回收体系。

中国专利CN102127312A公开了一种Lyocell纤维原液着色用超细包覆颜料色浆的制备方法，以可聚合分散剂为主要助剂，通过高速分散制备了超细颜料分散体，然后向体系中滴加引发剂和共聚单体，继续高速分散，升温反应一段时间，使聚合物包覆到颜料表面，制备的Lyocell纤维原液着色用超细包覆颜料色浆的分散稳定性高，与Lyocell纤维纺丝液相容性好、可纺性高，且纺丝得到的Lyocell纤维着色丝着色均匀、色光纯正、色牢度优良，省去了后续染色加工。但是该专利加入了可聚合分散剂、阴离子表面活性剂、引发剂和共聚单体等助剂，助剂的加入会造成NMMO的降解，降低纤维的机械性能。

综上可知，当前原液着色法生产有色Lyocell纤维存在如下技术问题：

1）颗粒状固态颜料容易团聚，在纤维内部分布不均匀，因此着色均一性差。

2）助剂的加入会污染Lyocell纤维纺丝体系，造成NMMO的降解和纤维性能的降低，影响Lyocell纤维溶剂回收体系。

3）染料与纤维素分子链间的作用力较弱，使用过程中易于脱落。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种有色抗菌Lyocell纤维及其制备方法，实现以下发明目的：

（1）着色均匀；

（2）对纤维强度影响小，不影响Lyocell纤维溶剂回收体系；

（3）使用过程中染料不易脱落。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种功能Lyocell纤维，主要由Lyocell纤维基体和丝素蛋白/环烯醚萜复合物组成。

如上所述的有色抗菌Lyocell纤维，色牢度为4~5级；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥80%，在洗涤50次后的抗菌率≥70%；单丝纤度为0.8~5.0dtex，断裂强度为1.5~4.5cN/dtex。

所述丝素蛋白/环烯醚萜复合物占功能Lyocell纤维的总质量比为0.5~1%。

本发明还提供制备如上所述的功能Lyocell纤维的方法，基于常规Lyocell纤维的生产过程，即浆粕预处理-溶解-干喷湿法-纤维后处理-溶剂回收工序。在溶解阶段加入有色抗菌母液。具体包括如下步骤：

（1）有色抗菌母液的制备

将丝素蛋白溶液与环烯醚萜化合物溶液混合，在一定频率下进行快速搅拌。在搅拌混合的同时，缓慢注入PBS溶液，至溶液的pH为7.5。

所述的混合过程，丝素蛋白的质量浓度为1~4 %，环烯醚萜化合物的浓度为1~4%。丝素蛋白与环烯醚萜化合物的质量比为1: 1~1.5。

所述的混合过程，是快速搅拌下的混合过程，搅拌频率为400~800Hz，混合时间为1~2 h。

所述的混合过程，采用PBS溶液调节pH至7.5，混合温度是37℃。

所述的环烯醚萜化合物，具体是指京尼平苷、马钱素、鸡屎藤酸、鸡屎藤苷的一种。

（2）有色纤维素纺丝液的制备

在预混合器中，将纤维素浆粕与NMMO溶剂混合形成悬浮液，悬浮液经研磨送入原液制备装置。同时，将有色抗菌母液加入原液制备装置。原液制备是采用高粘度薄膜工艺去除多余水分，使纤维素充分溶解。

所述的NMMO溶剂，NMMO的质量比为50%。

所述的有色纤维素纺丝液，纤维素的质量分数为4~10%，含水质量小于14%。

所述丝素蛋白/环烯醚萜复合物占功能Lyocell纤维的总质量比为0.5~1 %。

（3）复合纤维的纺丝成形

纺丝原液经过滤后送往纺丝工序，通过干喷湿法纺丝方法成形。经计量、挤出、凝固、牵伸、切断、水洗、后处理、干燥制成有色抗菌Lyocell纤维成品。

溶液状态的丝素蛋白和环烯醚萜均无法通过水凝固，因此进入Lyocell纤维生产线后会流失并进入凝固浴。而本发明将丝素蛋白与环烯醚萜交联并形成非水溶的丝素蛋白/环烯醚萜复合物，可直接加入Lyocell纤维纺丝液，凝固过程中不发生流失并稳定存在于纤维中。

采取上述技术方案，本发明取得以下有益效果

（1）本发明的功能Lyocell纤维，基于常规Lyocell纤维生产线即可生产，方法简洁，适合规模化生产。

（2）本发明使用的环烯醚萜化合物，与蛋白质反应后可显色，还具有抗菌特性。因此，本发明制备的Lyocell纤维，兼具有色和抗菌功能，并且，染色均匀，不添加助剂，对纤维强度影响小，不影响Lyocell纤维溶剂回收体系。

本发明制备的纤维，采用CIELAB色差公式，色差为0.4~0.7 CIELAB单位；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥80%，在洗涤50次后的抗菌率≥70%；单丝纤度为0.8~5.0dtex，断裂强度为1.5~4.5cN/dtex，平衡回潮率为11-12.5%。

现有技术中制备抗菌、有色纤维，一般需要分别加入染料、抗菌物质，造成添加物质的种类和含量增多，而染料和抗菌物质都会造成纤维的机械强度的降低。

（3）本发明制备的功能Lyocell纤维，丝素蛋白/环烯醚萜化合物在纤维内部分散均匀，功能基团与纤维素分子间存在氢键作用，相互作用力较强，能够长久地保持作用；本发明制备的纤维，色牢度为4~5级。

具体实施方式

实施例1一种有色抗菌再生纤维素纤维的制备方法

基于常规Lyocell纤维的生产过程，即浆粕预处理-溶解-干喷湿法-纤维后处理-溶剂回收工序。在溶解阶段加入有色抗菌母液。具体包括如下步骤：

（1）有色抗菌母液的制备

将丝素蛋白水溶液与环烯醚萜化合物水溶液混合，在一定频率下进行快速搅拌，在搅拌混合的同时，缓慢注入PBS溶液，至溶液的pH为7.5；搅拌频率为600Hz，混合温度是37℃；混合时间为1.5 h，得到含有丝素蛋白/环烯醚萜复合物的有色抗菌母液。

所述有色抗菌母液，丝素蛋白/环烯醚萜复合物的质量含量为2.2%；

所述丝素蛋白水溶液的质量浓度为2 %，所述环烯醚萜化合物水溶液的质量浓度为2.5%；

所述丝素蛋白与环烯醚萜化合物的质量比为1: 1.2。

所述的环烯醚萜化合物，为马钱素。

（2）有色纤维素纺丝液的制备

在预混合器中，将纤维素浆粕与NMMO溶剂混合形成悬浮液，悬浮液经研磨送入原液制备装置；同时，将有色抗菌母液加入原液制备装置，采用高粘度薄膜工艺去除多余水分，使纤维素充分溶解，制备得到有色纤维素纺丝液；

所述的NMMO溶剂，为NMMO的水溶液，其中NMMO的质量比为50%。

所述的有色纤维素纺丝液，纤维素的质量分数为8%，含水质量小于14%；

所述有色抗菌母液中的丝素蛋白/环烯醚萜复合物，占纤维素的质量比为0.8%。

（3）复合纤维的纺丝成形

纺丝原液经过滤后送往纺丝工序，通过干喷湿法纺丝方法成形。经计量、挤出、凝固、牵伸、切断、水洗、后处理、干燥制成有色抗菌Lyocell纤维成品。

本发明制备的有色抗菌Lyocell纤维，色牢度为5级；采用CIELAB色差公式，色差值为 0.4 CIELAB 单位；对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥80%，在洗涤50次后的抗菌率≥70%；单丝纤度为2.0dtex，干断裂强度为3.5cN/dtex；干强变异系数为0.5%；所述纤维的亲肤性能好，平衡回潮率为12.5%。

实施例2普通 Lyocell纤维的制备

不添加有色抗菌母液，其他制备方法同实施例1，制备Lyocell纤维，单丝纤度为2.0dtex，干断裂强度为3.5cN/dtex，平衡回潮率为10.5%。

实施例3 -6

在实施例1基础上，只改变步骤（1）的混合时间、搅拌频率，进行分析实验，制备的2.0dtex纤维的性能结果见表1。

表1

可见，实施例1是最优选实施例。

实施例7-10

在实施例1基础上，只改变丝素蛋白/环烯醚萜复合物占Lyocell纤维的质量比、丝素蛋白与环烯醚萜化合物的质量比，进行分析实验，制备的2.0dtex纤维的性能结果见表2。

表2

可见，实施例1是优选的实施例。

Claims (2)

1.一种有色抗菌Lyocell纤维，其特征在于：所述纤维，由Lyocell纤维基体和丝素蛋白/环烯醚萜复合物组成；

所述丝素蛋白/环烯醚萜复合物占Lyocell纤维的总质量比为0.5~1%；丝素蛋白与环烯醚萜化合物的质量比为1: 1~1.5；

所述纤维的制备方法，包括有色抗菌母液的制备、有色纤维素纺丝液的制备；

所述有色抗菌母液的制备，将丝素蛋白溶液与环烯醚萜化合物溶液搅拌混合，搅拌频率为400~800Hz，混合时间为1~2 h，混合温度是37℃；

所述搅拌混合的同时，采用PBS溶液调节pH至7.5；

所述丝素蛋白溶液的质量浓度为1~4 %，所述环烯醚萜化合物溶液的浓度为1~4%；

所述的环烯醚萜化合物，为京尼平苷、马钱素、鸡屎藤酸、鸡屎藤苷的一种；

所述有色纤维素纺丝液，纤维素的质量分数为4~10%，含水质量小于14%；

所述丝素蛋白/环烯醚萜复合物占纤维素的总质量比为0.5~1%。

2.根据权利要求1所述的一种有色抗菌Lyocell纤维，其特征在于：所述Lyocell纤维，色牢度为4~5级，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率均≥80%；采用CIELAB色差公式，色差值为0.4~0.7 CIELAB单位。