本发明涉及功能性纤维制备领域，具体涉及一种茶多酚纤维素纤维及其制备方法。
背景技术：
面膜是护肤最重要的工具，现如今，随着保养、护肤的意识进入平民化，使得面膜市场愈发火爆，传统无纺布面膜更是占据市场绝大部分的份额，绝大多数的面膜以其添加的营养成分来达到保湿、美白、抗衰老的作用，而对于作为面膜载体的面膜基材少有研究。
茶多酚是茶叶中所含的一类多羟基类化合物，是纯天然的抗氧化剂,具有抗氧化能力强，无毒副作用，无异味等特点，纤维是制备面膜无纺布组成部分，现有技术已经出现茶多酚与纤维相结合的功能性纤维材料及其组合物。
如：专利申请号为201410356320.0的专利申请提供了一种具有抗菌性的胶粘剂组合物、抗菌无纺布、清洁用品和制造抗菌无纺布的方法，所述组合物包含亲水性胶粘剂、茶多酚颗粒和水，其中以所述组合物的总重量为基准，所述亲水性胶粘剂的重量比为约10～40重量％并且所述茶多酚颗粒的重量比为约1-10重量％；所述抗菌无纺布包括纤维层和设置在所述纤维层的至少一侧的涂层，其中所述纤维层包含可再生纤维，所述纤维层还包含茶多酚纤维和热熔纤维中的一种或多种。
又比如：专利申请号为201010119035.9的专利申请提供了一种茶多酚非织造布，以15-90％的茶多酚纤维、0-75％聚酯纤维和10-30％的ES纤维为原料，经混合、梳理成网、叠网、加固和热轧处理而成；其中，上述茶多酚纤维是通过添加茶多酚，使纤维具有抗菌功能的纤维，上述茶多酚纤维的线密度为1-5D，长度为20-70mm，上述ES纤维的线密度为1.5-4D；由于采用茶多酚纤维为原料，所制得的抗菌材料具有良好的抗菌性能，抑菌率在50-90％；而且，纤维只经过混合、梳理成网、叠网、加固和热轧处理，保持了纤维网叠层的原状性，具有良好的吸湿性和透气性；自然吸湿率≥7，透气量150-350L/dm2min；而且，将ES纤维以不同比例与茶多酚纤维均匀混合后，再通过热轧使ES纤维熔塑，可达到不同硬挺度的效果。
再比如：专利申请号为201610347050.6的专利申请公开了一种茶多酚纤维素纤维水刺无纺布及其生产工艺，该无纺布将天然萃取的纳米级茶多酚和无机盐复合抗菌剂，在生产制作水刺无纺布时加入纤维网内制成高效吸湿、导汗抗菌、抗过敏及消炎的产品。
以上专利技术虽提出了茶多酚纤维素纤维的概念，但实质上并非真正意义上的茶多酚纤维素纤维，只是将茶多酚附着于纤维素而形成，纤维与茶多酚之间无化学连接，在使用过程中，茶多酚容易掉落，抗氧化、抗菌稳定性不高，产品保质期短，且工艺流程长，制作工艺复杂，生产成本高。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种茶多酚纤维素纤维及其制备方法，以解决现有技术抗氧化、抗菌稳定性不高、产品保质期短的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种茶多酚纤维素纤维，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
茶多酚5-10％；
纤维素90-95％；
其中，茶多酚通过硅烷偶联剂接枝在纤维素上。
一种茶多酚纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备茶多酚预处理液：配制质量分数为10-20％的茶多酚水溶液，用稀盐酸调节茶多酚水溶液的pH值至4-5，将茶多酚水溶液加热至70-80℃，在搅拌条件下滴加硅烷偶联剂，滴加完后将体系温度升至100-130℃，维持反应8-10小时后用稀氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7-8即得到茶多酚预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：将步骤(1)制得的茶多酚预处理液按照茶多酚占粘胶中甲纤质量比的20-35％的比例加入粘胶中，充分混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应30-36小时得到茶多酚预接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的茶多酚预接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到茶多酚纤维素纤维。
进一步地，步骤(1)中，硅烷偶联剂的用量为茶多酚质量比的30-40％，滴加硅烷偶联剂的时间为20-30min。
更进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用高分子技术将天然茶多酚嫁接到纤维素纤维上，在保持纤维素纤维优良纺织性能的基础上赋予其抗脂质过氧化、预防衰老、美容护肤等保健功能,得到一种集纤维素纤维和茶多酚的优点于一身的新型纤维素纤维，本发明使茶多酚与纤维以共价键稳固连接，接枝稳定性好，抗氧化、抗菌功能性显著增强，功能性使用寿命明显延长；
(2)茶多酚接枝与前端纺丝工艺有机结合，即在纺丝前的制胶过程中即进行接枝，在普通纤维生产的基础上改变不大即可获得品质优良的茶多酚纤维素纤维，工艺流程简单，方法简便、易于规模化生产；
(3)仅在纺丝后进行洗涤、烘干操作，能耗以及水耗与普通纤维生产相当；
(4)仅在步骤(3)中产生污水、废料，故而污水处理以及废料回收集中、方便；
(5)粘胶与茶多酚预处理液相互混溶，纤维素与接枝茶多酚之间的接触面积达到最大，接枝率高达5％以上；
(6)本发明提供茶多酚纤维素纤维经权威机构检测，证明该纤维具有抗脂质过氧化、吸附重金属、抗辐射的功能，同时还有抗菌、防螨性，具体表现在：抗脂质过氧化、预防衰老，茶多酚有清除自由基的作用，可抑制皮肤线粒体中脂氧合酶和脂质过氧化作用，从而具有抗衰老效应；对重金属盐具有抗解作用，茶多酚对重金属具有较强的吸附作用，能与重金属形成络合物而产生沉淀，有利于减轻重金属对人体产生的毒害作用；能防辐射损伤，茶多酚及其氧化产物具有优异的抗辐射功能，可吸收放射性物质，阻止其在人体内扩散，被称为天然的紫外线过滤器；有助于美容护肤，茶多酚是水溶性物质，用它制成的纤维面膜能清除面部的油腻，收敛毛孔，具有消毒、灭菌、抗皮肤老化，减少日光中的紫外线辐射对皮肤的损伤等功效，茶多酚能够阻挡紫外线和清除紫外线诱导的自由基，从而保护黑色素细胞的正常功能，抑制黑色素的形成，减轻色素沉着；
(7)本发明提供茶多酚纤维素纤维专为面膜基材市场研究开发的具有多种保健功能的新型材料，其吸水性能优异、柔软性能良好，是生产膜布的最佳材料。
具体实施方式
实施例1
一种茶多酚纤维素纤维及其制备方法，包括如下步骤：
(1)制备茶多酚预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的茶多酚，充分溶解后用稀盐酸将茶多酚水溶液的pH值调节至4-5，然后将茶多酚水溶液加热至70-80℃，维持体系温度70-80℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应9小时后用稀氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7-8即得到茶多酚预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的茶多酚预处理液按照茶多酚预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应30小时得到茶多酚预接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的茶多酚预接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到茶多酚纤维素纤维。
本实施例采用的预处理方法是为了让茶多酚与棉纤维以共价键连接，保持了棉纤维原有的主要力学性能；而在粘胶接枝处理过程中，由于粘胶与茶多酚预处理液均为液相，两者能够相互混溶，进而使得纤维素与接枝茶多酚之间的接触面积大大增加，接枝率为7.85％，生产的纤维纤度为1.33dtex。
本实施例在纺丝前的制胶过程中即进行接枝，在普通纤维生产的基础上改变不大即可获得品质优良的茶多酚纤维素纤维，工艺流程简单，方法简便、易于规模化生产。
实施例2
一种茶多酚纤维素纤维及其制备方法，包括如下步骤：
(1)制备茶多酚预处理液：向搪玻璃反应釜泵入50L水，开启搅拌，并加入10Kg的茶多酚，充分溶解后用稀盐酸将茶多酚水溶液的pH值调节至4-5，然后将茶多酚水溶液加热至70-80℃，维持体系温度70-80℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加3.5Lγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应9小时后用稀氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7-8即得到茶多酚预处理液，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：在粘胶进入熟成中间桶之前，用注射系统将步骤(1)配制的茶多酚预处理液按照茶多酚预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过静态混合器混合后进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应30小时得到茶多酚预接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的茶多酚预接枝粘胶直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到茶多酚纤维素纤维。
接枝率为7.84％，与实施例1相比，仅将γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改为了γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，两者接枝效果相当，即γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对茶多酚与纤维素的接枝处理影响不大。
实施例3
pH值对茶多酚接枝处理的影响试验：
(1)同时架起4个1L的反应瓶，安装上搅拌装置，并分别标记为A1、A2、A3、A4号，四个瓶中均装入300ml的水，开启搅拌，分别加入40g的茶多酚，充分溶解后A1、A2号用稀盐酸将茶多酚水溶液的pH值调节至3-4，A3、A4号用稀盐酸将茶多酚水溶液的pH值调节至4-5，然后将茶多酚水溶液加热至70-80℃，维持体系温度70-80℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加120mLγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，维持体系温度100-110℃反应9小时后用稀氢氧化钠溶液将A1、A3号反应液的pH值调节至7-8，A2、A4号反应液的pH值调节至8-9，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：将进入熟成中间桶之前的同一批粘胶分为4组，分别用注射系统将步骤(1)配制的A1、A2、A3、A4号茶多酚预处理液按照茶多酚预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过相同大小的静态混合器混合后进入相同大小的熟成中间桶中，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应32小时得到A1、A2、A3、A4号茶多酚预接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的A1、A2、A3、A4号茶多酚预接枝粘胶分别直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到A1、A2、A3、A4号茶多酚纤维素纤维。
测试得A1、A2、A3、A4号茶多酚纤维素纤维的接枝率分别为3.52％、2.56％、7.85％、3.34％，证明pH值对接枝效果具有影响，茶多酚预处理液两次pH值调节以4-5、7-8为宜。
实施例4
各步骤反应时间对茶多酚接枝处理的影响试验：
(1)同时架起5个1L的反应瓶，安装上搅拌装置，并分别标记为B1、B2、B3、B4、B5号，五个瓶中均装入300ml的水，开启搅拌，分别加入40g的茶多酚，充分溶解后用稀盐酸将茶多酚水溶液的pH值调节至4-5，然后将茶多酚水溶液加热至70-80℃，维持体系温度70-80℃在搅拌条件下于20～30min内在体系中滴加120mLγ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后将体系温度升至100-110℃，B1、B2、B3、B4、B5号分别维持体系温度100-110℃反应4、6、8、8、9小时后用稀氢氧化钠溶液将pH值调节至7-8，然后降到室温备用；
(2)粘胶接枝处理：将进入熟成中间桶之前的同一批粘胶分为5组，分别用注射系统将步骤(1)配制的B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚预处理液按照茶多酚预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过相同大小的静态混合器混合后进入相同大小的熟成中间桶中，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，分别维持反应32、32、24、32、24小时得到B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚预接枝粘胶；
(3)将步骤(2)得到的B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚预接枝粘胶分别直接进行纺丝、洗涤、烘干即得到B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚纤维素纤维。
测试得B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚纤维素纤维的接枝率分别为5.42％、6.18％、6.05％、7.92％、7.56％，证明反应时间对接枝效果具有影响，预处理反应时间与粘胶接枝处理时间同时分别满足8小时和30小时以上接枝效果最佳。
实施例5
本发明提供的制备方法制得的茶多酚纤维素纤维的对比测试试验：
(1)将即将进入熟成中间桶的同一批粘胶分为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十组；
(2)A、B、C、D、E、F、G、H、I九组分别用注射系统将实施例3-4制备的A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、B5号茶多酚预处理液按照茶多酚预处理液与粘胶体积比1:10的比例加入粘胶中，经过相同大小的静态混合器混合后进入相同大小的熟成中间桶中，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，A、B、C、D维持反应32小时得到熟成后的粘胶，E、F、G、H、I分别维持反应32、32、24、32、24小时得到熟成后的粘胶；J组的粘胶直接进入熟成中间桶，熟成中间桶中一直保持搅拌状态，维持反应32小时得到熟成后的粘胶；
(3)将十组熟成后的粘胶分别直接进行纺丝、洗涤、烘干即得十组纤维素纤维，对十组纤维素纤维进行相应的参数测试，多次测试取均值后具体参数对比情况如表1：
表1茶多酚纤维素纤维的产品技术参数
通过上表可知，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十组纤维素纤维的纤度、干断裂强度以及湿断裂强度相差不大，几乎一致，但是A、B、C、D、E、F、G、H、I九组表现出了抗菌性能以及抗氧化性能，抗菌性能以及抗氧化性能的优异性取决于茶多酚的含量。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。