一种防水抗菌复合纤维制品及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于非织造布技术领域，具体涉及一种防水抗菌复合纤维制品及其制备工艺。


背景技术：

2.非织造布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。它直接利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结技术形成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品。
3.非织造材料与机织材料、针织材料相比， 具有生产工艺简便、 产出率高、成本经济和产品性能优良等优势，已成为需求量最大的纺织材料之一。随着消毒湿巾等清洁用品的广泛使用，水刺非织造材料的需求不断增长，市场扩大的同时新的参与者不断涌入，竞争愈加激烈。
4.某些天然纤维， 由于其自身纤维结构或含有的天然抗菌物质对细菌有一定的抑制和杀菌作用， 从而使纺织品具有天然抗菌性能而广受人们欢迎。这类纤维主要有壳聚糖纤维、甲壳素纤维、麻类纤维、竹纤维、木棉纤维等，例如中国专利申请号为cn201910810237.9公开了一种单向导湿抗菌无纺布的制备方法，成布过程充分发挥了棉纤维长度相对长、木棉纤维中间粗两端细的结构特点以及单向导湿、抗菌特性，从而使制得的无纺布成品具有更好的保暖抑菌、轻柔舒适、干爽透气且单面吸湿导湿性强等优点。
5.这类天然纤维虽其自身表现出一定的抗菌性，但其抗菌效果不强，抗菌谱窄等，因此，需要研发出一种防水抗菌复合纤维制品及其制备工艺以来解决上述技术问题，同时该纤维制品还具有优异的防水性能。


技术实现要素：

6.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种防水抗菌复合纤维制品及其制备工艺，采用木棉纤维和抗菌棉纤维复合制得非织造布，木棉纤维和抗菌棉纤维具有优异的抗菌性能，木棉纤维和抗菌棉纤维均匀分布在非织造布中，使非织造布具有优异的抗菌性能，然后将非织造布进行防水后整理，大幅度提高了非织造布的防水性能。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种防水抗菌复合纤维制品，所述纤维制品是以木棉纤维和抗菌棉纤维作为原料制备非织造布，然后对非织造布进行防水后整理制得，所述木棉纤维和抗菌棉纤维的质量配比为1-5：4-9；其中，所述抗菌棉纤维是以棉纤维作为原料，先经练漂液整理、再经抗菌改性液整理制得，所述练漂液包括：10-20g/l 的30%双氧水、5-10g/l 的氢氧化钠、1-5g/l 的硅酸钠溶液，余量为水；所述抗菌改性液包括：2-4wt%hb提取物、3-8wt%ah提取物、1-3wt%金银花提取物、1-3wt%单宁酸，余量为水。
8.本发明所述的防水抗菌复合纤维制品，采用木棉纤维和抗菌棉纤维复合制得非织
造布，木棉纤维和抗菌棉纤维具有优异的抗菌性能，木棉纤维和抗菌棉纤维均匀分布在非织造布中，使非织造布具有优异的抗菌性能，然后将非织造布进行防水后整理，大幅度提高了非织造布的防水性能。
9.其中，木棉纤维作为一种天然的抗菌、防螨纤维，木棉纤维为高中空结构，纤维表面多微孔，比表面积大，使得木棉纤维内部富含氧气，并且其吸湿透气性也很好，这就使厌氧菌在木棉纤维上几乎不能生存，同时在潮湿情况下，生长在木棉纤维上的霉菌类微生物的繁殖代谢作用和生理活动也会受到抑制，有效抑制了微生物的氧化磷酸化，影响有丝分裂，阻碍微生物呼吸，因此，木棉纤维具有优异的抗菌效果以及疏水效果。
10.但是木棉纤维由于没有天然卷曲、强力低、抱合力差在梳棉过程中难以单独成纱，通常与其他纤维混纺，棉纤维的主要组成和木棉纤维相近， 可与木棉纤维沟通制备非织造布。棉纤维的多孔结构使水分向非结晶区渗透具有亲水性。
11.抗菌棉纤维是以棉纤维作为原料，先经练漂液整理、再经抗菌改性液整理制得，练漂液的配方设计合理，可以有效去除棉纤维的腊质、果胶以及天然色素等棉纤维伴生物，生成活性基团醛基，有利于后续抗菌改性液整理的化学交联，抗菌改性液的配方包括hb提取物、ah提取物、金银花提取物这些植物中药，天然可靠、绿色环保，hb 是一种芸香科植物的干燥树皮，hb提取物中的主要活性成分为生物碱类化合物，包括有盐酸小檗碱，药根碱、 巴马汀等，此外还含有黄酮类、甾醇类以及挥发，对多种细菌具有抑制作用，尤其是对金黄色葡萄球菌、甲型链球菌、变形杆菌作用显著，对一些常见的皮肤真菌也有较强的抑制作用；ah 是菊科多年生草本植物，ah提取物中的主要活性成分为萜类、 黄酮类、桉叶烷类、不饱和脂肪酸和芳香精油等，对致病细菌、真菌和病毒具有抑制效果，对螨虫及多种害虫具有毒杀、驱避和拒食作用，其含有的黄酮类物质，抗氧化性较强，有清除自由基和抑制细菌生长等效果；金银花为忍冬科忍冬属植物，金银花提取物中的主要活性成分为绿原酸、异绿原酸、新绿原酸等，对溶血性链球菌、金黄葡萄球菌等多种致病菌及上呼吸道感染致病病毒等有较强的抑制力；将单宁酸作为植物功能因子，能大幅度提高植物提取物与棉纤维的结合能力，使之固着在棉纤维的表面，有效改善棉纤维的耐水洗性能。
12.本发明还涉及所述防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，包括以下步骤：包括如下步骤：s1称量：将木棉纤维和抗菌棉纤维按照1-5：4-9的质量比例分别投入到1号开包机和2号开包机内；s2开松：1号开包机和2号开包机分别将成团的木棉纤维和抗菌棉纤维打松；s3混合：将开松好的阻燃木棉纤维和抗菌棉纤维送入混棉仓进行混合，得到混合纤维；s4梳理成网：将混合纤维送入梳理机进行充分梳理，将混合纤维梳理成纤维网；s5水刺加固：将纤维网送入水刺机进行水刺，将水刺后的纤维网置于烘箱中50-80℃烘干，得到非织造布；s6防水后整理：制备防水后整理液，将上述非织造布在防水后整理液中二浸二轧，然后置于烘箱中60-100℃预烘1-5min、100-150℃焙烘0.5-3min，得到纤维制品。
13.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述抗菌棉纤维的制备，包括如下步骤：
s1练漂：将棉纤维浸入练漂液进行练漂处理，浴比为 1：20-40，在80-120℃的恒温水浴锅中处理0.5-1.5h，然后将棉纤维取出80℃的热水洗 2-3 次、冷水洗1-2次，再置于烘箱中60-80℃烘干；s2改性： 将练漂后的棉纤维浸入抗菌改性液改性整理，浴比为 1：20-40，在60-100℃的恒温水浴锅中处理0.5-1.5h，待降温至室温后取出水洗，置于烘箱中60-80℃烘干。
14.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述抗菌棉纤维的制备，包括如下步骤：s1练漂：将棉纤维浸入练漂液进行练漂处理，浴比为 1：20-40，在80-120℃的恒温水浴锅中处理0.5-1.5h，然后将棉纤维取出80℃的热水洗 2-3 次、冷水洗1-2次，再置于烘箱中60-80℃烘干；s2改性： 将练漂后的棉纤维浸入抗菌改性液改性整理，浴比为 1：20-40，在60-100℃的恒温水浴锅中处理0.5-1.5h，待降温至室温后取出水洗，置于烘箱中60-80℃烘干。
15.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述步骤s4梳理成网中，每张纤维网梳理 3-4 次。
16.为了使纤维网更平整、更均匀，每张纤维网梳理 3-4 次。
17.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述步骤s5水刺加固中，在水刺开始前将梳理好的纤维网提前用水预湿，压实纤维网使纤维网更易附着在水刺网帘上，纤维网预湿后进入水刺机。
18.预湿后的纤维网更好地附着在水刺网帘上，在高压水射流的高强度作用下，纤维网内的纤维之间相互缠结、抱合，使纤网获得一定的强力，达到加固的作用。
19.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述步骤s5水刺加固中，水刺工艺参数为：走布速度为2-5m/min，水针压力为30-50 bar，风机全压为5000-10000 pa，转动圈数为1-5 r。
20.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述步骤s6防水后整理中，二浸二轧参数为：浴比 1：30-50，每次浸泡20-60s，每次轧车上气压值设置为1-3kpa，带液率为80-120％。
21.进一步的，上述的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，所述步骤s6防水后整理中，防水后整理液包括：40-50wt%丙烯酸十三氟辛酯, 10-15%wt%甲基丙烯酸十八酯, 2-4 wt%正十六烷, 2-4wt%甲基丙烯酸甲酯, 1-2wt%纳米sio2,1-2wt%辛基酚聚氧乙烯醚,1-2wt%十二烷基硫酸钠, 1-2wt%过硫酸铵, 1-2wt%丙烯酸丁酯,0.5-1.5wt%丙烯酸羟乙酯,余量为水。
22.所述防水后整理液为一种含氟拒水剂，丙烯酸十三氟辛酯为含氟单体，甲基丙烯酸十八酯为长链非氟单体，丙烯酸羟乙酯为交联单体，丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯为软硬单体，辛基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠复配为乳化剂，正十六烷为助乳化剂，过硫酸铵为引发剂，在辛基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠、正十六烷、过硫酸铵的作用下，将纳米sio2与丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十三氟辛酯进行聚合反应，得到纳米sio2/含氟丙烯酸酯乳液，并且纳米sio2在含氟丙烯酸酯乳液中均匀的分散，当非织造布在防水后整理液中二浸二轧、预烘、焙烘后，纳米sio2/含氟丙烯酸酯乳液在在非织造布内部发生扩散并在其表面形成薄膜，薄膜存在大量疏水性基团， 可
以降低水在其表面的吸附作用，使非织造布具有优异的防水性能。
23.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明公开的防水抗菌复合纤维制品，设计合理，采用木棉纤维和抗菌棉纤维复合制得非织造布，木棉纤维和抗菌棉纤维具有优异的抗菌性能，木棉纤维和抗菌棉纤维均匀分布在非织造布中，使非织造布具有优异的抗菌性能，然后将非织造布进行防水后整理，大幅度提高了非织造布的防水性能；（2）本发明公开的防水抗菌复合纤维制品，木棉纤维是一种天然的抗菌、防螨纤维，木棉纤维为高中空结构，纤维表面多微孔，比表面积大，使得木棉纤维内部富含氧气，其吸湿透气性也很好；抗菌棉纤维是以棉纤维作为原料，先经练漂液整理、再经抗菌改性液整理制得，练漂液整理可以有效去除棉纤维的腊质、果胶以及天然色素等棉纤维伴生物，生成活性基团醛基，有利于后续抗菌改性液整理的化学交联，抗菌改性液的配方包括hb提取物、ah提取物、金银花提取物这些植物中药，天然可靠、绿色环保，抗菌效果好；（3）本发明公开的防水抗菌复合纤维制品，防水后整理液配方设计合理，在辛基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠、正十六烷、过硫酸铵的作用下，将纳米sio2与丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十三氟辛酯进行聚合反应，得到纳米sio2/含氟丙烯酸酯乳液，并且纳米sio2在含氟丙烯酸酯乳液中均匀的分散；当非织造布在防水后整理液中二浸二轧、预烘、焙烘后，纳米sio2/含氟丙烯酸酯乳液在在非织造布内部发生扩散并在其表面形成含有 c、 o、 f、 si 四种元素的薄膜，改薄膜存在大量疏水性基团，可以降低水在其表面的吸附作用，使非织造布具有优异的防水性能；（4）本发明公开的防水抗菌复合纤维制品的制备工艺，采用水刺工艺，具有生产工艺简便、 产出率高、成本经济和产品性能优良等优势，应用前景广泛。
具体实施方式
24.下面将实施例结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。以下对比例1、对比例2、实施例1提供了一种纤维。
25.对比例1对比例1为海南木棉纤维，来自重庆金考拉服饰有限公司，采用gb/t 20944.2-2007标准测试对比例1的抗菌性，测得的对比例1对大肠杆菌的抗菌能力达到了gb/t 20944.2-2007(抗菌纺织品抑菌率达到90％)的最低要求，其抑菌率为97.85%，而对金黄色葡萄球菌的抗菌能力虽然没有达到了gb/t 20944.2-2007的最低要求，其抑菌率也达到了84.12%。
26.对比例2对比例2为棉纤维，来自陕西天棉棉业有限公司。
27.对比例3对比例2为抗菌棉纤维，hb提取物、ah提取物、金银花提取物均来自西安霖草生物工程有限公司，其制备包括如下步骤：
s1改性： 将棉纤维浸入抗菌改性液改性整理，抗菌改性液包括：3wt%hb提取物、5wt%ah提取物、2wt%金银花提取物、2wt%单宁酸，余量为水，浴比为 1：30，在900℃的恒温水浴锅中处理1h，待降温至室温后取出水洗，置于烘箱中60℃烘干。
28.实施例1实施例1为抗菌棉纤维，其制备包括如下步骤：s1练漂：将棉纤维浸入练漂液进行练漂处理，练漂液包括：15g/l 的30%双氧水、5g/l 的氢氧化钠、2g/l 的硅酸钠溶液，余量为水，浴比为 1：35，在100℃的恒温水浴锅中处理1h，然后将棉纤维取出80℃的热水洗 2 次、冷水洗1次，再置于烘箱中60℃烘干；s2改性： 将练漂后的棉纤维浸入抗菌改性液改性整理，抗菌改性液包括：3wt%hb提取物、5wt%ah提取物、2wt%金银花提取物、2wt%单宁酸，余量为水，浴比为 1：30，在900℃的恒温水浴锅中处理1h，待降温至室温后取出水洗，置于烘箱中60℃烘干。
29.对对比例2、3与实施例1分别进行0次、 5 次、 10 次水洗，然后采用gb/t 20944.2-2007标准测试抗菌性，测试结果见表1。
30.表1对比例2、3与实施例1测试结果以下对比例3、对比例4、实施例2提供了一种纤维制品。
31.对比例3对比例3的制备包括如下步骤：s1称量：将木棉纤维、棉纤维按照4：6的质量比例分别投入到1号开包机和2号开包机内；s2开松：1号开包机和2号开包机分别将成团的木棉纤维和棉纤维打松；s3混合：将开松好的阻燃木棉纤维和棉纤维送入混棉仓进行混合，得到混合纤维；
s4梳理成网：将混合纤维送入梳理机进行充分梳理，将混合纤维梳理成纤维网；s5水刺加固：在水刺开始前将梳理好的纤维网提前用水预湿，压实纤维网使纤维网更易附着在水刺网帘上，纤维网预湿后进入水刺机进行水刺，水刺工艺参数为：走布速度为3/min，水针压力为40 bar，风机全压为8000 pa，转动圈数为2r，将水刺后的纤维网置于烘箱中60℃烘干，得到非织造布。
32.对比例4对比例4的制备包括如下步骤：s1称量：将木棉纤维、抗菌棉纤维按照4：6的质量比例分别投入到1号开包机和2号开包机内；s2开松：1号开包机和2号开包机分别将成团的木棉纤维和棉纤维打松；s3混合：将开松好的阻燃木棉纤维和抗菌棉纤维送入混棉仓进行混合，得到混合纤维；s4梳理成网：将混合纤维送入梳理机进行充分梳理，将混合纤维梳理成纤维网；s5水刺加固：在水刺开始前将梳理好的纤维网提前用水预湿，压实纤维网使纤维网更易附着在水刺网帘上，纤维网预湿后进入水刺机进行水刺，水刺工艺参数为：走布速度为3/min，水针压力为40 bar，风机全压为8000 pa，转动圈数为2r，将水刺后的纤维网置于烘箱中60℃烘干，得到非织造布。
33.实施例2实施例2的制备包括如下步骤：s1称量：将木棉纤维、抗菌棉纤维按照4：6的质量比例分别投入到1号开包机和2号开包机内；s2开松：1号开包机和2号开包机分别将成团的木棉纤维和棉纤维打松；s3混合：将开松好的阻燃木棉纤维和抗菌棉纤维送入混棉仓进行混合，得到混合纤维；s4梳理成网：将混合纤维送入梳理机进行充分梳理，将混合纤维梳理成纤维网；s5水刺加固：在水刺开始前将梳理好的纤维网提前用水预湿，压实纤维网使纤维网更易附着在水刺网帘上，纤维网预湿后进入水刺机进行水刺，水刺工艺参数为：走布速度为3/min，水针压力为40 bar，风机全压为8000 pa，转动圈数为2r，将水刺后的纤维网置于烘箱中60℃烘干，得到非织造布。
34.s6防水后整理：制备防水后整理液，防水后整理液包括：50wt%丙烯酸十三氟辛酯,12%wt%甲基丙烯酸十八酯, 2.5 wt%正十六烷, 2.5wt%甲基丙烯酸甲酯, 1.5wt%纳米sio2,1.5wt%辛基酚聚氧乙烯醚,1wt%十二烷基硫酸钠, 1.5wt%过硫酸铵, 1wt%丙烯酸丁酯,0.5wt%丙烯酸羟乙酯,余量为水将上述非织造布在防水后整理液中二浸二轧，然后置于烘箱中80℃预烘3min、140℃焙烘1min，得到纤维制品。
35.效果验证将上述对比例3、4与实施例2得到的纤维制品进行测试，测试结果见表2。
36.（1）克重：裁剪成10mm
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10mm 的尺寸各 3 块，然后用电子天平进行测量质量并分别记录测量数据，根据克重定义公式计算出试验材料实际的克重。
37.（2）力学性能：根据gb/t 24218.3-2010标准进行测试。
38.（3）柔软度：根据gb/t 8942-2002标准进行测试。
39.（4）抗菌性：根据gb/t 20944.2-2007标准进行测试。
40.（5）接触角测试：采用ocamicro 型表面接触角测试仪在 65%的湿度环境中进行接触角测试。
41.表2对比例3、4与实施例2测试结果本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。