一种牛奶锦纶大生物纤维及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种牛奶锦纶大生物纤维及其制备方法，属于锦纶纤维领域。


背景技术：

2.锦纶纤维学名为聚酰胺纤维，主要包括锦纶6和锦纶66，锦纶纤维作为服装、装饰材料用合成纤维原材料具有独特的优势，它耐磨性好、强度高，一般锦纶纤维单纤的耐磨性为棉花的10倍，羊毛的20倍，粘胶纤维的50倍，制成的织物耐磨性优异。
3.在气候炎热的夏季，人们更青睐于环保且凉爽舒适的纤维及纺织品，吸湿性较为重要，锦纶在一众合成纤维中吸湿性能较好，但是其吸湿性还是低于天然纤维和人造纤维，本身不太适合作为夏季使用的纺织品原料。
4.现有技术中可以在锦纶原料中添加云母颗粒，将小粒径的云母颗粒与锦纶熔融共混，再进一步制成纤维，可以提高纤维的吸湿性能，由于云母具有天然层状结构，拥有导热、吸水功能，制成纤维并制备纺织品后，可以提高其降温散热能力，更适合夏季穿戴。
5.牛奶中含有丰富的蛋白质，主要是含磷蛋白质，也含白蛋白及球蛋白，此三种蛋白质都含全部必需氨基酸，包括赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸等，另外hmo是乳汁中的一种成分，属于低聚糖，具有调节免疫，调节肠道菌群等功能，一般作为高档奶粉中的添加成分，在体外实验中，hmo对大肠杆菌和沙门氏菌以及其他菌种的粘附有抑制作用，可以通过特定工艺，将牛奶蛋白和hmo作为抗菌功能组分负载于纳米云母颗粒中，再进一步添加至纤维中，使纤维获得更加持久的抗菌性。
6.cn112626674a一种具有凉感舒适性的列车卧具面料，将云母与锦纶熔融纺丝，并制备面料，利用云母优异的天然导热性能，将其添加到锦纶熔体中，制备出具有凉感功能的改性锦纶纤维，改性后纤维能迅速传导皮肤表面的热量，达到迅速降温和散热的目标。
7.但是试验中表明，在生产线密度相同的纤维时，生产出的纤维拉伸性能和耐摩擦性能会发生下降，申请人将云母的粒径降低，再添加至原料中并生产纤维，发现还是无法解决拉伸性能和耐摩擦性能下降的问题，申请人认为是云母的片状形态，与锦纶在熔融共混后，两者的相容性不够好造成的。
8.综上所述，现有技术中，锦纶纤维可以添加云母组分，来提高纤维的吸湿性，并使其获得降温散热能力，但是制备的纤维拉伸性能和耐摩擦性能下降。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对纳米云母颗粒进行特殊处理，并最终制备成纤维，实现提高纤维的吸湿性的同时，提升纤维的拉伸性能、耐摩擦性能及抗菌性能。
10.为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种牛奶锦纶大生物纤维，所述纤维的原料由改性的云母颗粒、锦纶-6组成，其质量比为15:90-100。
11.以下是对上述技术方案的进一步改进：一种牛奶锦纶大生物纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括氯化稀土处理云母、云母负载hmo、浸渍牛奶、表面处理、共混纺丝；所述氯化稀土处理云母的方法为，将氯化稀土与去离子水混合，搅拌得到氯化稀土溶液，将纳米云母颗粒与氯化稀土溶液混合，控制温度为71-75℃，进行搅拌，搅拌时间为7.0-8.0h，搅拌后进行过滤，将滤渣水洗、干燥，得到氯化稀土处理的纳米云母颗粒。
12.所述氯化稀土与去离子水的质量比为25:170-180；所述氯化稀土溶液与纳米云母颗粒的质量比为15:3.5-4.5；所述纳米云母颗粒的粒径为120-200nm。
13.所述云母负载hmo的方法为，将hmo与去离子水混合，搅拌得到hmo水溶液，将氯化稀土处理的纳米云母颗粒与hmo水溶液混合，控制超声频率为23-28khz，进行超声，超声时间为15-25min，超声后进行搅拌，搅拌时间为45-55min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到负载hmo的纳米云母颗粒。
14.所述hmo与去离子水的质量比为20:90-110；所述hmo水溶液与氯化稀土处理的纳米云母颗粒的质量比为20:2.5-3.5。
15.所述浸渍牛奶的方法为，将牛奶脱脂，得到脱脂后牛奶，将负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶混合，得到混合液，控制超声频率为25-30khz，进行超声，超声时间为12-18min，超声后控制温度为35-42℃，对混合液进行浓缩，浓缩至原来体积的30-40%，然后进行冻干，冻干后粉碎至400-600目，得到牛奶浸渍处理的云母颗粒。
16.所述牛奶中蛋白质含量为2.4-2.6g/100ml；所述负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶的质量比为5:90-110。
17.所述表面处理的方法为，将乙醇、去离子水、氢氧化钠混合，并搅拌均匀，然后加入牛奶浸渍处理的云母颗粒，进行搅拌，搅拌的同时缓慢滴加3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加时间为18-25min，滴加完成后继续搅拌，搅拌时间为150-160min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到改性的云母颗粒。
18.所述乙醇、去离子水、氢氧化钠、牛奶浸渍处理的云母颗粒、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为135-165:25-35:1.8-2.2:23-27:6.5-7.5。
19.所述共混纺丝的方法为，控制温度为205-215℃，将改性的云母颗粒、锦纶-6进行熔融共混，共混时间为40-50min，共混后得到纺丝母料，然后控制纺丝温度为225-235℃，控制纺丝速度为1400-1600m/min，冷风温度为12-18℃，进行纺丝，纺丝后得到牛奶锦纶大生物纤维。
20.与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：本发明的纤维持久抗菌性能优异，金黄色葡萄球菌抑制率为98.3-99.2%，大肠杆菌抑制率为99.0-99.4%，白色念珠菌抑制率为92.1-92.7%，洗涤50次后金黄色葡萄球菌抑制率为91.8-93.2%，洗涤50次后大肠杆菌抑制率为93.2-93.7%，洗涤50次后白色念珠菌抑制率为89.9-90.5%；本发明的纤维拉伸性能优异，断裂强度为8.67-9.79cn/dtex，断裂伸长率为42.7-43.9%；本发明的纤维耐摩擦性能优异，使用抱合力机测试摩擦性能，设置抱合力机的重
锤质量为500g，磨辊往复次数为120次/min，往复动程为90mm，绕丝根数为20根，记录10根长丝出现6mm及以上长度劈裂时的摩擦次数，每个实施例、对比例各平行测试20次，取平均值，纤维的摩擦次数为42-45次；本发明的纤维回潮率高，回潮率为8.17-8.55%；本发明的纤维线密度偏差率小，线密度偏差率为-0.72～-0.75；本发明的纤维蛋白质含量高，蛋白质含量为1.13-1.30%。
具体实施方式
21.实施例1（1）氯化稀土处理云母将氯化稀土与去离子水混合，搅拌得到氯化稀土溶液，将纳米云母颗粒与氯化稀土溶液混合，控制温度为73℃，进行搅拌，搅拌时间为7.5h，搅拌后进行过滤，将滤渣水洗、干燥，得到氯化稀土处理的纳米云母颗粒；所述氯化稀土与去离子水的质量比为25:175；所述氯化稀土溶液与纳米云母颗粒的质量比为15:4；所述纳米云母颗粒的粒径为150nm。
22.（2）云母负载hmo将hmo与去离子水混合，搅拌得到hmo水溶液，将氯化稀土处理的纳米云母颗粒与hmo水溶液混合，控制超声频率为25khz，进行超声，超声时间为18min，超声后进行搅拌，搅拌时间为50min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到负载hmo的纳米云母颗粒；所述hmo与去离子水的质量比为20:100；所述hmo水溶液与氯化稀土处理的纳米云母颗粒的质量比为20:3。
23.（3）浸渍牛奶将牛奶脱脂，得到脱脂后牛奶，将负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶混合，得到混合液，控制超声频率为27khz，进行超声，超声时间为15min，超声后控制温度为40℃，对混合液进行浓缩，浓缩至原来体积的35%，然后进行冻干，冻干后粉碎至500目，得到牛奶浸渍处理的云母颗粒；所述牛奶中蛋白质含量为2.5g/100ml；所述负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶的质量比为5:100。
24.（4）表面处理将乙醇、去离子水、氢氧化钠混合，并搅拌均匀，然后加入牛奶浸渍处理的云母颗粒，进行搅拌，搅拌的同时缓慢滴加3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加时间为20min，滴加完成后继续搅拌，搅拌时间为155min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到改性的云母颗粒；所述乙醇、去离子水、氢氧化钠、牛奶浸渍处理的云母颗粒、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为150:30:2:25:7。
25.（5）共混纺丝控制温度为220℃，将改性的云母颗粒、锦纶-6进行熔融共混，共混时间为45min，共混后得到纺丝母料，然后控制纺丝温度为230℃，控制纺丝速度为1500m/min，冷风温度为
15℃，进行纺丝，纺丝后得到牛奶锦纶大生物纤维；所述改性的云母颗粒、锦纶-6的质量比为15:95。
26.实施例2（1）氯化稀土处理云母将氯化稀土与去离子水混合，搅拌得到氯化稀土溶液，将纳米云母颗粒与氯化稀土溶液混合，控制温度为71℃，进行搅拌，搅拌时间为8.0h，搅拌后进行过滤，将滤渣水洗、干燥，得到氯化稀土处理的纳米云母颗粒；所述氯化稀土与去离子水的质量比为25:170；所述氯化稀土溶液与纳米云母颗粒的质量比为15:3.5；所述纳米云母颗粒的粒径为120nm。
27.（2）云母负载hmo将hmo与去离子水混合，搅拌得到hmo水溶液，将氯化稀土处理的纳米云母颗粒与hmo水溶液混合，控制超声频率为23khz，进行超声，超声时间为25min，超声后进行搅拌，搅拌时间为45min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到负载hmo的纳米云母颗粒；所述hmo与去离子水的质量比为20:90；所述hmo水溶液与氯化稀土处理的纳米云母颗粒的质量比为20:2.5。
28.（3）浸渍牛奶将牛奶脱脂，得到脱脂后牛奶，将负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶混合，得到混合液，控制超声频率为25khz，进行超声，超声时间为18min，超声后控制温度为35℃，对混合液进行浓缩，浓缩至原来体积的40%，然后进行冻干，冻干后粉碎至400目，得到牛奶浸渍处理的云母颗粒；所述牛奶中蛋白质含量为2.6g/100ml；所述负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶的质量比为5:90。
29.（4）表面处理将乙醇、去离子水、氢氧化钠混合，并搅拌均匀，然后加入牛奶浸渍处理的云母颗粒，进行搅拌，搅拌的同时缓慢滴加3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加时间为18min，滴加完成后继续搅拌，搅拌时间为160min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到改性的云母颗粒；所述乙醇、去离子水、氢氧化钠、牛奶浸渍处理的云母颗粒、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为135:25:1.8:23:6.5。
30.（5）共混纺丝控制温度为215℃，将改性的云母颗粒、锦纶-6进行熔融共混，共混时间为50min，共混后得到纺丝母料，然后控制纺丝温度为225℃，控制纺丝速度为1400m/min，冷风温度为12℃，进行纺丝，纺丝后得到牛奶锦纶大生物纤维；所述改性的云母颗粒、锦纶-6的质量比为15:90。
31.实施例3（1）氯化稀土处理云母将氯化稀土与去离子水混合，搅拌得到氯化稀土溶液，将纳米云母颗粒与氯化稀土溶液混合，控制温度为75℃，进行搅拌，搅拌时间为7.0h，搅拌后进行过滤，将滤渣水洗、
干燥，得到氯化稀土处理的纳米云母颗粒；所述氯化稀土与去离子水的质量比为25:180；所述氯化稀土溶液与纳米云母颗粒的质量比为15:4.5；所述纳米云母颗粒的粒径为200nm。
32.（2）云母负载hmo将hmo与去离子水混合，搅拌得到hmo水溶液，将氯化稀土处理的纳米云母颗粒与hmo水溶液混合，控制超声频率为28khz，进行超声，超声时间为15min，超声后进行搅拌，搅拌时间为55min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，得到负载hmo的纳米云母颗粒；所述hmo与去离子水的质量比为20:110；所述hmo水溶液与氯化稀土处理的纳米云母颗粒的质量比为20:3.5。
33.（3）浸渍牛奶将牛奶脱脂，得到脱脂后牛奶，将负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶混合，得到混合液，控制超声频率为30khz，进行超声，超声时间为12min，超声后控制温度为42℃，对混合液进行浓缩，浓缩至原来体积的32%，然后进行冻干，冻干后粉碎至600目，得到牛奶浸渍处理的云母颗粒；所述牛奶中蛋白质含量为2.4g/100ml；所述负载hmo的纳米云母颗粒与脱脂后牛奶的质量比为5:110。
34.（4）表面处理将乙醇、去离子水、氢氧化钠混合，并搅拌均匀，然后加入牛奶浸渍处理的云母颗粒，进行搅拌，搅拌的同时缓慢滴加3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加时间为25min，滴加完成后继续搅拌，搅拌时间为150min，搅拌后经过滤、醇洗、干燥，改性的云母颗粒；所述乙醇、去离子水、氢氧化钠、牛奶浸渍处理的云母颗粒、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为165:35:2.2:27:7.5。
35.（5）共混纺丝控制温度为225℃，将改性的云母颗粒、锦纶-6进行熔融共混，共混时间为40min，共混后得到纺丝母料，然后控制纺丝温度为235℃，控制纺丝速度为1600m/min，冷风温度为18℃，进行纺丝，纺丝后得到牛奶锦纶大生物纤维；所述改性的云母颗粒、锦纶-6的质量比为15:100。
36.对比例1在实施例1的基础上，省去氯化稀土处理云母步骤，在云母负载hmo步骤中，使用未处理的纳米云母颗粒代替氯化稀土处理的纳米云母颗粒，进行负载，其余步骤相同，制备纤维。
37.对比例2在实施例1的基础上，省去表面处理步骤，将牛奶浸渍处理的云母颗粒直接与锦纶-6进行熔融共混，并进一步进行纺丝，其余步骤相同，制备纤维。
38.实施例4纤维抗菌性能测试将实施例1-3、对比例1-2的纤维按照gb/t20944.3-2008中的方法，测试纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑制率，并测试洗涤50次后对对金黄色葡萄球菌、
大肠杆菌、白色念珠菌的抑制率，结果见表1。
39.实施例5纤维拉伸性能测试将实施例1-3、对比例1-2的纤维按照fz/t 52002-2012中的方法，测试纤维的断裂强度和断裂伸长率，结果见表2。
40.实施例6纤维耐摩擦性能测试将实施例1-3、对比例1-2的纤维测试抱合摩擦性能，测试方法如下：设置抱合力机的重锤质量为500g，磨辊往复次数为120次/min，往复动程为90mm，绕丝根数为20根，记录10根长丝出现6mm及以上长度劈裂时的摩擦次数，每个实施例、对比例各平行测试20次，取平均值，结果见表3。
41.实施例7纤维其他性能测试将实施例1-3、对比例1-2的纤维按照fz/t 52002-2012中的方法，测试纤维的回潮率、线密度偏差率，结果见表4。
42.实施例8纤维蛋白质含量检测将实施例1-3、对比例1-2制备的纤维按照fz/t 50018-2013的方法，测试纤维的蛋白质含量，结果见表5。