1.本发明涉及功能再生纤维素纤维技术领域，具体涉及一种植物性抗菌阻燃纤维素纤维及其制备方法。


背景技术：

2.由纺织品燃烧引起的火灾已成为现代社会重大灾害之一，纺织品的阻燃技术可大大降低火灾的发生，为人们的生命及财产安全提供有力保障，近年来阻燃纺织品有了很大发展。但是由于阻燃纺织品在后期洗涤等处理过程中会使得阻燃剂大量流失，降低阻燃效果，缩短阻燃纺织品的使用周期，提高了使用成本造成很大浪费。所以阻燃纺织品在使用过程中为保证其阻燃效果，会尽量减少洗涤或不洗涤。
3.纺织品与人们生活联系最紧密，细菌、霉菌等微生物以纤维为媒介最容易与人接触，阻燃纺织品洗涤次数的减少更是为很多致病菌生殖和繁衍的有利场所，成为细菌传播的载体，对人体造成危害。
4.目前市场上的抗菌纤维多以金属离子作为抗菌剂，如银、铜、硒等。产品成本高，且对人体有害。
[0005] 专利cn202010221111.0公开了一种抗菌阻燃纤维及其制备方法，专利 cn201910865538.1公开了一种高效抗菌纤维及其制造方法，专利cn201911317271.9 公开了一种抗菌阻燃纤维及其织物的制备方法。以上专利均使用无机金属为阻燃剂，生产成本高，且对人体有害，不利于人体健康。且在生产和下游加工中会造成阻燃剂及抗菌剂的大量流失，使得纤维功能性变差。
[0006]
专利cn201310514536.0公开了一种含纤维素纤维纺织品抗菌整理方法，将微胶囊抗菌剂利用后整理的方法处理到纺织品表面，此方法生产的抗菌面料耐洗涤性差，在后期使用过程中抗菌剂流失损耗严重。


技术实现要素：

[0007]
为解决上述技术问题，本发明提供一种植物性抗菌阻燃纤维素纤维及其制备方法，实现以下发明目的：减少植物性抗菌物质、阻燃剂物质的流失，提高耐洗涤性，保证纤维的强度。
[0008]
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种植物性抗菌阻燃纤维素纤维的制备方法，包括制备植物性抗菌阻燃微胶囊乳液、共混纺丝、后处理。
[0009]
以下是对上述技术方案的进一步改进：所述植物性抗菌阻燃纤维素纤维的具体制备如下：（1）植物性抗菌阻燃微胶囊乳液的制备将植物提取物精油与阻燃剂按1：2-1：10(质量比)的比例充分搅拌混合均匀，加入20-50%（对植物提取物与阻燃剂混合物）的硅藻土搅拌溶解1-5h，让硅藻土充分吸附提取物
精油及阻燃剂制得抗菌阻燃化合物，硅藻土特有的多孔结构具有强的吸附性能，可吸附植物提取物精抗菌精油及阻燃剂，防止其流失，且硅藻土具有天然阻燃性能，可协同阻燃。
[0010]
所述硅藻土的平均粒径为1.2-1.4微米。
[0011]
以上述抗菌阻燃化合物为芯材，以三聚氰胺甲醛树脂为壁材，制得固含量30-40%，平均粒径≦1.5微米，优选为1.2-1.5的微米的抗菌阻燃微胶囊乳液。
[0012]
所述的植物提取物精油为大青叶、薄荷、艾草、芦荟等一种或多种提取物精油。
[0013]
所述阻燃剂为有机磷系、无机硅系、硅氮系等阻燃剂的一种或多种复合阻燃剂，优选为焦磷酸钠、ws-801、硅酸钠。
[0014]
（2）共混纺丝采用纤维素浆粕为原料，通过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解等工艺制得粘胶纺丝液。将植物性抗菌阻燃微胶囊乳液加入到粘胶纺丝液中并通过动态和静态混合制得混合均匀的抗菌阻燃粘胶纺丝液，抗菌阻燃粘胶纺丝液经湿法纺丝在凝固浴中纺丝成型。
[0015]
所述的植物性抗菌阻燃微胶囊乳液加入量（乳液有效成分）为粘胶纺丝液中甲种纤维素含量的10-35%。
[0016]
所述的粘胶纺丝液组成为：固含量7.8-11.0%，粘度35-55s，熟成度11-30ml(10%氯化铵溶液)， naoh含量4.5-8.5%。
[0017]
所述纺丝成型，凝固浴组成为h2so4 95-105g/l、 znso
4 5-20 g/l、al2（so4）
3 10-20g/l、na2so
4 300-330g/l，凝固浴温度为40-45℃。
[0018]
凝固浴中al2（so4）
3 的加入不但能减缓纤维在凝固浴中的成型速度，提高纺丝可纺性，且能起到交联作用，增加植物性抗菌阻燃微胶囊与纤维素的结合力，减少生产过程中助剂的流失。
[0019]
经过湿法纺丝制备的抗菌阻燃纤维在精练工序中进行水洗、脱硫、上油等后处理。采用弱碱亚硫酸钠溶液进行脱硫，并降低脱硫浴浓度为1-5g/l，降低脱硫浴温度为40-50℃，以最大程度减少抗菌剂阻燃剂的流失，提高纤维抗菌及阻燃性能。
[0020]
本发明采用硅藻土作为吸附材料、以三聚氰胺甲醛树脂为壁材，同时采用特定的凝固浴组成以及脱硫工艺，可以减少植物提取物精油和阻燃剂的流失，提高抑菌率和阻燃性，同时洗涤多次后，仍然能保持较高的抑菌和阻燃性能。
[0021]
本发明是利用天然植物（如大青叶、薄荷、艾草、芦荟等）的抗菌性，将植物提取物精油与阻燃纤维通过硅藻土特有的多孔状结构及强的吸附性能结合，并通过微胶囊技术制得具有良好抗菌性及阻燃性的抗菌阻燃微胶囊助剂。在纤维素纤维制备过程中添加此助剂，通过纺丝成型及后处理制备具有良好阻燃抗菌性能的纤维素纤维。本发明生产的抗菌阻燃纤维素纤维所用的抗菌剂为天然植物，绿色、环保、健康，且抗菌阻燃微胶囊具有缓释作用，不但可以降低纺织品在加工过程中抗菌、阻燃剂的流失且可以长效抗菌阻燃。
[0022]
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维干断裂强度1.89-2.30cn/dtex,湿断裂强度1.05-1.50cn/dtex,干伸率18.0-23.0%，抑菌率≥95%（测试标准：aatcc 100-2012），极限氧指数：29-32%（测试标准：gb/t 5454-1997），燃烧垂直损毁长度＜50mm，优选为25-45 mm，离火续燃时间＜3s，优选为0-2s（测试标准：gb/t 5455-2014）；本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维洗涤50次后测试其抗菌性及阻燃性能，结果如下：抑菌率≥94%；极限氧
指数：27-30%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度27-47mm，离火续燃时间0-3s（测试标准：gb/t 5455-2014）。
[0023]
具体实施方式
[0024]
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
[0025]
实施例1一种植物性抗菌阻燃纤维素纤维及其制备方法（1）植物性抗菌阻燃微胶囊制备将大青叶提取物精油与阻燃剂焦磷酸钠按1：2的质量比充分搅拌混合均匀，再加入20wt%（相对于大青叶提取物精油与阻燃剂的混合物）的硅藻土，搅拌1.5h，制得抗菌阻燃化合物。
[0026]
所述硅藻土平均粒径为1.3微米。
[0027]
以上述抗菌阻燃化合物为芯材，以三聚氰胺甲醛树脂为壁材，制得固含量30wt%，平均粒径1.5微米的抗菌阻燃微胶囊乳液。
[0028]
（2）植物性抗菌阻燃阻燃纤维素纤维的制备采用纤维素浆粕为原料，通过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解等工艺制得粘胶纺丝液。将植物性抗菌阻燃微胶囊乳液加入到粘胶纺丝液中并通过动态和静态混合制得混合均匀的抗菌阻燃粘胶纺丝液，抗菌阻燃粘胶纺丝液经湿法纺丝在凝固浴中纺丝成型。
[0029]
所述的植物性抗菌阻燃微胶囊乳液中的固含量为粘胶纺丝液中甲种纤维素含量的12wt%。
[0030]
所述的粘胶纺丝液组成为：固含量7.8%，粘度55s，熟成度28ml(10%氯化铵溶液)， naoh含量4.8%。
[0031]
所述湿法纺丝，凝固浴组成为h2so4 98g/l、znso
4 5 g/l、al2（so4）
3 10g/lna2so
4 300 g/l，凝固浴温度为45℃。
[0032]
经过湿法纺丝制备的抗菌阻燃纤维在精练工序中进行水洗、脱硫、上油等后处理。采用弱碱亚硫酸钠溶液进行脱硫，脱硫浴浓度为2.5g/l，硫浴温度为50℃。
[0033]
本发明适当降低脱硫浴的浓度和温度可以减少抗菌剂、阻燃剂的流失，同时保证脱硫的彻底性，避免纤维成品中残硫量偏高。
[0034]
制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维纤度1.5d,干断裂强度2.25cn/dtex,湿断裂强度1.45cn/dtex,干伸率19.0%，抑菌率，大肠杆菌≥98%，金黄色葡萄球菌≥98%，白色念珠菌≥96%；（测试标准：aatcc 100-2012），极限氧指数：29%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度45mm，离火续燃时间2s（测试标准：gb/t 5455-2014）。按照纺织品洗涤方法标准要求将本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维洗涤50次后测试其抗菌性及阻燃性能，结果如下：抑菌率，大肠杆菌≥98%，金黄色葡萄球菌≥98%，白色念珠菌≥95%；极限氧指数：27%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度47mm，离火续燃时间3s（测试标准：gb/t 5455-2014）。
[0035]
实施例2一种植物性抗菌阻燃纤维素纤维及其制备方法（1）植物性抗菌阻燃微胶囊制备将芦荟提取物精油与硅氮系阻燃剂按1：6的质量比充分搅拌混合均匀，再加入
naoh含量8.5%。
[0049]
所述湿法纺丝，凝固浴组成为h2so4 95g/l、znso
4 18 g/l、al2（so4）
3 20 g/l、na2so
4 330 g/l，凝固浴温度为40℃。
[0050]
经过湿法纺丝制备的抗菌阻燃纤维在精练工序中进行水洗、脱硫、上油等后处理。采用弱碱亚硫酸钠溶液进行脱硫，脱硫浴浓度为3.0g/l，硫浴温度为48℃。
[0051]
制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维，纤度1.5d；干断裂强度1.90cn/dtex,湿断裂强度1.05cn/dtex,干伸率22.0%，抑菌率，大肠杆菌≥96%，金黄色葡萄球菌≥96%，白色念珠菌≥95%；（测试标准：aatcc 100-2012），极限氧指数：32%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度25mm，离火续燃时间0s（测试标准：gb/t 5455-2014）。按照纺织品洗涤方法标准要求将本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维洗涤50次后测试其抗菌性及阻燃性能，结果如下：抑菌率，大肠杆菌≥96%，金黄色葡萄球菌≥95%，白色念珠菌≥94%；极限氧指数：30%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度27mm，离火续燃时间0s（测试标准：gb/t 5455-2014）。
[0052]
对比例1在实施例1基础上，将硅藻土替换为高岭土，其余同实施例1，具体如下：（1）植物性抗菌阻燃微胶囊制备将大青叶提取物精油与焦磷酸钠阻燃剂按1：2的质量比充分搅拌混合均匀，再加入20wt%（对大青叶提取物精油与阻燃剂混合物）的高岭土搅拌溶解1.5h，制得抗菌阻燃化合物。
[0053]
所述高岭土的平均粒径为1.3微米。
[0054]
以上述抗菌阻燃化合物为芯材，以三聚氰胺甲醛树脂为壁材，制得固含量30%，平均粒径1.5微米的抗菌阻燃微胶囊乳液。
[0055]
（2）植物性抗菌阻燃阻燃纤维素纤维的制备采用纤维素浆粕为原料，通过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解等工艺制得粘胶纺丝液。将植物性抗菌阻燃微胶囊乳液加入到粘胶纺丝液中并通过动态和静态混合制得混合均匀的抗菌阻燃粘胶纺丝液，抗菌阻燃粘胶纺丝液经湿法纺丝在凝固浴中纺丝成型。
[0056]
所述的植物性抗菌阻燃微胶囊乳液中的固含量为粘胶纺丝液中甲种纤维素含量的12%。
[0057]
所述的粘胶纺丝液组成为：固含量7.8%，粘度55s，熟成度28ml(10%氯化铵溶液)， naoh含量4.8%。
[0058]
所述湿法纺丝，凝固浴组成为h2so4 98g/l、znso
4 5 g/l、al2（so4）
3 10g/lna2so
4 300 g/l，凝固浴温度为45℃。
[0059]
经过湿法纺丝制备的抗菌阻燃纤维在精练工序中进行水洗、脱硫、上油等后处理。采用弱碱亚硫酸钠溶液进行脱硫，脱硫浴浓度为2.5g/l，硫浴温度为50℃。
[0060]
制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维纤度1.5d，干断裂强度2.28cn/dtex,湿断裂强度1.50cn/dtex,干伸率19.3%，抑菌率，大肠杆菌≥95%，金黄色葡萄球菌≥94%，白色念珠菌≥94%；（测试标准：aatcc 100-2012），极限氧指数：26%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度67mm，离火续燃时间2s（测试标准：gb/t 5455-2014）。按照纺织品洗涤方法标准要求将本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维洗涤50次后测试其抗菌性及阻燃性能，
结果如下：抑菌率，大肠杆菌≥91%，金黄色葡萄球菌≥90%，白色念珠菌≥90%；极限氧指数：24%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度75mm，离火续燃时间4s（测试标准：gb/t 5455-2014）。
[0061]
通过实施例1和对比例1对比可以看出在其它条件相同的情况下，用高岭土替代硅藻土吸附提取物精油及阻燃剂制得抗菌阻燃化合物，生产的纤维成品抗菌性能及阻燃性能有所降低，耐洗涤性能差。
[0062]
对比例2在实施例2基础上，将微胶囊的壁材替换为聚丙烯酸酯，其余同实施例2，具体如下：（1）植物性抗菌阻燃微胶囊制备将芦荟提取物精油与硅氮系阻燃剂按1：6的质量比充分搅拌混合均匀，再加入46wt%（对芦荟提取物精油与阻燃剂混合物）的硅藻土搅拌溶解4.5h，制得抗菌阻燃化合物。
[0063]
所述硅氮系阻燃剂的型号为ws-801；以上述抗菌阻燃化合物为芯材，以聚丙烯酸酯为壁材，制得固含量32%，平均粒径1.25微米的抗菌阻燃微胶囊乳液。
[0064]
（2）植物性抗菌阻燃阻燃纤维素纤维的制备采用纤维素浆粕为原料，通过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解等工艺制得粘胶纺丝液。将植物性抗菌阻燃微胶囊乳液加入到粘胶纺丝液中并通过动态和静态混合制得混合均匀的抗菌阻燃粘胶纺丝液，抗菌阻燃粘胶纺丝液经湿法纺丝在凝固浴中纺丝成型。
[0065]
所述的植物性抗菌阻燃微胶囊乳液中的固含量为粘胶纺丝液中甲种纤维素含量的20%。
[0066]
所述的粘胶纺丝液组成为：固含量9.0%，粘度45s，熟成度19ml(10%氯化铵溶液)， naoh含量6.6%。
[0067]
所述湿法纺丝，凝固浴组成为h2so4 105g/l、znso
4 10 g/l、al2（so4）
3 12 g/l、na2so
4 310 g/l，凝固浴温度为45℃。
[0068]
经过湿法纺丝制备的抗菌阻燃纤维在精练工序中进行水洗、脱硫、上油等后处理。采用弱碱亚硫酸钠溶液进行脱硫，脱硫浴浓度为5g/l，硫浴温度为40℃。
[0069]
制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维纤度1.5d，干断裂强度1.85cn/dtex,湿断裂强度1.02cn/dtex,干伸率19.0%，抑菌率，大肠杆菌≥94%，金黄色葡萄球菌≥93%，白色念珠菌≥93%；（测试标准：aatcc 100-2012），极限氧指数：27%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度64mm，离火续燃时间2s（测试标准：gb/t 5455-2014）。按照纺织品洗涤方法标准要求将本发明制备的植物性抗菌阻燃纤维素纤维洗涤50次后测试其抗菌性及阻燃性能，结果如下：抑菌率，大肠杆菌≥85%，金黄色葡萄球菌≥82%，白色念珠菌≥82%；极限氧指数：25%（测试标准：gb/t 5454-1997），垂直燃烧损毁长度76mm，离火续燃时间4s（测试标准：gb/t 5455-2014）。
[0070]
通过实施例2和对比例2的对比可以看出在其它条件相同的情况下，更换微胶囊壁材为聚丙烯酸酯，生产的纤维成品的强度和阻燃性能都较差，耐洗涤性能差。