一种防晒抗菌纺织面料及其制备方法与流程

本发明属于纺织面料技术领域，尤其涉及一种防晒抗菌纺织面料及其制备方法。

背景技术：

现实生活中，人们不可避免地会接触到各种各样的细菌、真菌等微生物。微生物在和合适的环境条件下则会迅速生长繁殖，并通过接触传播疾病、影响着人们的身心健康。在人们的日常生活中，人体不断地产生汗渍、油脂、皮屑等等，因而皮肤为微生物提供了最佳滋生场所，在衣服和皮肤之间，也具有微生物繁殖的理想环境：潮湿和生温暖。细菌每20分钟就可以增加1倍。由微生物的新陈代谢产生了不良气味，甚至感染皮肤，产瘙痒、脓胀。

同时，大气臭氧层的破坏，造成皮肤产生各种色斑、皮肤病，甚至是皮肤癌，尤其是夏天、天气炎热，细菌大量滋生和繁殖，加上紫外线辐射强，如果在户外活动，不做任何保护措施的话，容易灼伤皮肤，从而滋生更过的细菌，产生恶性循环。

市场现有的防晒抗菌面料经多次水洗后，防晒抗菌性能大幅度降低，因此，目前急需提供一种经多次水洗后仍然具有较好防晒和抗菌效果的面料。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种防晒抗菌纺织面料及其制备方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种防晒抗菌纺织面料，它由经纱和纬纱相互垂直交织而成，其中经纱由如下质量百分比的组分组成：植物纤维25-35％、腈纶纤维15-18％、余量为防晒抗菌纤维；纬纱由如下质量百分比的组分组成：植物纤维30-40％、余量为涤纶。

所述防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇10-15％、石墨烯1.2-2.0％、壳聚糖9-15％、甲壳素1-5％、纳米二氧化钛0.5-0.7％、酸0.5-0.8％、交联剂0.005-0.01％、聚六亚甲基胍磷酸盐0.8-1.2％、余量为水。

进一步的，所述石墨烯为少层氧化石墨烯、单层氧化石墨烯、还原石墨烯中的一种。

进一步的，所述酸为硫酸、盐酸、乙二酸、乙酸中的一种或多种。

进一步的，所述交联剂为乙二醛、丁醛、戊二醛中的一种或几种。

进一步的，所述的植物纤维包括棉纤维、竹纤维、亚麻纤维、芦荟纤维、艾草纤维、大豆纤维中的一种或者多种。

纳米二氧化钛是白色疏松粉末，直径在100nm以下，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性，其在紫外线的作用下长久杀菌，但是由于化纤材料大多数为有机高分子材料，纳米二氧化钛与之结合的能力较差。

聚酯(pet)纤维是由大分子链中的各链节通过酯基连成成纤聚合物纺制的合成纤维，聚酯英文缩写为pet。将聚对苯二甲酸乙二醇酯含量大于85％以上的纤维简称为涤纶，其具有极好的抗皱性、保形性，较高的强度与弹性恢复能力，但是透气吸湿性差，尤其是在炎热的夏天。

腈纶是指聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85％(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维，具有柔软、蓬松、易染、抗菌、不怕虫蛀等优点，同样吸湿性差。

植物纤维包括很多种类，其具有较好的柔软性，但是滋生细菌。

壳聚糖是甲壳素n-脱乙酰基的产物，甲壳素、壳聚糖、纤维素三者具有相近的化学结构，纤维素在c2位上是羟基，甲壳素、壳聚糖在c2位上分别被一个乙酰氨基和氨基所代替，甲壳素和壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质，尤其是含有游离氨基的壳聚糖，是天然多糖中唯一的碱性多糖。

石墨烯是由单原子厚碳原子紧密堆积成蜂窝状二维材料，其具有良好的机械性能，热性能和电性能，石墨烯表面还有大量的羧基，羟基等基团。

上述防晒纤维纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，即得聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到酸溶液中，得到壳聚糖和甲壳素溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂，继续缓慢搅拌，温度为40-45℃，50-70min后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

进一步的，所述步骤(2)石墨烯在水中的超声时间为60-80min，温度为室温。

进一步的，所述步骤(4)中的搅拌时间为40-60min，温度为50-55℃。

本发明另一目的在于提供一种制备所述防晒抗菌纺织面料的方法，包括以下步骤：

a)防晒抗菌纤维制备：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，即得聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到酸溶液中，得到壳聚糖和甲壳素溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂，继续缓慢搅拌，温度为40-45℃，50-70min后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维；

b)将配方量的植物纤维、腈纶纤维和防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将配方量的植物纤维和涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明综合了涤纶和腈纶两者的优越性能，同时加入了防晒抗菌纤维，该纤维同时具备抗菌和防晒的功能，其充分利用了石墨烯具有的空间结构，以及制备过程中产生的交联反应，将纳米二氧化钛牢牢的固定在防晒抗菌纤维中，同时降低了聚六亚甲基磷酸盐的溶出速率，延长了其抗菌效果。本发明制备出的防晒抗菌纺织面料不但具有极好的防晒和抗菌效果，且经过多次水洗后，仍然具有很好的防晒和抗菌效果。

具体实施方式

对比例1

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇12％、壳聚糖9％、甲壳素1％、纳米二氧化钛0.7％、乙二酸0.6％、交联剂丁醛0.008％、聚六亚甲基胍磷酸盐1.2％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得15％聚乙烯醇溶液；

(2)将壳聚糖和甲壳素溶解到浓度为0.7％酸溶液中，得到浓度为18％的壳聚糖、2％的甲壳素混合溶液；

(3)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为60min，温度为53℃；

(4)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂丁醛，继续缓慢搅拌，温度为40℃，时间为50min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本对比例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将35％棉纤维、15％腈纶纤维、50％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将20％棉纤维、10％竹纤维和70％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

对比例2

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇12％、少层氧化石墨烯1.2％、甲壳素1％、纳米二氧化钛0.7％、盐酸0.6％、交联剂丁醛0.008％、聚六亚甲基胍磷酸盐1.2％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得15％聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液，超声时间为60min，温度为室温；

(3)将甲壳素溶解到浓度为0.7％酸溶液中，得到浓度为2％的甲壳素溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为60min，温度为53℃；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂丁醛，继续缓慢搅拌，温度为40℃，时间为50min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本实施例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将35％棉纤维、15％腈纶纤维、50％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将20％棉纤维、10％竹纤维和70％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

对比例3

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇5％、还原石墨烯0.8％、壳聚糖20％、甲壳素0.5％、纳米二氧化钛0.2％、硫酸0.3％、交联剂戊二醛0.02％、聚六亚甲基胍磷酸盐1.5％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得15％聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液，超声时间为60min，温度为室温；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到浓度为0.7％酸溶液中，得到浓度为40％的壳聚糖、1％的甲壳素混合溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为60min，温度为53℃；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂戊二醛，继续缓慢搅拌，温度为40℃，时间为50min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本实施例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将25％大豆纤维、15％腈纶纤维、60％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将35％竹纤维和65％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

实施例1

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇12％、少层氧化石墨烯1.2％、壳聚糖9％、甲壳素1％、纳米二氧化钛0.7％、乙二酸0.6％、交联剂丁醛0.008％、聚六亚甲基胍磷酸盐1.2％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得15％聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液，超声时间为60min，温度为室温；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到浓度为0.7％酸溶液中，得到浓度为18％的壳聚糖、2％的甲壳素混合溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为60min，温度为53℃；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂丁醛，继续缓慢搅拌，温度为40℃，时间为50min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本实施例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将35％棉纤维、15％腈纶纤维、50％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将20％棉纤维、10％竹纤维和70％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

实施例2

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇10％、单层氧化石墨烯2.0％、壳聚糖15％、甲壳素3％、纳米二氧化钛0.6％、乙酸0.8％、交联剂戊二醛0.01％、聚六亚甲基胍磷酸盐1％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得浓度为12％的聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液，超声时间为80min，温度为室温；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到酸溶液中，得到浓度为30％的壳聚糖、6％的甲壳素混合溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为50min，温度为50℃；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂戊二醛，继续缓慢搅拌，温度为45℃，时间为70min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本实施例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将10％艾草纤维、15％棉纤维、17％腈纶纤维、58％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将40％竹纤维和60％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

实施例3

本实施例提供的防晒抗菌纤维由以下质量百分比的原料组成：聚乙烯醇15％、还原石墨烯1.5％、壳聚糖10％、甲壳素5％、纳米二氧化钛0.5％、硫酸0.5％、交联剂乙二醛0.005％、聚六亚甲基胍磷酸盐0.8％、余量为水。

上述防晒抗菌纤维的制备方法如下：

(1)将聚乙烯醇溶解到水中，制得浓度为18％的聚乙烯醇溶液；

(2)将石墨烯溶解到水中，并通过超声分散得到石墨烯分散液，超声时间为70min，温度为室温；

(3)将壳聚糖和甲壳素溶解到酸溶液中，得到浓度为12％的壳聚糖、6％的甲壳素混合溶液；

(4)将聚乙烯醇溶液与壳聚糖、甲壳素溶液混合后加入到石墨烯分散液中，同时加入聚六亚甲基胍磷酸盐并搅拌均匀，搅拌时间为40min，温度为55℃；

(5)将纳米二氧化钛缓慢加入到上述混合液搅拌均匀后，再缓慢加入交联剂乙二醛，继续缓慢搅拌，温度为42℃，时间为60min，后将其送入纺丝机，经喷丝头挤出后，采用凝固浴、拉伸处理、缩醛化处理即得防晒抗菌纤维。

本实施例提供的防晒抗菌纺织面料的制备方法如下：将15％棉纤维、10％亚麻纤维、15％腈纶纤维、60％防晒抗菌纤维呈螺旋状交捻制得经纱；将40％大豆纤维和60％涤纶呈螺旋状交捻制得纬纱，经纱和纬纱相互垂直交织即制得防晒抗菌纺织面料。

实施例4

纳米抗菌纤维混合面料抑菌测试测试方法和表征指标：

抑菌测试采用gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第三部分：振荡法》

灭菌方法-高压蒸汽灭菌

振荡液-0.03mol/l磷酸缓冲液

接触温度-(24±1)℃

接触时间18h

抑菌效果评价指标为：(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率)≥70％，或白色念珠菌的抑菌率≥60％，表明样品具有抗菌功能。

采用对比例1-3和实施例1-3中的面料清洗100次后进行抑菌测试，结果如表1所示。

表1对比例1-3和实施例1-3中的面料清洗100次后的抑菌测试效果

由表1可知，实施例1-3中制备的防晒抗菌面料经过100次清洗后，仍具有极好的抗菌效果，而对比例1-3的抗菌效果远远低于实施例1-3，其中与实施例1相比，对比例1中缺少了石墨烯，对比例2中缺少了壳聚糖，对比例3中各组分的含量进行了大幅度的调整，可见，本发明提供的防晒抗菌面料组分中的石墨烯和壳聚糖是不可缺少的，上述两种组分对防晒抗菌纤维的微观结构起着尤为关键的作用。

实施例5

对比例1-3和实施例1-3中制备的面料清洗100次后按照gb/t18830《纺织品防紫外线性能的评定》进行防晒指数upf和uva的测定，结果如表2所示。

表2对比例1-3和实施例1-3中面料清洗100次后的防晒指数upf和uva数值

由表2可知，实施例1-3中制备的防晒抗菌面料经过100次清洗后，仍然具有极好的防晒能力，而对比例1-3中制备的面料经过多次清洗后，其防晒能力较差。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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