一种生态植物复合纤维的制备工艺的制作方法

本发明涉及一种功能组合物，特别涉及一种生态植物复合纤维及其制备和应用。

背景技术：

1、天然的植物纤维素并不具有抗菌性能，并且纤维素分子链中含有大量亲水基团导致其具有良好的吸水性，潮湿的环境下容易滋生细菌，所以，在天然纤维中引入抗菌剂对纤维素复合材料十分重要。以葡萄糖为还原剂，在纳米晶纤维素 (ncc) 表面生成 agnps 并用于高灵敏度的血清葡萄糖检测。该agnps/ncc复合物的最小抑菌浓度仅为 0.4 mm ~0.116 m，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的抗菌活性。以纳米壳聚糖晶须（cnc）为还原剂在其表面成功负载直径为5~12nm的agnps，并以此cnc/agnps 复合物为抗菌剂制备了抗菌纸，银含量为14 mg/100cm2的抗菌纸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均超过99 %。将agno3和锌酸盐直接添加到纤维素的 naoh/尿素溶液中，以纤维素分子链末端的隐性醛基为还原剂将ag+还原为 agnps，然后将纤维素溶液在乙二醇中再生，zn 在纤维素再生过程中转化为 zno，最终制成掺杂有ag/zno的纤维素纳米复合膜。其中agnps的平均直径为16.5 nm，纳米复合膜可以在3 h 内完全杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，具有优良的抑菌活性。

2、薄荷的抑菌活性在国内外期刊杂志上均有过报道，国内外学者也对薄荷精油以及其主要化学成分进行了一系列的抑菌实验，并对其抑菌活性进行了初步的研究。日本产薄荷叶进行了抑菌实验，主要针对多种病原真菌。结果表明，日本产薄荷精油对稻尾声孢、稻长蠕孢和稻梨孢等多种病原性真菌有较明显的抑制作用。研究了椒薄荷，留兰香以及薄荷三种薄荷属植物精油的抑菌活性，结果表明留兰香和薄荷精油对目的菌株有良好的抑菌活性，符合欧洲 iso 标准，而椒薄荷的抑菌活性则有待提高。

技术实现思路

1、本发明提供的一种生态植物复合纤维的制备工艺，包括以下步骤：植物提取物制备；植物纳米纤维素的制备；载银复合物制备；pan（聚丙烯腈）纤维纺丝原液的制备；植物复合纤维的制备。

2、作为优选，步骤（1）：植物提取物制备：

3、称取10~20g薄荷干样，粉碎过筛（40~80目），将薄荷干样粉末放入萃取釜中，压实，萃取釜下端用脱脂棉密封，上端使用聚丙烯棉密封；先打开冷冻系统，等待温度降至5~8℃，将萃取釜置入超临界co2萃取仪中，拧紧上下固定螺母，关闭箱门并进行检漏操作；将上下排气口全部关闭，进气口旋钮旋开一圈半，打开co2钢瓶并打开进气阀门，开启压力指示器，等待压力上升至稳定在一定数值之后2~4mpa，关闭进气阀门；打开主机箱电源，设置反应温度40~70℃，等待萃取釜内温度上升至设定温度后，设定压力数值10~20mpa并打开高压泵，等待压力到达设定数值后，将收集瓶安置在收集处并接好引气管，缓慢打开出气口并用微调阀门进行调整，使得排气速度稳定在一个适中的速度，开始计时0.5~3h，进行薄荷精油的收集，收集完成后，关闭仪器，关闭co2气罐，将收集瓶内薄荷精油用乙酸乙酯洗涤2~3次，并转移至干燥洁净茄型瓶中，使用旋转蒸发仪蒸出多余的乙酸乙酯，从而得出薄荷精油。

4、采用本发明，优点在于提取刚开始阶段，co2流体与薄荷干样接触不充分，所以会导致薄荷精油成分不会随着co2流体带出，后面随着反应的进一步进行，薄荷干样与co2流体的充分接触后，反应会达到一个高峰，当薄荷干样内的薄荷精油大量析出后，反应将会达到一个平衡，薄荷精油的增长会变的缓慢并稳定在一定数值。

5、采用本发明，优点在于压力越高，超临界萃取过程中流体的密度也会增大，会使得薄荷干样中的精油成分更容易溶解于co2流体中，进而被带出，会在一定程度上增加薄荷精油的得率。

6、作为优选，步骤（2）植物纳米纤维素的制备：

7、向10~15l的反应釜中加入3~5l ph为5.5~6的柠檬酸钠-柠檬酸缓冲液，设置反应釜转速为300~500 rpm，待反应釜内温度达到45~55℃后，先向反应釜中加入纤维素内切酶，再加入绝干质量为100~150g的针叶木纸浆，一段酶解中纤维素酶与纤维浆料质量比为8~12mg/g；酶解2~4h后用超微粒磨浆机 以2000~3000rpm的转速进行磨浆，第一段磨浆条件，磨浆结束后进行离心浓缩，将脱水的浆料重新分散在3~5lph为5.5~6的柠檬酸钠-柠檬酸缓冲液中，然后待反应釜内温度达到45~55℃后，在搅拌的状态下，依次向反应釜中加入纤维素内切酶和脱水后的纤维素浆料，二段酶解过程中纤维素酶与浆料质量比为8~10mg/g，酶解2~3h 后取出滤除水分并在75~85℃下进行灭活，然后用去离子水离心洗涤，重新分散成质量分数为1~3%的纤维素悬浮液，用超微粒磨浆机以2500~3500rpm的转速进行第二段磨浆，磨浆结束后用去离子水离心洗涤、浓缩后收集产物即为两段酶解的纳米纤维素(e2nfc)。

8、作为优选，步骤（3）载银复合物制备：

9、将2~5g的银氨溶液与100~110ml质量分数为0.1~0.5 %的e2nfc悬浮液在棕色三角瓶中混合，使银氨溶液 ([ag(nh3)2]+) 中的银离子(ag+)与e2nfc的质量比为0.5 ~ 2.0%；将三角瓶在60~80°c下超声振荡反应20~30 min；到达反应时间后将混合物冷却并渗析纯化备用；将悬浮液通过真空过滤装置抽滤成膜，随后在70~80°c下干燥，最终得到载银纳米纤维素复合膜e2nfc@ag；

10、采用本发明，优点在于在纤维素的表面引入醛基可以使其与银氨溶液发生银镜反应而还原出纳米银单质。银氨离子的浓度增大加快了银离子的还原速率，生成的银单质不能快速扩散出来而发生团聚，导致 agnps 的粒径随着银镜反应中银氨离子浓度的增大而增大。

11、作为优选，步骤（4）聚丙烯腈纤维纺丝原液的制备：

12、步骤1：称取pan聚合物粉末添加到含温度为45~55 °c、质量分数为50~55%的nascn溶液中，使混合液中pan和nascn 的质量分数为25:18~25:22%；将混合液在45~55 °c的恒温油浴锅内以200~300 rpm的转速持续保温搅拌3~4 h，形成均匀的预分散液；

13、步骤2：到达时间后，将预分散液立即转移至100~110°c的恒温油浴锅中，并加入适量100~110°c的质量分数为50~55%的nascn溶液，保证混合液中pan和nascn的质量分数为13:30~13:40%，快速搅拌混合均匀后将混合液置于100~130°c恒温油浴锅内保温3~4h，到达预定时间后将纺丝原液放置在真空环境中消泡，即可得到无气泡的均匀透明的pan纺丝原液。

14、采用本发明，优点在于加入de2nfc@ag的纺丝原液的表观粘度低于纯 pan 的表观粘度，且其表观粘度随着 de2nfc@ag 掺杂量的提升而降低。这是由于de2nfc@ag中的ag减少了混合液中大分子之间的缠结点密度，导致粘度降低。在较高的剪切速率下，加入de2nfc@ag 的纺丝原液的粘度急剧下降，说明混合纺丝液属于非牛顿性流体，添加de2nfc@ag的纺丝原液呈现出以粘性为主的特性，没有出现凝胶现象。

15、作为优选，步骤（5）薄荷植物复合纤维的制备：

16、将薄荷精油分别加入100~150 ml的pan纺丝液中，搅拌均匀，使其在纺丝液中分散开，放入恒温水浴锅中，温度分别设置为20~70℃，同时搅拌2~3h，使薄荷精油在纺丝液中分散均匀，过滤、脱泡、保温备用；

17、采用本发明，优点在于很微小的气泡会在纤维的成型过程中造成断丝或者留在纤维内部，将降低纤维的品质。因此，共混纺丝液在纺丝前通常要经过三道共混纺丝液在纺丝前通常要经过滤布过滤，以确保共混纺丝液中所有的物质和大分子都可以顺利通过喷丝头，再进行湿法纺丝。

18、将脱泡过滤后的共混纺丝液通过湿法纺丝机的喷丝孔喷出丝后直接进入凝固浴中，利用湿法纺丝机将纺丝液喷出喷丝孔后直接进入准备好的凝固浴中反应成形呈纤维束状，然后前后拉伸辊将纤维束拉伸卷绕；

19、喷丝速度：15~18m/min

20、牵伸倍数：1.4~1.6倍

21、一辊转速：70~100r/min

22、二辊转速：100~150r/min

23、凝固浴长：1.0 m~1.4m

24、凝固浴浓度：30%~55%

25、凝固浴温度：45℃~55℃

26、采用本发明，优点在于凝固浴的浓度和温度对初生纤维的结构、性能会有极大的影响，凝固浴浓度越高，纤维凝固越缓慢，但表观扩散系数大，越有利于获得圆形截面的纤维。

27、采用本发明，超临界 co2 萃取法提取薄荷精油的得油率高，而且速度和安全性能较好，虽然成本较高，但是处于对精油成分的保护和综合性能上，工业提取薄荷精油可以选择超临界co2萃取法。