一种驱蚊防虫、抗菌功能纤维的制备方法

本发明属于纤维纺织，具体涉及一种驱蚊防虫、抗菌功能纤维的制备方法。

背景技术：

1、蚊虫对于人类的危害不仅在于干扰人类正常作息，还会传播多种病害，危害人们身心健康。蚊虫传播的疾病有乙型脑炎、疟疾、登革热等。蚊虫的危害，一直是人类生活中不容忽视的大事。人类在与蚊虫的斗争过程中，寻找各种材料、方法来杀灭或驱避蚊虫，来减少蚊虫的危害。驱蚊剂按其来源可分为天然驱避剂和合成驱避剂，其中天然驱避剂即植物性驱避剂，主要以植物的根、茎、花、叶为原料，直接焚烧烟熏、擦拭涂抹，或提取有效驱避成分配置乳液涂抹、喷洒来起到驱蚊作用；植物性蚊虫驱避剂具有气味清新、低毒或无毒、无药效残留、易降解、不会给环境造成污染、对皮肤无刺激感，使用起来舒适性好、安全环保，但一般存在驱杀蚊虫能力弱的缺点。而合成驱避剂是通过化学方法合成的具有较强趋避蚊虫效果的化学试剂，现代常用的合成驱避剂主要包括酰胺类、酯类、醇类、酮类四大类，化学合成的驱避剂在驱蚊活性的高效性和持久性方面，较植物性驱避剂具有明显优势，但具有容易产生对人体有害物质的缺陷。

2、专利cn200910015145.8公开以香茅精油为驱蚊驱虫剂，将其加入到黄化后粘胶溶液或在纺丝后精练处理时加入，制备驱蚊虫粘胶纤维，在制备过程中将存在香茅精油的流失及功能持久性降低等问题。专利cn201510682526.7提出用环糊精或环糊精衍生物包合，制备香樟油固体包合物，改善樟脑油易辉发、非水溶性等问题。专利cn201810359818.0提出以将驱蚊剂/环糊精包合物加入到粘胶原液中，通过湿法纺丝制备驱蚊粘胶，驱蚊剂选用除虫菊酯或拟除虫菊酯。专利cn201610704188.7一种香樟树的驱蚊驱虫的方法公开采用香樟树植物精油提取物按配比组成天然驱蚊组合物。西北农林大学张兴课题组，进行了山鸡椒油、薄荷油、香叶油、百里香油等多种种植物精油驱蚊活性筛选及制剂制备研究，在植物源蚊香增效剂的研究中发现冬青油、芳樟油、黄樟油、白樟油、香樟油、牛心朴提取物、艾叶提取物、藁本提取物对驱蚊效果具有增效作用。专利cn 114470288 a具有舒缓作用的香氛及其制备方法，公开使用辛基三甲基氯化铵对钠交换蒙脱土进行处理以增加其晶层间距，在真空条件下吸附复合型舒缓精油的饱和蒸汽以制得具有舒缓作用的香氛，属于利用蒙脱土片层空间对混合精油饱和蒸汽进行物理吸附，吸附量小，稳定性差，且该蒙脱土应用于纺织领域时，与纤维的相容性较差，容易对纤维的性能造成影响。

3、香樟油是一种天然树脂，原料选取樟树的枝、叶、树干、树根部，通过蒸馏、萃取制得，主要成分是樟烯、樟脑和樟醇等，具有驱蚊防虫、杀菌止痒、净化空气等功效。古时候常备用来治病、驱蚊防虫、消毒，现在香樟油的作用与功效也越来越受到人们的重视，成为医药、化工、香料、食品工业等方面的重要原料。

4、本发明是一种利用天然植物挥发物质进行驱蚊防虫的方法，将香樟油插层入有机改性后的蒙脱土片层，再用聚多巴胺进行包裹封装，制备微纳米级含香樟油的聚多巴胺包覆蒙脱土微粒，用来生产功能性纤维，解决直接添加香樟油易流失的问题，在保证良好缓释驱蚊防虫效果的前提下，不产生任何对人体有毒有害物质，还具有抑菌保健效果，更适合于现代人们的生活特点。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的针对上述现有技术中的缺陷，将蒙脱土进行有机改性，根据有机官能基对有机物具有反应性或相容性机理，使硅烷偶联剂在蒙脱土和有机物的界面起着“桥联”作用，实现有机体-硅烷偶联剂-蒙脱土片层的有机结合，再通过控制多巴胺与蒙脱土质量比和研磨分散，实现具有粘附性的聚多巴胺对含有香樟油的蒙脱土片层进行包裹封装，制备出微纳米级含香樟油的聚多巴胺包覆蒙脱土微粒。通过将聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物与纤维素共混后接枝再纺丝，制备纤维素内部均匀分布含聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物的功能性纤维，实现香樟油在纤维内的缓慢释放，纤维功能持久。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种驱蚊防虫、抗菌功能纤维的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、蒙脱土的有机改性

5、用去离子水配置乙醇水溶液，滴加醋酸调节体系ph至4.5～6.5，再加入硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，随后加入一定量的纳米钠基蒙脱土，升温至70～75℃继续搅拌18～20h得混合悬浮液，经冷却、过滤、洗涤、烘干，即得有机超细蒙脱土。

6、优选的，所述纳米钠基蒙脱土的粒径为100～200nm。

7、优选的，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或多种，所述硅烷偶联剂与钠基蒙脱土质量比例控制在1：1～3：1。

8、优选的，所述乙醇水溶液的浓度＞90％。

9、s2、制备聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物的悬浮分散液

10、将香樟油与无水乙醇均匀混合后，加入到有机超细蒙脱土的去离子水悬浮液中，搅拌混合均匀得混合体系；将混合体系加入到tbm-300型分散砂磨机中第一次研磨分散，再添加盐酸多巴胺溶液，之后向体系缓慢滴加氢氧化钠溶液调节ph值至8.5～9.5，提升转速继续第二次研磨分散，每隔半小时测一次粒径，直到d90粒径≤2.0μm，得聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物的悬浮分散液。

11、优选的，所述香樟油与无水乙醇的质量比为1:1～2。

12、优选的，所述有机超细蒙脱土的去离子水悬浮液中，有机超细蒙脱土的含量为5～10wt％，香樟油的加入量为有机超细蒙脱土的10～25wt％。

13、优选的，所述第一次研磨分散的转速为800～1000r/min，时间为60～90min。

14、优选的，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为50～60wt％，所述盐酸多巴胺的加入量为有机超细蒙脱土的25～50wt％。

15、优选的，所述氢氧化钠溶液的浓度为1～2mol/l。

16、优选的，所述第二次研磨分散的转速为2000～3000r/min。

17、s3、聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物与粘胶纺丝溶液共混

18、以纤维素浆粕为原料，经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序，制得粘胶纺丝溶液；将聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物的悬浮分散液按比例在溶解工序中加入或在制得的粘胶纺丝溶液中加入并混合均匀，制成共混纺丝溶液。

19、优选的，所述粘胶纺丝溶液粘度为45～65s(落球法)，熟成度为10～12ml(10％nh4cl)，甲纤含量为8.5～10wt％。

20、优选的，所述老成的时间为1.5～2h，控制老成温度为31～35℃；所述黄化的时间为30～45min，cs2的加入量为甲纤质量的32～36％；所述溶解在5～10g/l的氢氧化钠溶液中进行，控制溶解温度为18～21℃。

21、优选的，所述共混纺丝溶液中，香樟油的含量为甲纤含量的1～5wt％

22、s4、聚乙二醇的改性

23、将聚乙二醇溶于二甲基亚砜中，加入三乙胺搅拌10～20min，接着在冰浴条件下滴加4-甲氧基苯磺酰氯并搅拌10～20min，升温至30～35℃超声反应10～12h后，加入柠檬醛、碳酸钠，升温至65～85℃继续超声反应4～5h，冷却至室温后旋蒸浓缩至40％得浓缩物，加入去离子水分离，再用二氯甲烷萃取5～6次，过滤后用无水乙醚析出产物，过滤并干燥粉碎，得到端基为双醛基结构的改性聚乙二醇。

24、优选的，所述聚乙二醇与二甲基亚砜的质量比为1:4～6，所述三乙胺的加入量为聚乙二醇质量的25～35％，所述4-甲氧基苯磺酰氯的加入量为聚乙二醇质量的44～52％。

25、优选的，所述超声反应的频率为50～200khz。

26、优选的，所述柠檬醛的加入量为聚乙二醇质量的30～40％，所述碳酸钠的加入量为聚乙二醇质量的13～16％。

27、优选的，所述去离子水的加入量为浓缩物质量的4～5倍；所述干燥的温度为35～45℃，时间为24～36h；所述粉碎的粒径为1～5μm。

28、优选的，所述聚乙二醇的分子量为2000～4000。

29、s5、纺丝前处理

30、将改性聚乙二醇加入到共混纺丝溶液中搅拌3～5min，升温至30～35℃，反应40～60min，聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物中的聚多巴胺与纤维素大分子发生接枝反应，得预处理纺丝溶液。

31、优选的，所述改性聚乙二醇的加入量为共混纺丝溶液中甲纤质量的6～9％。

32、s6、纺丝

33、将预处理纺丝溶液搅拌1～2min并过滤，通过计量泵计量后，自喷丝孔喷出进入凝固浴凝固成型，成型后的丝束在牵引机的作用下于二浴中牵伸取向，经精炼经水洗、脱硫、漂白、上油、烘干、打包等工序制得驱蚊防虫、抗菌功能纤维。

34、优选的，所述凝固浴中，硫酸的浓度为90～100g/l、硫酸锌的浓度为15～25g/l、硫酸钠的浓度为320～340g/l，反应温度为40～50℃。

35、优选的，所述二浴中，硫酸的浓度为10～20g/l，温度为90～98℃。

36、优选的，所述牵伸包括30～50％喷头牵伸、40～60％的纺盘牵伸、10～20％集束牵伸以及-1～-2％的回缩牵伸。

37、由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：

38、1、本发明制备的纤维机械性能良好，其中干断裂强度2.3～2.46cn/dtex，湿断裂强度为1.26～1.4cn/dtex，蚊虫驱避率大于90％(按照gb/t 30126-2013测定)，对大肠杆菌抑菌率大于96％，对金黄色葡萄球菌抑菌率大于95％(按照gb/t 20944.3-2008测定)。

39、2、本发明制备的纤维驱蚊、抗菌效果持久，水洗50次后蚊虫驱避率损失率小于5％，抑菌损失率平均值小于5％。

40、3、将纳米钠基蒙脱土进行有机改性后对香樟油进行吸附，再利用多巴胺氧化自聚形成粘附性强的聚多巴胺进行紧密包裹封装，得到聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物，对香樟油起到“保护层”作用的同时聚多巴胺的聚合孔状结构对香樟油也有一定的缓释效果，减少了香樟油在纤维纺丝液中流失，同时一定程度上提高了蒙脱土与纤维素之间的相容性。

41、4、采用亲核取代反应，将聚乙二醇进行改性，得到端基为双醛基结构的改性聚乙二醇；由于聚多巴胺粘附性较强，在纺丝液中难以分散均匀，因此以改性聚乙二醇为交联剂，聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物中的聚多巴胺与纤维素大分子发生接枝反应，聚多巴胺复合香樟油蒙脱土包合物与纤维素大分子牢固结合，香樟油的缓释效果更持久，并且分散均匀性良好，避免分散不均对纤维的机械性能造成影响。

42、5、以改性聚乙二醇作为交联剂，安全无毒，生物相容性好；分散性良好的钠基蒙脱土粒子的引入提高了纤维的刚性，而聚乙二醇的引入具有增塑作用，进一步避免了纤维力学性能的下降。