一种具有消臭功能的新型纤维及其制备方法与流程

本发明属于纤维，具体涉及一种具有消臭功能的新型纤维及其制备方法。

背景技术：

1、纤维制成纺织品后，可应用于服装、家纺、医疗、汽车用品等方面。但是，纺织品容易吸附人们生活环境中的各种微生物群体，如细菌、真菌等，当人体产生汗液等代谢产物时，微生物会与代谢产物作用产生挥发性恶臭物质，甚至引起湿疹、痤疮、过敏性皮炎等皮肤疾病。并且，纺织品也会吸附环境中的氨气、甲醛、苯系物等有害气体或者汗味、烟草味、油烟味等难闻气体，并且这些气体的气味短时间难以消除，影响正常穿着。

2、消臭纤维是指用消臭剂将臭气分子变成不臭的分子的纤维。消臭纤维一般是通过将消臭剂加入纺丝液中经纺丝制得，为了提高纤维对消臭剂的附着性，纤维往往制成异形截面或者在表面形成微细孔隙。常见的消臭剂有木质活性炭、氧化铝、二氧化硅等无机材料或者具有芳香气味的精油，但是木质活性炭、氧化铝、二氧化硅等材料与纤维基体的相容性较差，同时小粒径、高比表面积的消臭剂容易团聚，影响纤维的性能；具有芳香气味的精油多具有挥发性，在纺丝的高温环境中容易挥发流失，提高生产成本。

3、专利号“cn201711385631.x”名称为“消臭纤维及其制造方法”中将月桂酸包覆于沸石粉中，使月桂酸不易受熔融纺丝过程中的高温流失，从而使纤维具有消臭功能，但没有解决沸石粉在纤维基体中相容性差的问题。

4、专利号“cn201710384334.7”名称为“一种原液着色长效型抗菌消臭纤维及其制备方法”中以纳米氧化锌作为消臭材料加入到聚合物树脂中共混后熔融纺丝，聚合物树脂为聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯中的一种或至少两种的混合物，仍未解决无机吸附材料与纤维基体相容性差的问题。

5、现有技术中，消臭纤维的功能性较为单一，且多为合成纤维，而纤维素纤维更容易吸附有害气体、滋生细菌。由于合成纤维和纤维素纤维的纺丝工艺差别较大，纤维基体的性质差别也较大，因此，缺乏一种与多种纤维基材相容性良好的消臭材料，满足消臭功能的同时还具有抗菌的功效的新型纤维亟待研究。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种具有消臭功能的新型纤维及其制备方法，实现制备一种同时具有瞬间消臭功能和抗菌功能的新型纤维的发明目的。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的目的之一在于提供一种具有消臭功能的新型纤维，所述新型纤维中含有同时具有消臭功能和抗菌功能的消臭材料。

4、本发明的目的之二在于提供一种具有消臭功能的新型纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、s1、天然提取物溶液的制备

6、将天然提取物粉末加入到去离子水中，再加入阳离子表面活性剂，30～40℃下搅拌40～60min，得天然提取物溶液。

7、优选的，所述天然提取物为山茶花提取物、茶提取物、罗汉松提取物、五味子提取物、洋甘菊提取物、木芙蓉提取物、白兰花提取物、栀子花提取物、啤酒花提取物、海藻提取物、甲壳素中的一种或多种，粒径为80-150nm。

8、优选的，所述天然提取物溶液中，天然提取物粉末与去离子水的质量比为1：6～8。

9、优选的，所述阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、阳离子瓜尔胶的一种或多种，加入量为天然提取物粉末质量的0.5～1％。

10、s2、介孔二氧化硅的制备

11、向乙醇水溶液中加入氨水和模板剂搅拌5～10min得混合溶液，再加入3-巯丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯，超声反应3～4h，反应结束后经离心过滤、水洗、醇洗、干燥后得巯基修饰的介孔二氧化硅。

12、优选的，所述搅拌的速率为300～400r/min。

13、优选的，所述乙醇水溶液中乙醇和去离子水的体积比为5～10：90～95。

14、优选的，所述3-巯丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的摩尔比为1:2～3。

15、优选的，所述混合溶液中，氨水的浓度为0.5～1mol/l，模板剂的浓度为0.01～0.15mol/l。

16、优选的，所述模板剂为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化铵、丙二醇嵌段聚醚的一种或多种。

17、优选的，所述超声反应的温度为35～45℃，超声频率为60～100khz。

18、优选的，所述干燥的温度为50～60℃，干燥时间为6～12h。

19、所述介孔二氧化硅的平均粒径为160～180nm，孔径小于2nm，比表面积为320～345m2/g，最大孔容为0.33～0.36cm3/g。

20、s3、接枝聚合

21、将介孔二氧化硅加入到去离子水中超声分散1～2min，再加入n-乙烯基邻苯亚胺、聚乙二醇单体、丙烯酸丁酯、乳化剂搅拌10～20min，加入引发剂过硫酸钾和交联剂n，n亚甲基双丙烯酰胺后通氮气升温至45～60℃反应2～3h，反应结束后抽滤、醇洗、干燥得具有两亲性的改性二氧化硅。

22、优选的，所述介孔二氧化硅、n-乙烯基邻苯亚胺、聚乙二醇单体、丙烯酸丁酯的质量比为18～23:2～5:5～7：4～6.5。

23、优选的，所述乳化剂的加入量为丙烯酸丁酯质量的0.2～0.4％。

24、优选的，所述过硫酸钾的加入量为介孔二氧化硅质量的1.3～2.7％，所述n，n亚甲基双丙烯酰胺的加入量为聚乙二醇单体质量的0.2～0.4％。

25、优选的，所述聚乙二醇单体的制备方法为：将聚乙二醇、丙烯酰氯和三乙胺溶于二氯甲烷中氮气保护下30～40℃反应4～5h，反应结束后加入碳酸钾溶液洗涤分离、乙醚沉淀并减压抽滤得聚乙二醇单体。

26、进一步地，所述聚乙二醇、丙烯酰氯和三乙胺的摩尔比为12～14:40～42:18～22，所述聚乙二醇的分子量为2000～4000。

27、优选的，所述干燥的温度为80～90℃，干燥时间为6～8h。

28、由于介孔二氧化硅的表面和孔径均修饰了巯基，且介孔二氧化硅的孔径较小，在引发剂过硫酸钾的作用下，n-乙烯基邻苯亚胺、丙烯酸丁酯优先与介孔二氧化硅表面的巯基自由基聚合发生接枝反应，而聚乙二醇单体与交联剂产生交联反应形成网状结构并与介孔二氧化硅表面接枝的大分子缠绕，在水分子的作用下溶胀成凝胶状，包覆于介孔二氧化硅表面并将表面的孔隙堵塞，内部的巯基难以发生反应，得到仅限于表面接枝聚合的介孔二氧化硅；经过干燥后，介孔二氧化硅表面的凝胶固化并呈致密的膜状结构，并且孔隙处由于水分消失膜收缩产生的张力作用破裂，重新将表面的孔隙和内部的多孔结构显露，得到改性二氧化硅。

29、s4、吸附

30、将改性二氧化硅加入到天然提取物溶液中搅拌处理50～60min后干燥得消臭材料。由于改性二氧化硅内部多孔结构修饰的巯基带负电荷，可以更好地吸附表面带有阳离子的天然提取物，两者之间的静电结合力更强。

31、优选的，所述改性二氧化硅的加入量为天然提取物溶液中天然提取物粉末质量的10～15％。

32、优选的，所述搅拌处理的速率为200～300r/min。

33、s5、纺丝

34、将消臭材料加入到纤维纺丝液或聚合物切片中共混后经湿法纺丝或熔融纺丝成型得到具有消臭功能的新型纤维。

35、优选的，所述纤维纺丝液为粘胶纺丝溶液、腈纶纺丝溶液等中的一种。

36、优选的，所述聚合物切片为pet切片、pa6切片、pp切片等中的一种。

37、优选的，所述消臭材料的加入量为纤维纺丝液中有效成分(指纺丝液中甲纤或者聚丙烯腈的含量)或聚合物切片质量的4～6％。

38、由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：

39、1、本发明制备的新型纤维，参考gb/t 33610.3-2019中的测试方法，将其与气体接触时间缩短至10s，数据显示对氨气、醋酸、异戊酸的去除率均达到90％以上，具有良好的瞬间消臭功能。

40、2、本发明制备的新型纤维抗菌效果优异，水洗50次对金黄色葡萄球菌抑菌率大于97％、对大肠杆菌抑菌率大于96％、对白色念珠菌抑菌率大于96％(按照gb/t 20944.3-2008测定)。

41、3、采用阳离子表面活性剂对天然提取物粉末进行阳离子改性，后续可以更好的与改性二氧化硅结合，并且，本发明制得的改性二氧化硅对天然提取物粉末的吸附率达80％以上，吸附效果良好。

42、4、本发明制备的介孔二氧化硅的平均粒径为160～180nm，孔径小于2nm，比表面积为320～345m2/g，最大孔容为0.33～0.36cm3/g；在介孔二氧化硅的表面和孔径均修饰了巯基，并仅仅在介孔二氧化硅的表面接枝聚合而对多孔结构中的巯基不产生反应，使介孔二氧化硅表现出良好的与基材的相容性，可以用于纤维素纤维、腈纶、涤纶、丙纶、锦纶等纤维中；并且干燥后内部修饰的巯基显露，带负电的巯基与阳离子改性的天然提取物粉末产生静电结合力，吸附能力更强。

43、5、本发明制备的改性二氧化硅与多种基材具有良好的分散性和相容性，避免了对纤维的基本力学性能产生影响。

44、6、本发明制备的改性二氧化硅一方面起到消臭作用，另一方面还可以对天然提取物起到保护作用，避免纺丝中的高温、酸碱环境对天然提取物的活性造成影响。