一种防刺穿抗菌复合面料及其制备方法与流程

本发明涉及复合面料制备，具体为一种防刺穿抗菌复合面料及其制备方法。

背景技术：

1、复合面料通过结合不同材料的特性来实现单一面料无法满足的功能性能，可以根据不同的应用场景和需求，通过设计不同的材料组合和结构，来适应各种复杂的环境条件，复合技术不仅丰富了面料的品类，还使得原本普通的织物转变为具有特殊功能的高档服装面料，从而满足市场对于高性能纺织品的需求，复合面料可以通过改善面料的透气性、保暖性和舒适度，从而提升穿着者的体验；

2、传统的复合面料制备时复合性能和效率均较低，且不使用环保材料，环保性能较差，而本技术的复合面料制备改进复合工艺，同时选择可再生和可降解的材料作为复合面料的组成部分，可以提高复合面料的复合性能和环保性能，符合可持续发展理念。

3、现有的复合面料制备存在的缺陷是：

4、1、专利文件cn112373154b公开了高阻燃强隔热复合面料，该文件主要考虑如何开发高阻燃隔热并且舒适透湿的面料的问题，并没有考虑到如何提高复合面料的复合性能和环保性能，从而符合可持续发展理念的问题；

5、2、专利文件cn110303738b公开了一种阻燃复合面料，该文件主要考虑如何提高面料的阻燃能力，同时使其具有除异味抗静电耐变形多种功能的问题，并没有考虑到如何加强面料对涂层溶液和碳纤维溶液的吸附能力，从而提高复合面料性能的问题；

6、3、专利文件cn106938561b公开了一种秋冬季用复合面料，该文件主要考虑如何减少面料掉毛可能性的问题，并没有考虑到如何保证防刺穿抗菌复合面料的抗菌性能和防水性能符合要求的问题；

7、4、专利文件cn110757922b公开了复合面料及其生产方法，该文件主要考虑如何提高复合面料的防水透气性的问题，并没有考虑到如何提高复合面料的防刺穿性能，从而提高复合面料的安全性的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防刺穿抗菌复合面料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防刺穿抗菌复合面料的制备方法，其原料包括如下组分：清洗剂、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚乳酸塑料、强酸溶液、中和剂、抗菌剂、分散剂、增塑剂、竹炭纤维、有机棉、陶瓷纤维溶液、纳米银抗菌剂、金属氧化物抗菌材料、有机硅疏水剂、聚氨酯、增稠剂、稀释剂、金黄色葡萄球菌菌液、大肠杆菌菌液、不锈钢网格、聚乙烯纤维毛毡和粘合剂；

3、该防刺穿抗菌复合面料的制备方法如下：

4、步骤s1、将聚酰胺纤维和聚酯纤维进行混纺并织造基础层面料，将聚乳酸塑料、竹炭纤维和有机棉进行混纺并织造中间层面料；

5、所述步骤s1中，还包括如下步骤：

6、步骤s11：使用清洗剂分别清洗聚酰胺纤维、聚酯纤维和聚乳酸塑料表面的油污和灰尘，并烘干表面水分；

7、步骤s12：将强酸溶液均匀涂布在聚酰胺纤维表面进行蚀刻处理，根据蚀刻的深度和速度要求控制蚀刻时间，在蚀刻过程中，通过扫描电子显微镜不断监控蚀刻速率和聚酰胺纤维表面的变化，蚀刻完成后，使用中和剂清洗聚酰胺纤维表面，并进行干燥；

8、步骤s13：将经过蚀刻处理的聚酰胺纤维、聚酯纤维、抗菌剂和分散剂充分混合，对混合后的聚酰胺纤维和聚酯纤维进行干燥和开松处理，随后将混合好的聚酰胺纤维和聚酯纤维加工成纱线，将聚酰胺纤维和聚酯纤维混纺纱线通过织机进行编织，得到基础层面料；

9、步骤s14：将增塑剂加入聚乳酸塑料中并进行高温熔融混合，使用偏光显微镜观察增塑剂对聚乳酸塑料结晶行为的影响，通过示差扫描量热法观察增塑剂加入后对聚乳酸塑料的热性质的影响；

10、步骤s15：将改性后的聚乳酸塑料、竹炭纤维和有机棉混合，通过纺丝工艺将其制成纤维并通过织机进行织造，形成中间层面料。

11、优选的，防刺穿抗菌复合面料的制备方法还包括：

12、步骤s2、对基础层面料和中间层面料进行热处理和拉伸处理；

13、步骤s3、将基础层面料和中间层面料与陶瓷纤维进行复合；

14、步骤s4、制备抑菌防水涂层溶液并将其均匀涂覆在基础层面料和陶瓷纤维复合面料以及中间层面料和陶瓷纤维复合面料表面；

15、步骤s5、将不锈钢网格、聚乙烯纤维毛毡、涂覆有抑菌防水涂层溶液的基础层面料和陶瓷纤维复合面料以及中间层面料和陶瓷纤维复合材料进行热压复合。

16、优选的，强酸溶液为硫酸、氢氟酸、盐酸和磷酸中的一种；

17、中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠和焦磷酸钠中的一种或多种；

18、抗菌剂为含银无机沸石、植物提取液抗菌剂、壳聚糖和甲壳胺中的一种或多种；

19、分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的一种或多种。

20、优选的，所述步骤s2中，还包括如下步骤：

21、步骤s21：将基础层面料和中间层面料分别放入热处理设备中进行预热，当加热温度达到预设的处理温度后在预设高温下保持一段时间，随后缓慢冷却至室温，将冷却至室温的基础层面料和中间层面料通过拉伸设备设定拉伸比例、速度和温度进行拉伸，拉伸完成后，基础层面料和中间层面料在一定张力作用下缓慢冷却。

22、优选的，所述步骤s3中，还包括如下步骤：

23、步骤s31：将强酸溶液均匀涂布在基础层面料和中间层面料进行蚀刻处理，根据蚀刻的深度和速度要求控制蚀刻时间，在蚀刻过程中，通过扫描电子显微镜不断监控蚀刻速率和基础层面料和中间层面料表面的变化，蚀刻完成后，使用中和剂清洗基础层面料和中间层面料表面，并进行干燥；

24、步骤s32：随后将基础层面料和中间层面料分别浸入陶瓷纤维溶液中，基础层面料和中间层面料完全浸透，陶瓷纤维能够均匀地附着在基础层面料和中间层面料上时，将浸渍后的基础层面料和中间层面料在高温和高压条件下进行热压烧结处理，热压烧结后，对基础层面料和陶瓷纤维复合面料以及中间层面料和陶瓷纤维复合面料进行冷却、打磨和切割处理。

25、优选的，所述步骤s4中，还包括如下步骤：

26、步骤s41：将纳米银抗菌剂和金属氧化物抗菌材料倒入纯净水中，通过超声波分散机将纳米银抗菌剂和金属氧化物抗菌材料均匀分散在纯净水中，接着缓慢的少量多次加入有机硅疏水剂，并搅拌均匀，随后加入聚氨酯，持续搅拌直到获得抑菌防水涂层溶液，通过紫外-可见分光光度计测量溶液的浓度，并添加增稠剂和稀释剂调节溶液浓度直到达到涂覆要求；

27、步骤s42：通过辊涂机将配置的抑菌防水涂层溶液多次少量的均匀涂覆在基础层面料和陶瓷纤维复合面料以及中间层面料和陶瓷纤维复合面料表面，并对基础层面料和中间层面料进行干燥固化处理。

28、优选的，干燥固化处理包括将涂覆结束的基础层面料和中间层面料分别放入预热处理设备中进行预热，当预热处理设备中的温度达到预热值时将基础层面料和中间层面料转移到加热处理设备中，直至涂层完全固化，随后使用冷却设备加速涂层冷却，在冷却后对基础层面料和中间层面料的涂层进行抗菌性能测试和防水性能测试。

29、优选的，抗菌性能测试包括：首先从冷却后的基础层面料和中间层面料中分别随机裁取150mm*150mm规格的样品30份，以每10份为一组进行抗菌能力测试；

30、将金黄色葡萄球菌菌液和大肠杆菌菌液分别均匀地涂抹在基础层面料和中间层面料样品上，将接种了两种菌液的面料样品紧贴在琼脂平板表面，然后将琼脂平板放入恒温箱中进行恒温培养；

31、培养一段时间后，取出琼脂平板，观察基础层面料和中间层面料样品周围是否形成了抑菌区，即无菌圈，同时检查基础层面料和中间层面料样品与琼脂接触面是否有微生物生长。

32、优选的，防水性能测试包括：首先从冷却后的基础层面料和中间层面料中分别随机裁取150mm*150mm规格的样品30份，以每10份为一组进行防水能力测试；

33、将基础层面料和中间层面料样品分别放置在静水压测试仪上，确保样品平整且固定牢固，在标准大气压的基础上逐渐增加水压，并保持一定时间，观察基础层面料和中间层面料背面是否有水分渗透，测试过程中测试水压逐步提高，直到在基础层面料和中间层面料背面看到水滴穿过为止；

34、当基础层面料和中间层面料背面首次出现水滴时，记录此时的水压值，这个值即为面料的静水压值，对每个基础层面料和中间层面料样品进行三次测试，并计算平均值。

35、优选的，所述步骤s5中，还包括如下步骤：

36、步骤s51：将不锈钢网格、聚乙烯纤维毛毡、涂覆有抑菌防水涂层溶液的基础层面料和陶瓷纤维复合面料以及中间层面料和陶瓷纤维复合面料按照中间层面料和陶瓷纤维复合面料、聚乙烯纤维毛毡、不锈钢网格、聚乙烯纤维毛毡、基础层面料和陶瓷纤维复合面料、聚乙烯纤维毛毡、不锈钢网格、聚乙烯纤维毛毡和中间层面料和陶瓷纤维复合面料的顺序使用粘合剂进行粘合，并在高温和高压条件下对其进一步进行热压复合形成防刺穿抗菌复合面料，并逐渐冷却至室温；

37、步骤s52：随后通过辊涂机将配置的抑菌防水涂层溶液多次少量的均匀涂覆在防刺穿抗菌复合面料表面，并对防刺穿抗菌复合面料进行干燥固化处理，干燥固化处理结束后对防刺穿抗菌复合面料进行抗菌性能测试和防水性能测试包括。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1、本发明通过将聚酰胺纤维和聚酯纤维进行混纺并织造基础层面料，将聚乳酸塑料、竹炭纤维和有机棉进行混纺并织造中间层面料，然后将基础层面料和中间层面料进行复合，而不是直接将聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚乳酸塑料、竹炭纤维和有机棉直接制备复合面料，这种结构设计不仅提高了防刺穿抗菌复合面料的复合性能，包括强度、耐用性和抗菌性，还增加了防刺穿的能力，在制备过程中，采用了多次少量的涂布技术和高温高压热压复合工艺，确保了各层材料之间的良好粘合和功能性的均匀分布，同时采用环保材料聚乳酸塑料、竹炭纤维和有机棉，这些都是可再生和具有生物降解性质的材质，符合可持续发展的要求，使用的环保材料和生产工艺减少了对环境的负担，与传统的合成纤维相比，在生产和废弃时对环境的影响更小，因此可以解决如何提高复合面料的复合性能和环保性能，从而符合可持续发展理念的问题。

40、2、本发明通过强酸溶液先后对聚酰胺纤维、基础层面料和中间层面料进行蚀刻处理，经过蚀刻处理的聚酰胺纤维、基础层面料和中间层面料具有更高的表面粗糙度，将有助于抗菌剂和抑菌防水涂层溶液更好地附着在表面上，并且在进行涂覆时，抑菌防水涂层溶液能够更深入地渗透到纤维和面料的微观结构中，提高了抑菌防水涂层的均匀性和附着力，有效提高涂覆效率和涂覆质量，增强的吸附能力还意味着可以减少抑菌防水涂层溶液的使用量，降低成本并减少环境影响，因此可以解决如何加强面料对涂层溶液和碳纤维溶液的吸附能力，从而提高复合面料性能的问题。

41、3、本发明通过多次对基础层面料、中间层面料和防刺穿抗菌复合面料进行抗菌性能测试和防水性能测试，通过对基础层面料和中间层面料进行抗菌性能和防水性能的测试，可以验证基础层面料和中间层面料是否具备所需的抗菌和防水功能，这是防刺穿抗菌复合材料能否发挥预期作用的基础，随后在基础材料与中间材料复合之后，再次对防刺穿抗菌复合面料进行抗菌性能测试和防水性能测试可以评估复合过程是否影响了基础层面料和中间层面料的抗菌和防水性能，有助于确保最终产品防刺穿抗菌复合面料的性能达到最优状态，同时，通过对不同生产阶段进行测试，可以及时发现问题并进行调整，实现质量的控制，通过多次测试可以检查基础层面料、中间层面料和防刺穿抗菌复合面料是否都达到了抗菌和防水标准，因此可以解决如何保证防刺穿抗菌复合面料的抗菌性能和防水性能符合要求的问题。

42、4、本发明通过在基础层面料和中间层面料表面复合陶瓷纤维，以及在热压复合制备防刺穿抗菌复合面料时在基础层面料和中间层面料之间加入不锈钢网格和聚乙烯纤维毛毡，陶瓷纤维具有高强度、高模量和良好的耐磨性，能够提供额外的防护层，抵御外界尖锐物体的穿刺，使得制成的防刺穿抗菌复合面料更难被尖锐物体穿透，不锈钢网格由于其坚固的结构，提供了一层坚固的屏障，有效阻止刺穿力，并且网格形状的分布可以分散局部受到的压力，减少单点的负担，从而提高整体的抗穿刺能力，聚乙烯纤维毛毡具有良好的韧性和弹性，能够在受到冲击时吸收能量，减少损伤，聚乙烯纤维毛毡还可以起到填充和缓冲的作用，增加面料的厚度和柔软性，从而提高防刺穿性能，同时在高温和高压的条件下进行复合，可以确保各层材料之间的牢固结合，形成一个整体的防护结构，这种工艺不仅提高了材料的防刺穿性能，还增强了面料的整体耐用性和强度，因此可以解决如何提高复合面料的防刺穿性能，从而提高复合面料的安全性的问题。