一种面膜基布的制备方法
技术领域
本发明涉及一种面膜基布的制备方法，具体涉及一种改性共混水刺面膜基布的制备方法。
背景技术
面膜因其携带使用方便、效果明显，是深受爱美人士欢迎的护肤产品。面膜按照使用方式可分无载体型面膜和载体型面膜，后者是指以成膜材料或纤维材料(即面膜基布)为载体辅以营养成分进行敷面的面膜。目前市面上销量最好的是面膜基布为载体的贴式面膜，常见的面膜基布材质主要有无纺布、蚕丝、概念隐形蚕丝、水凝胶、纯棉纤维、生物纤维、粘胶纤维、天丝和竹炭纤维。市场宣称贴式面膜功能差异主要取决于面膜基布，因而不同基布的贴式面膜价格不同，几块钱到几百元一片的都有。一般的面膜的基布只能起到保存营养液的作用，缺乏功能基团，功能性差，导致与皮肤的相容性差。
采用粘胶纤维制备基布时，强力较低，湿态时基布拉伸过程中由于水的作用，使得强力、断裂伸长率等力学性能下降严重，容易破损，因此采用混纺来增加基布的强力和断裂伸长率，但是同时会增加基布的抗弯刚度、柔软性变差，与面部皮肤贴合度更差，从而使得面膜及其保存的营养液无法高效作用于皮肤，发挥出保湿补水等功效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性共混水刺面膜基布的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种面膜基布的制备方法，包括改性纤维制备和共混纤维基布制备，其特征在于：所述改性纤维制备是使用不饱和氨基酸改性粘胶纤维，具体是按照重量份在100份水中加入0.01～0.3的乳化剂和0.015～0.5份pH调节剂，然后加入10～30份粘胶纤维，在氮气氛围下，加入0.01～0.1份引发剂，再加入不饱和氨基酸，开始反应后加入0.01～1份链转移剂，反应结束后洗涤、干燥得氨基酸改性粘胶纤维。
进一步，上述乳化剂是硬质酸钠或十二烷基硫酸钠，pH调节剂是磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硼砂或碳酸氢钠。
进一步，上述不饱和氨基酸包括乙烯基氨基酸、2-氨基-3-亚甲基丁酸或2-氨基-3-亚甲基戊酸，添加量为5～15份。
进一步，上述不饱和氨基酸的添加速度为1～5份/h。
进一步，上述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸盐类、过氧化琥珀酸或偶氮二异丁脒二盐酸盐。
进一步，上述链转移剂是甲醇、甲酸甲酯、乙酸叔丁酯、丙酮、丙二酸二乙酯、乙酸甲酯、四氯化碳和甲基叔丁基酮中的一种多种混合。
本发明方法中，氨基酸在粘胶纤维中分布均匀，氨基酸链段与粘胶纤维结合稳定性强。
进一步，上述共混纤维基布制备是用40-70份聚酯纤维和30-60份氨基酸改性粘胶纤维共混后梳理成铺设成共混纤维网、利用高压水流对共混纤维网进行缠结成水刺纤维网，再进行烘干和轧辊定型。
进一步，上述缠结是五道水刺缠结，具体是采用转股和平网相交叉水刺缠结方式，第一道预湿水刺为转股水刺，压力为0.5-0.6MPa，第二道水刺为转股水刺、压力为2-4MPa，第三道水刺为平网水刺、压力为7.5-8.5Mpa，第四道水刺转股水刺、压力为8.5-9.0MPa，第五道水刺为平网水刺、压力为9.0-10MPa，对纤维网的正反面依次进行水刺。
在水刺过程中由于纤维发生溶胀，破坏了纤维内部的氢键结构，使得分子链间的间距变大，从而降低力学性能；且水刺过程中容易出现部分缠结点被水的压力作用解开，且水分降低了纤维之间的摩擦，加速纤维之间的滑移，使得缠结点分布不均匀。因此，本发明中制备出的特定的氨基酸改性粘胶纤维，氨基酸引入的基团降低了粘胶纤维的抗弯刚度，再结合五道水刺缠结的处理和3～6次重复水刺，在水射流的作用下，改性纤维较未改性时更易弯曲、纤维网高效咬合缠结，使得缠结点更紧，从而进一步提高了缠结效果，避免了纤维间的滑移，从而避免了缠结点不均匀的现象，从而提高了力学性能。
进一步，共混纤维网以30～40m/min的速度经过水刺机，五道水刺的循环3～6次，随后脱水，得到水刺纤维网。
进一步，上述烘干是将水刺纤维网在温度为160-175℃的条件下烘干85-95s。
进一步，上述轧辊定型是将干燥后的纤维网在215-235℃，转速为65-120m/min的条件下经过热轧辊干燥定型。
最具体的，一种改性共混水刺面膜基布的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1.改性纤维制备
(1)反应釜中按每100重量份水介质中加入0.01-0.3重量份乳化剂和0.015-0.5份的pH调节剂，乳化剂是硬质酸钠或十二烷基硫酸钠，pH调节剂是磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硼砂或碳酸氢钠；
(2)向反应釜内加入10～30重量份黏胶纤维，反应釜中的蒸汽空间先用氮气置换出空气，蒸汽空间的氧含量小于20ppm；
(3)将反应釜升温至70-120℃，pH控制在3-5，加入0.01-0.1重量份引发剂，开始聚合反应，引发剂包括过硫酸铵、过硫酸盐类、过氧化琥珀酸或偶氮二异丁脒二盐酸盐；
(4)反映开始后加入0.01～1份链转移剂，连续加入不饱和氨基酸，不饱和氨基酸的加入速度为1～5重量份/小时，链转移剂包括甲醇、甲酸甲酯、乙酸叔丁酯、丙酮、丙二酸二乙酯、乙酸甲酯、四氯化碳或甲基叔丁基酮中的一种或多种组成，不饱和氨基酸包括乙烯基氨基酸、2-氨基-3-亚甲基丁酸或2-氨基-3-亚甲基戊酸；
(5)当不饱和氨基酸的加入量达到5～15份时，停止反应，将所得聚合物依次用去离子水和乙醇洗涤，然后干燥处理得氨基酸改性纤维；
2.共混纤维基布制备
(1)称取40-70重量份聚酯纤维、30～60重量份氨基酸改性纤维混合进行开棉、混棉处理，然后梳理铺设成共混纤维网；
(2)采用转股和平网相结合交叉水刺缠结方式，其中第一道预湿水刺为转股水刺，压力为0.5-0.6MPa，第二道水刺为转股水刺、压力为2-4MPa，第三道水刺为平网水刺、压力为7.5-8.5Mpa，第四道水刺转股水刺、压力为8.5-9.0MPa，第五道水刺为平网水刺、压力为9.0-10MPa，对纤维网的正反面依次进行水刺，共混纤维网以30～40m/min的速度经过水刺机，五道水刺的循环次数为3～6次，随后脱水，得到水刺纤维网；
(3)将水刺纤维网在160-175℃的条件下烘干85-95s，再在215-235℃，转速为65-120m/min的条件下经过热轧辊定型，得到共混纤维面膜基布。
聚酯纤维的加入，有利于提高基布的强力和断裂伸长率，但是在一定程度下会导致基布的抗弯刚度上升、保液率下降，从而影响面膜基布在皮肤上的贴合度差，阻碍了皮肤对面膜基布中精华液的吸收。研究过程中发现，氨基酸的链段相较于粘胶纤维中的葡萄糖链段而言，更容易与聚酯纤维发生缠结。因此，本发明采用氨基酸改性的粘胶纤维与聚酯纤维混纺，氨基酸改性粘胶纤维后，氨基酸的链段取代粘胶纤维的葡萄糖链段与聚酯纤维进行缠结，结合特定的缠结手段，提高了缠结程度，进一步提升了基布的强度，同时引入了羧基和氨基，降低了基布的抗弯刚度，提高了基布与皮肤的贴合度，并增强了基布的保液率。
另外，由于基布表面存在大量氨基酸，在使用面膜时，由于氨基酸在皮肤表面优异的渗透性能，其进入皮肤毛孔，在皮肤和基布之间起到吸附作用，类似吸盘一样将基布吸附在面部，增强了基布和皮肤的贴合度。
本发明具有如下技术效果：
本发明制备的面膜基布克服了强度提高的同时，抗弯刚度降也会提高，低基布贴合度和保液率的问题，使得基布具有优异力学性能，在湿态下横向断裂强度为：横向44.45N，纵向45.99N，断裂伸长率为：横向56.51％，纵向38.13％；同时降低了基布的抗弯刚度，抗弯刚度低至0.0132gf·cm2/cm，柔软性好，增强了基布与皮肤的贴合度，并增加了基布的保液率，保液率达到2702％。本发明制备的面膜基布具有优异的生物相容性，有助于活化皮肤细胞，促进肌肤新陈代谢和血液循环，帮助皮肤有效保湿补水，具有优异的抗衰老能力。
附图说明
图1：本发明实施例1中黏胶纤维与不饱和氨基酸反应原理。
图2：基布缠结系数随面密度的变化曲线图。
图3：基布抗弯刚度曲线图。
图4：基布保液率对比图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种超高生物相容性的面膜基布的制备方法，按如下步骤进行：
1.改性纤维制备
(1)反应釜中按100重量份水介质中加入0.2重量份乳化剂和0.4份的pH调节剂，乳化剂是硬质酸钠，pH调节剂是硼砂；
(2)向反应釜内加入25重量份黏胶纤维，反应釜中的蒸汽空间先用氮气置换出空气，蒸汽空间的氧含量为15ppm；
(3)将反应釜升温至90℃，pH控制在4，加入0.05重量份引发剂，开始聚合反应，引发剂为过硫酸钠；
(4)反映开始后加入0.05份链转移剂，连续加入乙烯基氨基酸，加入速度为3重量份/小时，链转移剂包括甲醇；
(5)当乙烯基氨基酸的加入量达到9份时，停止反应，将所得聚合物依次用去离子水和乙醇洗涤，然后干燥处理得氨基酸改性纤维；
2.共混纤维基布制备
(1)称取50重量份聚酯纤维、40重量份氨基酸改性纤维混合进行开棉、混棉处理，然后梳理铺设成共混纤维网；
(2)采用转股和平网相结合交叉水刺缠结方式，其中第一道预湿水刺为转股水刺，压力为0.55MPa，第二道水刺为转股水刺、压力为3MPa，第三道水刺为平网水刺、压力为8Mpa，第四道水刺转股水刺、压力为8.8MPa，第五道水刺为平网水刺、压力为9.5MPa，对纤维网的正反面依次进行水刺，共混纤维网以35m/min的速度经过水刺机，五道水刺的循环次数为4次，随后脱水，得到水刺纤维网；
(3)将水刺纤维网在170℃的条件下烘干90s，再在230℃，转速为95m/min的条件下经过热轧辊定型，得到共混纤维面膜基布。
氨基酸本身具有抗氧化能力，可以与面部的负氧离子作用，从而消除负氧离子，起到抗衰老的作用。
对比例1
采用实施例1步骤2共混纤维基布制备的方法，用聚酯纤维和未改性的粘胶纤维制备得共混面膜基布。
对比例2
采用以单一的未改性的粘胶纤维依次经过实施例1中的铺设成纤维网、对纤维网进行缠结成水刺纤维网，再进行烘干和轧辊定型制备出单纤维面膜基布作为对比例2。
实施例2
一种超高生物相容性的面膜基布的制备方法，按如下步骤进行：
1.改性纤维制备
(1)反应釜中按每100重量份水介质中加入0.01重量份乳化剂和0.015份的pH调节剂，乳化剂是十二烷基硫酸钠，pH调节剂是磷酸氢二钾；
(2)向反应釜内加入10重量份黏胶纤维，反应釜中的蒸汽空间先用氮气置换出空气，蒸汽空间的氧含量为10ppm；
(3)将反应釜升温至70℃，pH控制在5，加入0.01重量份引发剂，开始聚合反应，引发剂是偶氮二异丁脒二盐酸盐；
(4)反映开始后加入0.01份链转移剂，连续加入2-氨基-3-亚甲基丁酸，加入速度为1重量份/小时，链转移剂包括甲酸甲酯和丙酮组成；
(5)当2-氨基-3-亚甲基丁酸的加入量达到5份时，停止反应，将所得聚合物依次用去离子水和乙醇洗涤，然后干燥处理得氨基酸改性纤维；
2.共混纤维基布制备
(1)称取40重量份聚酯纤维、30重量份氨基酸改性纤维混合进行开棉、混棉处理，然后梳理铺设成共混纤维网；
(2)采用转股和平网相结合交叉水刺缠结方式，其中第一道预湿水刺为转股水刺，压力为0.5MPa，第二道水刺为转股水刺、压力为2MPa，第三道水刺为平网水刺、压力为7.5Mpa，第四道水刺转股水刺、压力为8.5MPa，第五道水刺为平网水刺、压力为9.0MPa，对纤维网的正反面依次进行水刺，五道水刺对纤维网的正反面依次进行水刺，共混纤维网以40m/min的速度经过水刺机，五道水刺的循环次数为3次，随后脱水，得到水刺纤维网；
(3)将水刺纤维网在160℃的条件下烘干85s，再在215℃，转速为120m/min的条件下经过热轧辊定型，得到共混纤维面膜基布。
实施例3
一种超高生物相容性的面膜基布的制备方法，按如下步骤进行：
1.改性纤维制备
(1)反应釜中按每100重量份水介质中加入0.3重量份乳化剂和0.5份的pH调节剂，乳化剂是十二烷基硫酸钠，pH调节剂是碳酸氢钠；
(2)向反应釜内加入30重量份黏胶纤维，反应釜中的蒸汽空间先用氮气置换出空气，蒸汽空间的氧含量为5ppm；
(3)将反应釜升温至120℃，pH控制在3，加入0.1重量份引发剂，开始聚合反应，引发剂包括过氧化琥珀酸；
(4)反映开始后加入1份链转移剂，连续加入2-氨基-3-亚甲基戊酸，加入速度为5重量份/小时，链转移剂包括四氯化碳；
(5)当2-氨基-3-亚甲基戊酸的加入量达到15份时，停止反应，将所得聚合物依次用去离子水和乙醇洗涤，然后干燥处理得氨基酸改性纤维；
2.共混纤维基布制备
(1)称取70重量份聚酯纤维、60重量份氨基酸改性纤维混合进行开棉、混棉处理，然后梳理铺设成共混纤维网；
(2)采用转股和平网相结合交叉水刺缠结方式，其中第一道预湿水刺为转股水刺，压力为0.6MPa，第二道水刺为转股水刺、压力为4MPa，第三道水刺为平网水刺、压力为8.5Mpa，第四道水刺转股水刺、压力为9.0MPa，第五道水刺为平网水刺、压力为10MPa，对纤维网的正反面依次进行水刺，共混纤维网以30m/min的速度经过水刺机，五道水刺的循环次数为6次，随后脱水，得到水刺纤维网；
(3)将水刺纤维网在175℃的条件下烘干95s，再在235℃，转速为65m/min的条件下经过热轧辊定型，得到共混纤维面膜基布。
1.力学性能分析
面膜基布在加工过程中，需要由完整的卷材裁切成人脸模型，故要求膜布纵横向有一定的强力。在使用过程中，面膜基布浸泡精华液后敷在脸上会有拉扯调整，故要求湿态下的膜布有一定的强力和伸长，且尺寸稳定性要好。
用缠结系数来表征水刺缠结加固纤网后的力学性能，其计算公式：
图2为氨基酸改性粘胶纤维面膜基布、普通粘胶纤维与聚酯纤维混纺水刺面膜基布及本发明面膜基布的缠结系数随面密度变化曲线。可知，随着面密度的增加，纤维的缠结系数均有一定增加，相同面密度下，本发明制备的氨基酸改性混纺面膜基布缠结点增加更多，力学性能更优异。
面膜基布的各项力学性能如表1所示。
表1：面膜基布的力学性能
可知，通过在聚酯纤维和粘胶纤维混纺可以增加基布力学性能，但采用氨基酸改性粘胶纤维与聚酯纤维共混制备的面膜基布力学性能更优异，这正是由于氨基酸改性粘胶纤维后，氨基酸的链段被引入粘胶纤维中，替代了粘胶纤维中的葡萄糖链段与聚酯纤维发生缠结，提高了缠结系数。在相同面密度下，缠结点更多，缠结程度增加，从而提高了基布的力学性能。
2.柔软性能分析
触感柔软舒适是面膜的性能要求之一。人的面部是立体的，故要求面膜具有服帖性，弯曲性能要好，能较好地与面部贴合。表征材料柔软性能的主要参数为材料的抗弯刚度。材料抗弯刚度越小，柔软性能越好。经测试，如图3所示，本发明制备的氨基酸改性混纺面膜基布的抗弯刚度低至0.0132gf·cm2/cm，而未改性粘胶纤维与聚酯纤维混纺的水刺面膜基布的抗弯刚度最大，这是因为聚酯纤维的加入，一定程度上增加了基布的缠结系数，即参与缠结的纤维量增加，缠结紧密，质感变硬。而本发明中通过氨基酸改性粘胶纤维，引入柔性基团，克服了由于缠结系数上升导致抗弯刚度增加的问题。
3.保液率测试
面膜基布的保液率代表其贮存美容液的能力，保液率越高表示面膜美容护肤的效果越好。保液率:依据国家标准GB/T24218.6-2010进行保液率测试。
保液率K由下面公式计算得到：
K＝(W1-W2)/W1×100％
式中:W1为吸水前质量(g)；W2为吸水平衡后质量(g)。
从图4可知，氨基酸改性粘胶纤维混纺基布的保液率明显高于对比例1和对比例2，且对比例1基布的保液率最低。主要原因是，通过氨基酸改性粘胶纤维，使面膜中含有大量的羧基和氨基，这些功能基团为亲水基团，能吸收大量的水，提高了基布的保水能力，从而克服由于聚酯纤维的加入导致保液率下降的技术问题。
