一种可调理肌肤的含牛油果的纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种可调理肌肤的含牛油果的纤维及其制备方法。
背景技术
纤维面料因能够直接与人体肌肤接触，成为人们生活中重要的组成部分。功能性纤维材料是指在纺织纤维领域，所得产品面料除了具有普通布料所具有的功能外还具有防水、抗静电、高保温、抗菌消臭等特殊功能的新一代纤维。功能性纤维按其功能属性大概可以分为物理性功能、化学性功能、物质分离性功能、生物适应性功能和其他功能几大类。功能性纤维材料以其特殊性、差别性、功能针对性而受到行业的关注和市场的欢迎，是未来纺织纤维领域发展的重点。
目前应用最广、最受关注的功能性纤维材料有保暖性纤维、凉感纤维、易染纤维、工程纤维等。随着人们生活水平的提高，环境、能源问题却日益严重，人们在日常生活中环保意识逐渐增强。作为人们生活必不可少的部分，纺织行业也在逐渐向绿色纺织发展。目前常见的绿色纤维有聚乳酸纤维、甲壳素纤维、海藻纤维等。其中海藻纤维作为一种新型可再生环保纤维，原料天然环保，具有优异的吸水性和高度可降解性，成为纤维新材料领域中的研究热点。
虽然海藻纤维具有诸多优异特性，但海藻纤维的力学性能较差、不易卷曲、难以成网，且摩擦性能差，这些缺陷大大限制了其应用范围。目前已有方法通过聚乙烯醇、聚丙烯腈等纤维与海藻纤维混纺，或通过果胶、丝蛋白等物质改性纤维中的海藻酸盐，通过提高分子间作用力的方式优化海藻纤维的机械性能。但是许多改进手段还处于实验研究阶段，或不能兼顾海藻纤维的尺寸稳定性和吸水性、抗静电等性能，或成本过高，难以产业化生产。在这样的背景下，研制一种既能保持海藻酸钠高吸水性、抗静电性等优点，又能提高其力学性质，同时工艺易于生产的方法成为亟待解决的研究方向。
发明内容
本发明制备了一种可调理保湿的含牛油果精华的纤维，富含多种植物精华油，能够调理肌肤环境。并且制得的纤维具有高效吸湿性和较强的抗静电能力和柔韧性，力学性质佳。
本发明提供了一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，包括如下质量份的原料：牛油果提取液2-5份，成纤聚合物2-10份，添加剂1-4份，第一凝固浴10-20份，抗氧化剂0.2-1份，涤纶长丝2-5份，乙醇10-20份，纯净水30-50份，第二凝固浴10-20份。
在一种优选的实施方式中，所述成纤聚合物为海藻酸钠。
在一种优选的实施方式中，所述海藻酸钠的重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)。
在一种优选的实施方式中，所述添加剂为二氧化硅。
在一种优选的实施方式中，所述二氧化硅为纳米级二氧化硅。
在一种优选的实施方式中，所述海藻酸钠与二氧化硅的质量比为(2.5-5)：1。
在一种优选的实施方式中，所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂和/或胺类抗氧化剂。
在一种优选的实施方式中，所述第一凝固浴是质量分数为3-5％的氯化钙(CaCl2)水溶液。
在一种优选的实施方式中，所述第二凝固浴是质量分数为0.5-1％的氯化钙(CaCl2)水溶液。
本发明第二方面提供了一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体制备步骤包括：
(1)制备第一纺丝液；
(2)粗纺丝；
(3)二次纺丝。
有益效果：
本发明制备了一种可调理保湿的含牛油果精华的纤维，富含多种植物精华油，具有高效吸湿性，能够使精华油快速渗透至肌肤，保持肌肤柔滑，同时能够软化角质，补充营养成分，调理肌肤环境。该产品的尺寸稳定性和热稳定性好，可以广泛应用于纺织品领域，尤其适用于婴幼儿产品、面膜基材、日用品等卫生保健产品。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明提供了一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，包括如下质量份的原料：牛油果提取液2-5份，成纤聚合物2-10份，添加剂1-4份，第一凝固浴10-20份，抗氧化剂0.2-1份，涤纶长丝2-5份，乙醇10-20份，纯净水30-50份，第二凝固浴10-20份。
在一些优选的实施方式中，所述牛油果提取液的制备步骤为:清洗牛油果，去除果核和外皮，将果肉粉碎成粒，将成粒的牛油果放入提取溶剂中，控制温度在10-15℃下使提取溶剂对牛油果进行萃取，得到混合液。过滤混合液，将所得滤液在旋蒸仪中旋转分离，得到粗制提取物。将粗制提取物放入蒸馏器中煮沸脱水，得到精制的牛油果提取液。在一些优选的实施方式中，提取溶剂为三乙酸甘油酯(CAS号为102-76-1)，三乙酸甘油酯可为市售，例如河北鸿韬生物工程有限公司。
在一些优选的实施方式中，所述成纤聚合物为海藻酸钠。
在一些优选的实施方式中，所述海藻酸钠的重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)。
本发明发现选用重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠制得的纤维具有较强的吸水性。推测原因可能是重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠能够促进体系中二氧化硅中的羟基与溶液中水分子缔结形成氢键，且该条件下海藻酸钠聚合物中分子链上的亲水基团活性强，与二氧化硅协同作用，使得产品的吸水性能提升。
同时发现重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠制得的纤维的抗静电能力强，可能是因为重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠与牛油果提取液的相容性佳，体系中金属离子结合形成的离子导电链稳固，从而促进了牛油果提取液对海藻酸钠聚合物导电性能的提升，进一步提高了产品的抗静电能力。
本发明发现在体系中添加特定量的牛油果提取液，提高了纤维的断裂伸长率，并且提高了纤维的抗静电能力。在一些优选的实施方式中，牛油果提取液和海藻酸钠的质量比为1：(3-8)。所述牛油果提取液采用冷萃提取的方法，提取后的牛油果精油富含油酸和棕榈油酸，制得的纤维能够保湿、软化角质、调理肌肤环境。同时发现添加牛油果提取液后，重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠制成的纤维吸水性提升，且纤维的抗静电能力提升。推测原因可能是牛油果提取液中的油酸、棕榈油酸等成分优化了重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠聚合物的定型能力，从而提高其力学性能；并且牛油果提取液中的酸性成分提高了钙离子在重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠水溶液中的扩散能力，体系的分散度和均匀性增加，离子与离子间形成的导电链更稳固，牛油果提取液与重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠协同作用，使得制得的纤维的抗静电能力提高。
在一些优选的实施方式中，所述添加剂为二氧化硅。
在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅为纳米级二氧化硅。
在一些优选的实施方式中，纳米级二氧化硅的平均粒径为20nm，平均粒径为20nm的二氧化硅可为市售，例如上海则成化工有限公司。
本发明发现当把平均粒径为20nm的二氧化硅添加到成纤聚合物反应体系中时，不仅提高了纤维的断裂拉伸强度，还提高了纤维的吸水性、抗静电能力。推测原因可能是二氧化硅的加入优化了体系中重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠聚合物的不均匀性，使得海藻酸钠的“egg-box”结构更为牢固，从而解决了海藻酸钠聚合物力学性能差的问题。同时二氧化硅还促进了牛油果提取液对重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠聚合物抗静电效果的提升，二氧化硅与牛油果提取液中的油酸、棕榈油酸等物质协同作用，提高了CaCl2在体系中的扩散能力，在提高了重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠聚合物力学机械强度的同时，还提升了产品的吸水性和抗静电能力。
在一些优选的实施方式中，所述海藻酸钠与二氧化硅的质量比为(2.5-5)：1。
通常二氧化硅加入量的增加能够提升聚合物的力学强度，但是伴随而来的是产品的卷曲度下降。本发明发现海藻酸钠与二氧化硅的质量比为(2.5-5)：1时，能够在保持改性海藻纤维的机械力学性能的同时，提高产品的卷曲度和柔顺性，使得制得的纤维具有优异的柔韧性。推测当海藻酸钠与二氧化硅的质量比为(2.5-5)：1时，重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠聚合物分子链不易缠结，同时该质量比的海藻酸钠和二氧化硅较大程度促进了体系中牛油果提取物与CaCl2的协同作用，体系稳定性增强，进一步提高了海藻酸钠聚合物分子链的柔韧性。
在一些优选的实施方式中，所述抗氧化剂为酚类抗氧化剂和/或胺类抗氧化剂。
在一些优选的实施方式中，所述涤纶长丝的型号为75D/2，可为市售，例如余姚市制线厂。
在一些优选的实施方式中，所述乙醇是质量分数为95％的乙醇水溶液。
本发明第二方面提供了一种可调理肌肤的含牛油果的纤维的制备方法，具体制备步骤包括：
(1)制备第一纺丝液：将成纤聚合物2-10份，添加剂1-4份，牛油果提取液2-5份，抗氧化剂0.2-1份，涤纶长丝2-5份，乙醇10-20份加入纯净水30-50份中，搅拌，共混研磨，过滤，脱泡，得到第一纺丝液。
(2)粗纺丝：将第一纺丝液经喷丝板喷出至第一凝固浴中固化，牵伸，得到初生纤维。
(3)二次纺丝：将初生纤维加入到第二凝固浴中，拉伸，定型，烘干，卷绕得到纤维成品。
所述步骤(1)搅拌温度为60-80℃，搅拌速率为150-250r/min，搅拌时间为5-10h。
所述步骤(2)中固化温度为40-60℃，牵伸比为1.2-1.8。
所述步骤(3)中烘干温度为50-60℃。
在一些优选的实施方式中，所述第一凝固浴是质量分数为3-5％的氯化钙(CaCl2)水溶液。
在一些优选的实施方式中，所述第二凝固浴是质量分数为0.5-1％的氯化钙(CaCl2)水溶液。
本发明意外地发现采用上述质量分数的CaCl2水溶液作为凝固浴，对纤维进行二次纺丝制得的产品定型性好，抗静电、吸水能力提升。推测原因可能是后续CaCl2的加入提高了二氧化硅对重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)的海藻酸钠吸水性的促进效果，提高了体系中海藻酸钠聚合物的稳定性，同时还提升了制得纤维的吸水性，可能是由于后续CaCl2的加入提高了海藻酸钠聚合物中分子链上的亲水基团反应活性，进一步提高了牛油果提取液、海藻酸钠聚合物、CaCl2等溶质之间的相容性，使得各组分更充分地协同作用，从而提升了产品的力学强度和抗静电、吸水能力。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例，如无特殊说明，所有原料均为市售。
【实施例1】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，包括如下质量份的原料：牛油果提取液2份，成纤聚合物10份，添加剂2份，第一凝固浴15份，抗氧化剂0.5份，涤纶长丝5份，乙醇10份，纯净水40份，第二凝固浴10份。
所述牛油果提取液的制备步骤为:清洗牛油果，去除果核和外皮，将果肉粉碎成粒，将成粒的牛油果放入提取溶剂中，控制温度在10℃下使提取溶剂对牛油果进行萃取，得到混合液。过滤混合液，将所得滤液在旋蒸仪中旋转分离，得到粗制提取物。将粗制提取物放入蒸馏器中煮沸脱水，得到精制的牛油果提取液。所述提取溶剂为三乙酸甘油酯(CAS号为102-76-1)，购买自河北鸿韬生物工程有限公司。
所述成纤聚合物为重均分子量为1.67×105的海藻酸钠，购买自青岛第二海水养殖场。
所述添加剂为平均粒径为20nm的二氧化硅，购买自上海则成化工有限公司。
所述抗氧化剂为叔丁基-4-羟基茴香醚(CAS号为25013-16-5)，购买自青岛华之元食品添加剂有限公司。
所述乙醇是质量分数为95％的乙醇水溶液。
所述第一凝固浴是质量分数为5％的氯化钙水溶液；所述第二凝固浴是质量分数为1％的氯化钙水溶液。
所述涤纶长丝的型号为75D/2，购买自余姚市制线厂。
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维的具体制备步骤包括：
(1)制备第一纺丝液：按照上述质量份，将成纤聚合物10份，添加剂2份，牛油果提取液2份，抗氧化剂0.5份，涤纶长丝5份，乙醇10份加入纯净水40份中，搅拌，共混研磨，过滤，脱泡，得到第一纺丝液。
(2)粗纺丝：将第一纺丝液经喷丝板喷出至第一凝固浴中固化，牵伸，得到初生纤维。第一凝固浴的质量份15份。
(3)二次纺丝：将初生纤维加入到第二凝固浴中，拉伸，定型，烘干，卷绕得到纤维成品。第二凝固浴的质量份15份
所述步骤(1)搅拌温度为60℃，搅拌速率为250r/min，搅拌时间为5h。
所述步骤(2)中固化温度为40℃，牵伸比为1.8。
所述步骤(3)中烘干温度为50℃。
【实施例2】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述牛油果提取液的质量份为2.5份。
【实施例3】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述海藻酸钠的重均分子量为1.18×105，购买自青岛第二海水养殖场。
【对比例1】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：未加入添加剂。
【对比例2】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述第二凝固浴是质量分数为3％的氯化钙水溶液。
【对比例3】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：未进行步骤(3)二次纺丝。
【对比例4】
一种可调理肌肤的含牛油果的纤维，具体实施方式同实施例1，不同点在于：未加入牛油果提取液。
性能测试方法
断裂伸长率：根据国家表征《GB/T14337-2008化学纤维短纤维拉伸性能实验方法》，使用LLY-06E型电子单纤维强力仪测定纤维的断裂伸长率。
吸水率：根据EDANA标准，称取5g干纤维，完全放入蒸馏水中浸泡1min，取出悬挂2min，称取纤维湿重。吸水率＝(湿重-干重)/干重×100％。
卷曲率：根据国家标准GB/T14338-2008，用YG362纤维卷曲弹性仪测试纤维卷曲的卷曲率，卷曲率是指纤维单位自然长度内，卷曲伸直的长度所占的百分率。
抗静电能力：使用YG321型纤维比电阻试验仪测定纤维的质量比电阻。质量比电阻越低，抗静电能力越强。
性能测试数据
表1.制得纤维的性能测试结果
对比实施例1-3和对比例1-4的结果发现，当添加牛油果提取液后海藻酸钠制得的纤维断裂伸长率明显提升，且海藻酸钠的重均分子量为(1.18×105)-(2.04×105)时制得纤维的抗静电能力较强。在体系中添加特定量纳米级二氧化硅不仅提升了纤维的断裂伸长率，同时还提高了纤维的吸水性和卷曲率，使得纤维具有较强的柔韧性。采用特定质量浓度的CaCl2水溶液作为凝固浴对纤维进行二次纺丝，也使得纤维的力学性能、吸水性、抗静电性均有不同程度的提高。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
