一种纺织面料用复合牛奶纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织纤维技术领域，尤其涉及一种纺织面料用复合牛奶纤维及其制备、应用，以及一种纺织面料。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对衣物的舒适度和各种功能的要求越来越高，对服装性能的要求不断提高，并不仅仅局限于衣物蔽体的层面，而是向多功能、多元化的方向发展。贴身衣物紧贴人体皮肤，因此面料的选择尤为重要，特别是对于敏感性皮肤或有患疾的皮肤，如果面料选择不当，就可能会对人体造成伤害。
细菌等微生物无处不在，人们每天接触的纺织品也毫不例外，特别是贴身衣物上滋生的细菌会以人体新陈代谢的产物如汗水、脂肪分泌物和皮屑等有机物为营养而迅速繁殖，不仅影响健康，而且会使内衣变色、发霉乃至发臭。贴身衣物面料要求材料保暖、吸湿、透气、卫生、抗菌、柔软、有弹性、对皮肤无刺激性等。
牛奶蛋白纤维是一种新型含蛋白的功能性环保纤维。它的断裂强度和模量适中，伸长大，纺纱织造性能好。由于牛奶蛋白纤维的基体与蛋白质的双组份特性以及腰圆型或哑铃型的截面和纵向呈无规则凹槽的形态特点，使纤维本身具有优良的吸湿性和透气性。牛奶蛋白纤维膨松细软平滑，比重小，使其具有羊绒般的柔软手感和蚕丝般的天然光泽。此外牛奶蛋白纤维中蛋白含量较高，有10多种对人体有益的氨基酸以及蛋白质天然保湿因子，能起到营养、保健肌肤的作用，使皮肤更加柔润光滑。
目前用牛奶蛋白纤维加工的各类高档服饰，可以满足人们多方位的需求。但牛奶蛋白纤维在抗菌、力学方面性能欠缺，还不能满足人们的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种纺织面料用复合牛奶纤维及其制备、应用，以及一种纺织面料。
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将壳聚糖、乳化剂、N-甲基吗啉-N-氧化物搅拌10-20min，搅拌速度为100-200r/min，搅拌温度为12-18℃，加入粗绒棉搅拌10-20min，搅拌速度为60-80r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将预处理粗绒棉加入纳米二氧化硅超声处理10-20min，超声频率为60-100kHz，保温静置10-20h，过滤，干燥，再加入含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，1-4℃低温搅拌1-2h，升温至6-10℃搅拌15-25min，升温至25-35℃继续搅拌2-6min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
优选地，S1中，壳聚糖、乳化剂、N-甲基吗啉-N-氧化物、粗绒棉的质量比为2-4：0.2-0.6：50-100：10-20。
优选地，S1中，乳化剂为非离子型乳化剂；
优选地，S1中，乳化剂为聚氧乙烯醚和环氧丙烷嵌段共聚物、聚氧丙烯醚和环氧丙烷嵌段共聚物、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇与环氧乙烷缩合物、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯中至少一种。
优选地，S2中，含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液由牛奶蛋白纤维和浓度为0.4-0.8mol/L的乙酸溶液按质量比为10-20：50-100混合得到。
优选地，S2中，预处理粗绒棉、纳米二氧化硅、含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液的质量比为15-25：4-8：60-120。
优选地，S2中，纳米二氧化硅的平均粒径为150-200nm。
一种纺织面料用复合牛奶纤维，采用上述纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法制得。
优选地，上述述纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.15-1.28dtex，干态断裂强度为3.2-3.8cN/dtex，纤维抑菌率≥91.2％。
上述纺织面料用复合牛奶纤维在贴身内衣、床上用品、毛巾中的应用。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维混纺成第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维混纺成第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍20-40min，取出后浸轧，40-50℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，干燥后第二纱线为纬线，交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
优选地，第一纱线采用上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1-1.4混纺得到。
优选地，第一纱线规格为13.3-14.3tex。
优选地，第二纱线采用上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.6-1混纺得到。
优选地，第二纱线规格为12.1-13.1tex。
优选地，经线密度为15-20根/cm。
优选地，纬线密度为22-28根/cm。
本发明的技术效果如下所示：
(1)众所周知，粗绒棉一般手扯长度小于23mm，由于粗绒棉的纤维短而粗，不适合纺织；由于N-甲基吗啉-N-氧化物对纤维素具有较好的溶解性能，吸湿性强，本发明将粗绒棉分散在N-甲基吗啉-N-氧化物中，经低温搅拌可使粗绒棉表面部分溶解，而且在体系中具有极好的分散性，更易于壳聚糖渗透其中，增强粗绒棉的抗菌性能；
(2)将预处理粗绒棉加入纳米二氧化硅中超声处理，使纳米二氧化硅被牢固吸附在粗绒棉表面，使粗绒棉的内部与外表面不仅同时具有抗菌性能，而且抗紫外线性能好，整体抗老化性能优异；再加入含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液进行复配，牛奶蛋白纤维溶液包覆在负载有纳米二氧化硅的粗绒棉表面，不仅可对粗绒棉表面溶解的缺陷部分进行包覆与保护，而且以预处理粗绒棉作为载体，牛奶蛋白包覆在表面进行纺丝，一方面可提高粗绒棉的纺丝效果，提高粗绒棉的利用率，而且纤维力学性能好；另一方面使所得复合纤维具有极高的表面光洁度，与人体具有极好的亲和性；所得复合牛奶纤维的单丝纤度为1.15-1.28dtex，干态断裂强度为3.2-3.8cN/dtex；
(3)本发明通过对粗绒棉进行预处理，对粗绒棉的纤维内部与外表面进行填充吸附，以增强粗绒棉的抗菌与力学性能，然后在表面包覆牛奶蛋白，以增强粗绒棉纺丝性能；综合作用，本发明所得复合牛奶纤维不仅力学性能优异，抗菌效果好，而且具有优异的表面效果，与人体具有极好的亲和性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将2kg壳聚糖、0.6kg聚氧乙烯醚和环氧丙烷嵌段共聚物、50kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，18℃搅拌10min，搅拌速度为200r/min，加入10kg粗绒棉搅拌20min，搅拌速度为60r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.8mol/L的乙酸溶液按质量比为2：5混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将25kg预处理粗绒棉加入4kg平均粒径为180nm的纳米二氧化硅超声处理20min，超声频率为60kHz，保温静置20h，过滤，干燥，再加入60kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，4℃低温搅拌1h，升温至10℃继续搅拌15min，升温至35℃继续搅拌2min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
本实施例所得纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.15dtex，干态断裂强度为3.8cN/dtex，纤维抑菌率为91.2％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.4混纺成规格为13.3tex的第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.6混纺成规格为13.1tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍40min，取出后浸轧，40℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为20根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为22根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
实施例2
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将4kg壳聚糖、0.2kg聚乙烯醇、100kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，12℃搅拌20min，搅拌速度为100r/min，加入20kg粗绒棉搅拌10min，搅拌速度为80r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.4mol/L的乙酸溶液按质量比为1：10混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将15kg预处理粗绒棉加入8kg平均粒径为200nm的纳米二氧化硅超声处理10min，超声频率为100kHz，保温静置10h，过滤，干燥，再加入120kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，1℃低温搅拌2h，升温至6℃继续搅拌25min，升温至25℃继续搅拌6min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
本实施例所得纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.17dtex，干态断裂强度为3.2cN/dtex，纤维抑菌率为93.5％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1混纺成规格为14.3tex的第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：1混纺成规格为12.1tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍20min，取出后浸轧，50℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为15根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为28根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
实施例3
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将2.5kg壳聚糖、0.5kg烷基酚聚氧乙烯醚、60kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，16℃搅拌12min，搅拌速度为170r/min，加入13kg粗绒棉搅拌17min，搅拌速度为65r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.7mol/L的乙酸溶液按质量比为17：60混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将22kg预处理粗绒棉加入5kg平均粒径为160nm的纳米二氧化硅超声处理17min，超声频率为70kHz，保温静置17h，过滤，干燥，再加入80kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，3℃低温搅拌1.3h，升温至9℃继续搅拌18min，升温至32℃继续搅拌3min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
本实施例所得纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.20dtex，干态断裂强度为3.6cN/dtex，纤维抑菌率为94.0％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.3混纺成规格为13.5tex的第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.7混纺成规格为12.8tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍35min，取出后浸轧，43℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为18根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为24根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
实施例4
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将3.5kg壳聚糖、0.3kg失水山梨醇脂肪酸酯、80kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，14℃搅拌18min，搅拌速度为130r/min，加入17kg粗绒棉搅拌13min，搅拌速度为75r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.5mol/L的乙酸溶液按质量比为13：80混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将18kg预处理粗绒棉加入7kg平均粒径为170nm的纳米二氧化硅超声处理13min，超声频率为90kHz，保温静置13h，过滤，干燥，再加入100kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，2℃低温搅拌1.7h，升温至7℃继续搅拌22min，升温至28℃继续搅拌5min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
本实施例所得纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.25dtex，干态断裂强度为3.2cN/dtex，纤维抑菌率为95.7％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.1混纺成规格为14.1tex的第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.9混纺成规格为12.4tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍25min，取出后浸轧，47℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为16根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为26根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
实施例5
一种纺织面料用复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将3kg壳聚糖、0.4kg聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、70kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，15℃搅拌15min，搅拌速度为150r/min，加入15kg粗绒棉搅拌15min，搅拌速度为70r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.6mol/L的乙酸溶液按质量比为3：14混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将20kg预处理粗绒棉加入6kg平均粒径为150nm的纳米二氧化硅超声处理15min，超声频率为80kHz，保温静置15h，过滤，干燥，再加入90kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，2.5℃低温搅拌1.5h，升温至8℃继续搅拌20min，升温至30℃继续搅拌4min，依次经挤出、凝固、牵伸得到纺织面料用复合牛奶纤维。
本实施例所得纺织面料用复合牛奶纤维的单丝纤度为1.28dtex，干态断裂强度为3.8cN/dtex，纤维抑菌率为98.4％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.2混纺成规格为13.8tex的第一纱线；
将上述纺织面料用复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.8混纺成规格为12.6tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍30min，取出后浸轧，45℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为17根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为25根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
对比例1
一种复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将3kg壳聚糖、0.4kg聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、70kg%20N-甲基吗啉-N-氧化物送入搅拌器中，15℃搅拌15min，搅拌速度为150r/min，加入15kg粗绒棉搅拌15min，搅拌速度为70r/min，得到预处理粗绒棉；
S2、将牛奶蛋白纤维和浓度为0.6mol/L的乙酸溶液按质量比为3：14混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将20kg预处理粗绒棉加入90kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，2.5℃低温搅拌1.5h，升温至8℃继续搅拌20min，升温至30℃继续搅拌4min，依次经挤出、凝固、牵伸得到复合牛奶纤维。
本对比例所得复合牛奶纤维的单丝纤度为1.28dtex，干态断裂强度为3.0cN/dtex，纤维抑菌率为90.1％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.2混纺成规格为13.8tex的第一纱线；
将上述复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.8混纺成规格为12.6tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍30min，取出后浸轧，45℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为17根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为25根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
对比例2
一种复合牛奶纤维的制备方法，包括如下步骤：
将牛奶蛋白纤维和浓度为0.6mol/L的乙酸溶液按质量比为3：14混合得到含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液；
将20kg粗绒棉加入6kg平均粒径为150nm的纳米二氧化硅超声处理15min，超声频率为80kHz，保温静置15h，过滤，干燥，再加入90kg含有牛奶蛋白纤维的乙酸溶液中，2.5℃低温搅拌1.5h，升温至8℃继续搅拌20min，升温至30℃继续搅拌4min，依次经挤出、凝固、牵伸得到复合牛奶纤维。
本对比例所得复合牛奶纤维的单丝纤度为1.28dtex，干态断裂强度为2.3cN/dtex，纤维抑菌率为76.4％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述复合牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.2混纺成规格为13.8tex的第一纱线；
将上述复合牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.8混纺成规格为12.6tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍30min，取出后浸轧，45℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为17根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为25根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
对比例3
采用上述实施例和对比例所用牛奶蛋白纤维。
本对比例所用牛奶纤维的单丝纤度为1.28dtex，干态断裂强度为2.5cN/dtex，纤维抑菌率为81.5％。
一种纺织面料的制备方法，包括如下步骤：
将上述牛奶纤维、竹炭纤维按质量比为1：1.2混纺成规格为13.8tex的第一纱线；
将上述牛奶纤维、粘胶纤维按质量比为1：0.8混纺成规格为12.6tex的第二纱线；
将第一纱线和第二纱线浸没在抗静电剂中浸渍30min，取出后浸轧，45℃干燥；
以干燥后第一纱线为经线，其密度为17根/cm；干燥后第二纱线为纬线，其密度为25根/cm；交错编织，然后依次经退浆、水洗、预缩、定型处理得到纺织面料。
试验例
将实施例5和对比例1-3所得纺织面料进行性能测试，具体如下：
1、采用水皿法测试透气性：湿球温度25℃，干球温度35℃，相对湿度45％，时间2h，试样面积35cm2；
2、保暖性测试条件如下：37℃下远红外线照射30min后测试面料表面升温效率；
3、采用GB/T%209995-1997纺织材料含水率和回潮率的测定烘箱干燥法检测纺织面料的回潮率，检测过程中采用标准测试条件：20℃65％RH；
4、采用耐洗色牢度试验机洗涤方法对各组面料水洗100次，采用GB/T%2020944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法抑菌性能测试(其中测试菌种为大肠杆菌、白色念球菌和金黄色葡萄球菌)。
各组测试结果如下：
通过上述各实施例和对比例所得纤维对比可知：本发明所得复合牛奶纤维的干态断裂强度和抑菌率均高于对比例，优于牛奶纤维；再通过上表中各组织物之间的对比可知：本发明所得纺织面料不仅透气性、保暖性和吸湿性优于或接近对比例，而且水洗后抑菌率明显更优。
根据上述对比证实：本发明通过对粗绒棉进行预处理，对粗绒棉的纤维内部与外表面进行填充吸附，以增强粗绒棉的抗菌与力学性能，然后在表面包覆牛奶蛋白，以增强粗绒棉纺丝性能，使本发明所得复合牛奶纤维不仅力学性能优异，抗菌效果好，而且具有优异的表面效果，与人体具有极好的亲和性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
