高效蜂窝除汗臭纤维及其制备工艺与应用的制作方法

1.本发明涉及纤维，更具体地说，它涉及一种高效蜂窝除汗臭纤维及其制备工艺与应用。


背景技术：

2.纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内，纤维在维系组织方面起到重要作用。纤维用途广泛，可织成细线、线头和麻绳，造纸或织毡时还可以织成纤维层；同时也常用来制造其他物料，及与其他物料共同组成复合材料。
3.纺织品在使用过程中常常会伴有臭味的产生，这是由于纺织品本身是一种多孔性材料，容易吸附各种杂质，并成为杂菌繁殖的载体，从而产生臭味。就服装类织物而言，臭味来源主要有两个：织物上生成的臭味和从周围环境中吸收的臭味。人体活动时排出的汗液、脱落的皮屑和分泌的皮脂，很容易吸附在织物。伴随着人体穿着时提供的合适温湿度和排泄物等营养物质，使得杂菌极易生长繁殖，其中以霉菌类最为活跃。在微生物分泌的酶类对排泄物的分解过程中，往往会产生恶臭。
4.要使纤维具有除汗臭功能，制造方法可分为三类：a功能高分子纺丝；b混合纺丝；c后加工。
5.其中功能高分子纺丝是用具有除臭功能的高分子来纺丝，如：用丙烯酸、顺丁烯二酸酐等不饱和酸或酐与乙烯的共聚物进行熔融纺丝，得到的纤维是一种弱酸性离子交换体，对氨、三甲胺等胺类的臭味除去效果良好；
6.混合纺丝是将除臭剂加入到高分子中混合后进行纺丝。所用的除臭剂受到与成纤高聚物相溶性或熔融温度限制，要求热稳定性高，因此采用无机物较多。如：用平均粒径1um的缩合磷酸钻粉末与有机磷酸酯混成浆状，加入到290℃熔融的聚对苯二甲酸乙二醇酯中，混匀后用常法纺丝，待到除臭聚酯纤维。类似的例子有：用硫酸亚铁和抗坏血酸溶液浸渍后的沸石微粒子与聚乙烯或聚丙烯混合熔融纺丝；用有机硅季铵盐或二苯醚类化合物与聚烯烃混合纺丝；用β一环糊精与聚丙烯混合熔融纺丝。这样都得到了实用的除臭和抗菌纤维；
7.后加工分为化学改性法和涂布法，化学改性法通过化学反应，在纤维分子链中引入起除臭作用的官能团。如：将聚乙烯醇水溶液加入脱水催化剂磷酸盐纺丝成纤维，在200℃热空气中拉伸7倍后，再在空气中230℃热处理，使之转化成黑褐色的部分烯烃化的纤维。然后用98％硫酸在60℃磺化3小时，制得强酸性离子交换纤维。这种纤维对除胺臭有效。此外，将聚丙烯纤维用200kgy的电子射线照射，使分子链上生成自由基活性点，再与烯类单体接触可进行接枝共聚，用丙烯酸接枝得弱酸性阳离子交换纤维；用苯乙烯接枝，再用氯磺酸磺化，则得强酸性阳离子交换纤维；用氯甲基苯乙烯接枝，再用三甲胺处理得强碱性阴离子交换纤维，而用二甲胺处理则得弱碱性阴离子交换纤维。上述各种离子交换纤维都可作除臭纤维使用；涂布法是将抗菌、除臭剂用喷雾、浸渍等方法分散于纤维或纤维制品上，并使之固定。此法可选用的除臭剂种类多，处理简便，是最常运用的方法。
8.目前的除汗臭纤维在混合纺丝后，在纤维中的除臭功能的粉体大部分会被包裹起
来，功能性材料发挥的功效有限。
9.因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。


技术实现要素：

10.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效蜂窝除汗臭纤维及其制备工艺与应用。
11.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高效蜂窝除汗臭纤维，包括纤维主体，所述纤维主体内设有若干贯穿纤维主体内外的蜂窝状微孔，所述纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁均设有超细除汗臭粉体，且所述超细除汗臭粉体包括光催化除臭粉体和纳米级多孔结构粉体。
12.通过采用上述技术方案，超细除汗臭粉体嵌入纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁内，一方面加入纤维中的超细除汗臭粉体没有被包裹起来，能起到其功能性作用，另一方面，由于超细除汗臭粉体部分位于纤维主体内部的蜂窝状微孔内，提高了纤维主体和超细除汗臭粉体的结合强度，极大的增加了超细除汗臭粉体利用的效率，使得超细除汗臭粉体具有真正除汗臭的作用，光催化除臭粉体的原理是在紫外线照射下，能分解出自由移动的带负电的电子和带正电的空穴，发生一系列化学反应，生成原子氧和氢氧自由基，非常活泼，有极强的化学活性，能与细菌内的有机物反应，生成co2和水，从而具有杀菌、除臭的功能，且由于光催化反应是在表面进行的反应，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的光催化除臭粉体能参与光催化，纳米级多孔结构粉体是利用其多孔的结构，对汗臭分子进行吸附作用，配合光催化除臭粉体能进一步提高纤维的除汗臭能力，且与光催化除臭粉体同理，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的纳米级多孔结构粉体能参与吸附汗臭分子。
13.本发明进一步设置为：所述光催化除臭粉体为复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体。
14.通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛光催化作用对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等有抑制繁殖和杀灭作用，且而二氧化钛光催化剂不仅能杀死细菌，而且同时降解由细菌释放出的有毒复合物，即二氧化钛光催化剂不仅能消减细菌的生命力，而且能攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的细胞膜结构，从而彻底地杀灭细菌，对于抗青霉素的金黄色葡萄球菌，荧光灯照射1h后，其去除率可达99％以上，进而能减少纤维制造的面料上的汗臭味，光催化除臭粉体复合银离子后，更进一步提高其杀菌、除汗臭的作用，原理是银离子与细胞接触反应，造成细菌固有成分被破坏或产生功能性障碍，导致细菌死亡，无法生长繁殖，其主要是因为微生物的细胞膜大多数带有负电荷，银离子带正电荷，能够依靠库伦引力牢固吸附在细胞膜上，并且能够进一步穿透细胞壁进入细菌细胞膜内，并与细菌进行巯基反应，使细菌的蛋白质凝固，破坏细菌的细胞和成酶的活性，导致细胞丧失分裂繁殖能力而死亡，由于银离子化学性质较活泼，对光和热较敏感，特别是经紫外线照射易还原、氧化为黑色的氧化银，从而影响白色或浅色制品的外观，极大的限制了其应用性，存在变色问题，而金红石型tio2粉体对比锐钛型纳米tio2粉体具有更好的抗色变能力，因此通过金红石型tio2粉体复合银离子后，使得纤维的颜色更加稳定。
15.本发明进一步设置为：所述纳米级多孔结构粉体为纳米级咖啡炭粉体。
16.通过采用上述技术方案，咖啡炭粉体可通过废弃回收获得，更加环保绿色，且纳米级咖啡炭粉体具有多孔结构，能对汗臭分子起到有效的吸附作用。
17.一种高效蜂窝除汗臭纤维的制备工艺，包括如下步骤：
18.s1制备光催化除臭粉体；
19.s2制备纳米级多孔结构粉体；
20.s3将光催化除臭粉和纳米级多孔结构粉体制成除汗臭母粒，再与涤纶改性切片混合放入密闭容器内进行熔融；
21.s4通过在密闭容器内对除汗臭母粒和涤纶改性切片的熔融混合物进行高温高压处理，并进行保压用以实现气体分子充分渗透到熔融混合物内部；
22.s5使密闭容器快速泄压,气体在熔融混合物内膨胀做功形成若干气泡；
23.s6通过高倍牵伸工艺将熔融混合物制成纤维，并使纤维内的气泡被拉长并破裂，最后制成有蜂窝状微孔结构的除汗臭纤维。
24.通过采用上述技术方案，通过高温保压能使得气体分子充分渗透到熔融混合物内部，并通过瞬间泄压膨胀呈若干气泡，再经过高倍拉伸后即可使得气泡破裂，且气泡壁周围的超细除汗臭粉体能露在气泡破裂形成的蜂窝状微孔表面，使得高效蜂窝除汗臭纤维成型。
25.本发明进一步设置为：所述步骤s1包括如下步骤：
26.a1将金红石型tio2分散在0.2wt.％的六聚偏磷酸钠溶液里改善金红石型tio2的分散性能；
27.a2加入硝酸银溶液，使得金红石型tio2吸附银离子并制备成复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体。
28.通过采用上述技术方案，添加分散剂六聚偏磷酸钠来改善金红石型纳米tio2粉体的分散性能，以提高其水相体系的zeta电位，增大银的吸附效率，且对于金红石二氧化钛来说，分散剂六聚偏磷酸钠最佳添加浓度为0.2wt.％，从而通过此工艺能提高光催化除臭粉体中银离子的含量，起到更好的抗菌除汗臭作用。
29.本发明进一步设置为：所述步骤s2包括如下步骤：
30.b1将废弃的咖啡渣放于烘箱中烘干，控制其含水率在10％以下；
31.b2放入马弗炉进行高温炭化处理，冷却后取出；
32.b3用300目筛网筛去灰分，得到块状物质的咖啡炭；
33.b4通过粉碎机将咖啡炭粉化，得到纳米级咖啡炭粉体；
34.b5通过球磨机对纳米级咖啡炭粉体进行球磨，取出并测量其粒径，当纳米级咖啡炭粉体d90＜0.1μm时，继续通过球磨机球磨。
35.本发明进一步设置为：所述步骤s6包括：
36.c1添加催化剂和助剂至熔融混合物中；
37.c2熔融混合物经过排气、增压和过滤，通过螺杆推进并通过喷丝板挤出纺丝；
38.c3通过冷却浴冷却纺丝，得到原丝；
39.c4原丝高倍加热拉伸，使内部气泡破裂，并热定型后卷绕成纤维主体。
40.通过采用上述技术方案，等质量情况下，纤维更细，从而使得纤维表面存在越多的超细除汗臭粉体与空气接触，因而纤维的除汗臭效果更好。
41.一种高效蜂窝除汗臭纤维的应用，采用权利要求1的高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在于：
42.应用于服饰；
43.应用于家居纺织用品；
44.应用于医疗纺织用品；
45.应用于汽车纺织内饰。
46.通过采用上述技术方案，应用于服饰，如运动服、袜子等，能起到良好的除汗臭效果和抗菌，应用于家居纺织用品，如床单、沙发套等，能起到除异味、抗菌的效果，应用于医疗纺织用品，如病床床单、病号服等，能起到抗菌作用，有利于患者康复，应用于汽车纺织内饰，如座椅垫、遮光垫等，能起到去除车内异味的作用。
47.综上所述，本发明具有以下有益效果：超细除汗臭粉体嵌入纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁内，一方面加入纤维中的超细除汗臭粉体没有被包裹起来，能起到其功能性作用，另一方面，由于超细除汗臭粉体部分位于纤维主体内部的蜂窝状微孔内，提高了纤维主体和超细除汗臭粉体的结合强度，极大的增加了超细除汗臭粉体利用的效率，使得超细除汗臭粉体具有真正除汗臭的作用，光催化除臭粉体的原理是在紫外线照射下，能分解出自由移动的带负电的电子和带正电的空穴，发生一系列化学反应，生成原子氧和氢氧自由基，非常活泼，有极强的化学活性，能与细菌内的有机物反应，生成co2和水，从而具有杀菌、除臭的功能，且由于光催化反应是在表面进行的反应，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的光催化除臭粉体能参与光催化，纳米级多孔结构粉体是利用其多孔的结构，对汗臭分子进行吸附作用，配合光催化除臭粉体能进一步提高纤维的除汗臭能力，且与光催化除臭粉体同理，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的纳米级多孔结构粉体能参与吸附汗臭分子。
具体实施方式
48.下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
49.一种高效蜂窝除汗臭纤维，包括纤维主体，纤维主体内设有若干贯穿纤维主体内外的蜂窝状微孔，纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁均设有超细除汗臭粉体，且超细除汗臭粉体包括光催化除臭粉体和纳米级多孔结构粉体，且光催化除臭粉体为复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体，纳米级多孔结构粉体为纳米级咖啡炭粉体，纳米级咖啡炭粉体的原料采用废弃的咖啡渣。
50.上述高效蜂窝除汗臭纤维的制备工艺，包括如下步骤：
51.s1制备光催化除臭粉体，具体的，包括a1将金红石型tio2分散在0.2wt.％的六聚偏磷酸钠溶液里改善金红石型tio2的分散性能；a2加入硝酸银溶液，使得金红石型tio2吸附银离子并制备成复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体；
52.s2制备纳米级多孔结构粉体，具体的，包括b1将废弃的咖啡渣放于烘箱中烘干，控制其含水率在10％以下；b2放入马弗炉进行高温炭化处理，冷却后取出；b3用300目筛网筛去灰分，得到块状物质的咖啡炭；b4通过粉碎机将咖啡炭粉化，得到纳米级咖啡炭粉体；b5通过球磨机对纳米级咖啡炭粉体进行球磨，取出并测量其粒径，当纳米级咖啡炭粉体d90＜0.1μm时，继续通过球磨机球磨；
53.s3将光催化除臭粉和纳米级多孔结构粉体制成除汗臭母粒，再与涤纶改性切片混合放入密闭容器内进行熔融；
54.s4通过在密闭容器内对除汗臭母粒和涤纶改性切片的熔融混合物进行高温高压处理，并进行保压用以实现气体分子充分渗透到熔融混合物内部；
55.s5使密闭容器快速泄压,气体在熔融混合物内膨胀做功形成若干气泡；
56.s6通过高倍牵伸工艺将熔融混合物制成纤维，并使纤维内的气泡被拉长并破裂，最后制成有蜂窝状微孔结构的除汗臭纤维，具体的，包括c1添加催化剂和助剂至熔融混合物中；c2熔融混合物经过排气、增压和过滤，通过螺杆推进并通过喷丝板挤出纺丝；c3通过冷却浴冷却纺丝，得到原丝；c4原丝高倍加热拉伸，使内部气泡破裂，并热定型后卷绕成纤维主体。
57.上述高效蜂窝除汗臭纤维的应用，包括但不限于应用于服饰；应用于家居纺织用品；应用于医疗纺织用品；应用于汽车纺织内饰，具体的，应用于服饰，如运动服、袜子等，能起到良好的除汗臭效果和抗菌，应用于家居纺织用品，如床单、沙发套等，能起到除异味、抗菌的效果，应用于医疗纺织用品，如病床床单、病号服等，能起到抗菌作用，有利于患者康复，应用于汽车纺织内饰，如座椅垫、遮光垫等，能起到去除车内异味的作用。
58.有益效果：超细除汗臭粉体嵌入纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁内，一方面加入纤维中的超细除汗臭粉体没有被包裹起来，能起到其功能性作用，另一方面，由于超细除汗臭粉体部分位于纤维主体内部的蜂窝状微孔内，提高了纤维主体和超细除汗臭粉体的结合强度，极大的增加了超细除汗臭粉体利用的效率，使得超细除汗臭粉体具有真正除汗臭的作用。
59.超细除汗臭粉体包括光催化除臭粉体和纳米级多孔结构粉体，其中光催化除臭粉体的原理是在紫外线照射下，能分解出自由移动的带负电的电子和带正电的空穴，发生一系列化学反应，生成原子氧和氢氧自由基，非常活泼，有极强的化学活性，能与细菌内的有机物反应，生成co2和水，从而具有杀菌、除臭的功能，且由于光催化反应是在表面进行的反应，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的光催化除臭粉体能参与光催化，本实施例采用复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体作为光催化除臭粉体，纳米二氧化钛光催化作用对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等有抑制繁殖和杀灭作用，且而二氧化钛光催化剂不仅能杀死细菌，而且同时降解由细菌释放出的有毒复合物，即二氧化钛光催化剂不仅能消减细菌的生命力，而且能攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的细胞膜结构，从而彻底地杀灭细菌，对于抗青霉素的金黄色葡萄球菌，荧光灯照射1h后，其去除率可达99％以上，进而能减少纤维制造的面料上的汗臭味，光催化除臭粉体复合银离子后，更进一步提高其杀菌、除汗臭的作用，原理是银离子与细胞接触反应，造成细菌固有成分被破坏或产生功能性障碍，导致细菌死亡，无法生长繁殖，其主要是因为微生物的细胞膜大多数带有负电荷，银离子带正电荷，能够依靠库伦引力牢固吸附在细胞膜上，并且能够进一步穿透细胞壁进入细菌细胞膜内，并与细菌进行巯基反应，使细菌的蛋白质凝固，破坏细菌的细胞和成酶的活性，导致细胞丧失分裂繁殖能力而死亡，由于银离子化学性质较活泼，对光和热较敏感，特别是经紫外线照射易还原、氧化为黑色的氧化银，从而影响白色或浅色制品的外观，极大的限制了其应用性，存在变色问题，而金红石型tio2粉体对比锐钛型纳米tio2粉体具有更好的抗色变能力，因此通过金红石型tio2粉体复合银离子后，使得纤维的颜色更加
稳定。
60.纳米级多孔结构粉体是利用其多孔的结构，对汗臭分子进行吸附作用，配合光催化除臭粉体能进一步提高纤维的除汗臭能力，且与光催化除臭粉体同理，蜂窝状微孔能提高纤维的表面面积，使得更多的纳米级多孔结构粉体能参与吸附汗臭分子，本实施例采用纳米级咖啡炭粉体作为纳米级多孔结构粉体，咖啡炭粉体可通过废弃回收获得，更加环保绿色，且纳米级咖啡炭粉体具有多孔结构，能对汗臭分子起到有效的吸附作用。
61.本实施例制备工艺，通过高温保压能使得气体分子充分渗透到熔融混合物内部，并通过瞬间泄压膨胀呈若干气泡，再经过高倍拉伸后即可使得气泡破裂，且气泡壁周围的超细除汗臭粉体能露在气泡破裂形成的蜂窝状微孔表面，使得高效蜂窝除汗臭纤维成型。
62.步骤s1中，通过添加分散剂六聚偏磷酸钠来改善金红石型纳米tio2粉体的分散性能，以提高其水相体系的zeta电位，增大银的吸附效率，且对于金红石二氧化钛来说，分散剂六聚偏磷酸钠最佳添加浓度为0.2wt.％，从而通过此工艺能提高光催化除臭粉体中银离子的含量，起到更好的抗菌除汗臭作用。
63.通过步骤s6,使得等质量情况下，纤维更细，从而使得纤维表面存在越多的超细除汗臭粉体与空气接触，因而纤维的除汗臭效果更好。
64.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在于：包括纤维主体，所述纤维主体内设有若干贯穿纤维主体内外的蜂窝状微孔，所述纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁均设有超细除汗臭粉体，且所述超细除汗臭粉体包括光催化除臭粉体和纳米级多孔结构粉体。2.根据权利要求1所述的高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在于：所述光催化除臭粉体为复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体。3.根据权利要求1所述的高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在于：所述纳米级多孔结构粉体为纳米级咖啡炭粉体。4.一种高效蜂窝除汗臭纤维的制备工艺，应用于制备权利要求1的高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在于：包括如下步骤：s1制备光催化除臭粉体；s2制备纳米级多孔结构粉体；s3将光催化除臭粉和纳米级多孔结构粉体制成除汗臭母粒，再与涤纶改性切片混合放入密闭容器内进行熔融；s4通过在密闭容器内对除汗臭母粒和涤纶改性切片的熔融混合物进行高温高压处理，并进行保压用以实现气体分子充分渗透到熔融混合物内部；s5使密闭容器快速泄压,气体在熔融混合物内膨胀做功形成若干气泡；s6通过高倍牵伸工艺将熔融混合物制成纤维，并使纤维内的气泡被拉长并破裂，最后制成有蜂窝状微孔结构的除汗臭纤维。5.根据权利要求4所述的高效蜂窝除汗臭纤维的制备工艺，其特征在于：所述步骤s1包括如下步骤：a1将金红石型tio2分散在0.2wt.％的六聚偏磷酸钠溶液里改善金红石型tio2的分散性能；a2加入硝酸银溶液，使得金红石型tio2吸附银离子并制备成复合银离子的金红石型纳米tio2复合粉体。6.根据权利要求4所述的高效蜂窝除汗臭纤维的制备工艺，其特征在于：所述步骤s2包括如下步骤：b1将废弃的咖啡渣放于烘箱中烘干，控制其含水率在10％以下；b2放入马弗炉进行高温炭化处理，冷却后取出；b3用300目筛网筛去灰分，得到块状物质的咖啡炭；b4通过粉碎机将咖啡炭粉化，得到纳米级咖啡炭粉体；b5通过球磨机对纳米级咖啡炭粉体进行球磨，取出并测量其粒径，当纳米级咖啡炭粉体d90＜0.1μm时，继续通过球磨机球磨。7.根据权利要求2所述的高效蜂窝负离子纤维的制备工艺，其特征在于：所述步骤s6包括：c1添加催化剂和助剂至熔融混合物中；c2熔融混合物经过排气、增压和过滤，通过螺杆推进并通过喷丝板挤出纺丝；c3通过冷却浴冷却纺丝，得到原丝；c4原丝高倍加热拉伸，使内部气泡破裂，并热定型后卷绕成纤维主体。8.一种高效蜂窝除汗臭纤维的应用，采用权利要求1的高效蜂窝除汗臭纤维，其特征在
于：应用于服饰；应用于家居纺织用品；应用于医疗纺织用品；应用于汽车纺织内饰。

技术总结
本发明公开了一种高效蜂窝除汗臭纤维及其制备工艺与应用，涉及纤维，旨在解决在纤维中的除臭功能的粉体大部分会被包裹起来，功能性材料发挥的功效有限的问题，其技术方案要点是：包括纤维主体，纤维主体内设有若干贯穿纤维主体内外的蜂窝状微孔，纤维主体表面以及蜂窝状微孔内壁均设有超细除汗臭粉体，且超细除汗臭粉体包括光催化除臭粉体和纳米级多孔结构粉体。本发明将超细除汗臭粉体嵌入蜂窝状微孔内壁内，使加入纤维中的超细除汗臭粉体没有被包裹起来，能起到其功能性作用，且提高了纤维主体和超细除汗臭粉体的结合强度，极大的增加了超细除汗臭粉体利用的效率，起到更好的除汗臭作用。汗臭作用。


技术研发人员：谢建强
受保护的技术使用者：绍兴上虞弘强纺织新型材料有限公司
技术研发日：2023.03.25
技术公布日：2023/9/14