一种功能性再生纤维素纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构以及非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.03wt％～1wt％。本发明专利技术提供的功能性再生纤维素纤维，在传统的再生纤维素纤维中引入含有石墨烯结构和非碳非氧元素的物质，通过石墨烯结构、Fe、Si和Al元素的搭配组合，使得本发明专利技术提供的再生纤维素纤维具有远红外性能和抗菌抑菌多种性能，并通过控制特定的加入比例，能够具有较高的远红外效果和抑菌效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种再生纤维素纤维，尤其涉及一种功能性再生纤维素纤维及其制备工艺和应用。
技术介绍
再生纤维素纤维是指用天然聚合物为原料、经化学方法制成的、与原聚合物在化学组成上基本相同的化学纤维。同时又可用纤维素为原料制成的、结构为纤维素II的再生纤维。再生纤维素纤维的发展总体上可以分为三个阶段，形成了三代产品。第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通粘胶纤维。第二代是20世纪50年代开始实现工业化生产的高湿模量粘胶纤维，其主要产品包括日本研发的虎木棉(后命名为Polynosic)和美国研发的变化型高湿模量纤维HWM以及兰精公司80年代后期采用新工艺生产的Modal纤维。60年代后期开始，由于合纤生产技术的迅速发展，原料来源充足和成本低廉，合成纤维极大地冲击了再生纤维素纤维的市场地位。许多研究机构和企业更多地关注了新合纤的开发和应用。第三代产品是以20世纪90年代推出的短纤Tencel(天丝)、长丝Newcell为代表。受健康环保意识、崇尚自然等因素的影响，人们对再生纤维素纤维有了新的认识，新一代再生纤维素纤维的理化性能也有了充分的改进，因此，再生纤维素纤维的应用重新出现了迅猛的增长。在众多再生纤维素纤维中，粘胶纤维是目前通常用作纺织纤维较多的一类，它是以天然纤维素为原料，经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素黄原酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制成其中粘胶纤维主要是以棉短绒、玉米芯、木材或竹材等天然纤维素为原料，经过蒸煮、漂白等一系列处理过程而制成纤维素纯度很高的溶解浆浆粕，再经浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过滤、脱泡、过滤、纺丝、后处理、干燥、打包等工段制备而成的。由于耕地的减少和石油资源的日益枯竭，天然纤维、合成纤维的产量将会受到越来越多的制约，人们在重视纺织品消费过程中环保性能的同时，对再生纤维素纤维的价值也进行了重新认识和发掘，尤其是近些年具有不同功能的再生纤维素纤维，即功能性再生纤维素纤维，进一步的拓展了再生纤维素纤维在纺织品应用中的广度和深度，使得再生纤维素纤维的应用获得了一个空前的发展机遇。因而，如何开发一种具有多功能性的再生纤维素纤维，也成为了目前纺织品领域内所广泛关注的焦点和亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种功能性再生纤维素纤维及其制备工艺和应用，本专利技术的提供的功能性再生纤维素纤维，即功能性粘胶纤维，不仅具有较好的远红外性能，而且还能够产生较高的抗菌抑菌性能。本专利技术提供了一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构以及非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.03wt％～1wt％。优选的，所述石墨烯结构厚度为小于等于100纳米。优选的，所述石墨烯结构为具有层数为1～10层碳的六元环蜂窝状片层结构中的一种或多种的组合。优选的，所述非碳非氧元素还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的一种或多种；所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.1wt％～1wt％。优选的，其特征在于，所述含有石墨烯结构和非碳非氧元素的物质通过含有碳纳米结构的复合物的形式引入。优选的，所述碳纳米结构的复合物的质量占所述再生纤维素纤维质量的0.1wt％～10wt％。优选的，所述含有碳纳米结构的复合物中，所述含有碳元素的物质的含量大于等于80wt％。优选的，所述含有碳纳米结构的复合物中，所述非碳非氧元素的含量为0.5wt％～6wt％。优选的，含有碳纳米结构的复合物中含有石墨烯结构和无定形碳；所述非碳非氧元素以单质、氧化物和碳化物中的任意一种或几种的组合的形式吸附在碳纳米结构的表面或内部。优选的，所述含有碳纳米结构的复合物按以下方法进行制备，具体步骤包括：(1)在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到前驱体；(2)在保护性气体的条件下，将所述前驱体在140℃～180℃保温1.5h～2.5h，得到第一中间体；(3)在保护性气体的条件下，将所述第一中间体升温至350℃～450℃保温3h～4h，得到第二中间体；(4)在保护性气体的条件下，将所述第二中间体升温至1100℃～1300℃保温2h～4h，得到第三中间体；(5)将所述第三中间体依次碱洗、酸洗、水洗，得到复合物；所述步骤(3)和(4)中的升温速率为14℃/min～18℃/min。优选的，所述生物质碳源为木质纤维素、纤维素和木质素中的一种或多种。本专利技术提供了一种功能性再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：浆粕浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤和脱泡步骤；所述石墨烯结构以及非碳非氧元素在黄化步骤之后的步骤中引入。本专利技术提供了一种功能性再生纤维素纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：用NMMO溶液溶解纤维素浆粕，引入含有石墨烯结构以及非碳非氧元素的物质，得到纺丝原液，使用该纺丝原液制备再生纤维素纤维。本专利技术提供了一种物品，其特征在于，含有上述任意一项技术方案所述的功能性再生纤维素纤维，或上述任意一项技术方案所述的制备方法制备的再生纤维素纤维；所述物品包括民用服装、家纺织物、紫外防护织物或工业用特种防护服。本专利技术提供了一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构以及非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.03wt％～1wt％。与现有技术相比，本专利技术提供的功能性再生纤维素纤维，在传统的再生纤维素纤维中引入含有石墨烯结构和非碳非氧元素的物质，通过石墨烯结构、Fe、Si和Al元素的搭配组合，使得本专利技术提供的再生纤维素纤维具有远红外性能和抗菌抑菌多种性能，并通过控制特定的加入比例，能够具有较高的远红外效果和抑菌效果。实验结果表明，本专利技术提供的再生纤维素纤维的远红外性能最高能够达到0.93；抑菌性能最高能够达到99％。附图说明图1为粘胶纤维的长丝工艺流程图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯。本专利技术提供了一种功能性再生纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构以及非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.03wt％～1wt％。

【技术特征摘要】
1.一种功能性再生纤维素纤维，其特征在于，包括石墨烯结构以及非碳非氧元素；
所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；
所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.03wt％～1wt％。
2.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述石墨烯结构厚度为小于等
于100纳米。
3.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述石墨烯结构为具有层数为
1～10层碳的六元环蜂窝状片层结构中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述非碳非氧元素还包括P、
Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的一种或多种；
所述非碳非氧元素占所述再生纤维素纤维的0.1wt％～1wt％。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有石墨烯
结构和非碳非氧元素的物质通过含有碳纳米结构的复合物的形式引入。
6.根据权利要求5所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述碳纳米结构的复合物的质
量占所述再生纤维素纤维质量的0.1wt％～10wt％。
7.根据权利要求5所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有碳纳米结构的复合物
中，所述含有碳元素的物质的含量大于等于80wt％。
8.根据权利要求5所述的再生纤维素纤维，其特征在于，所述含有碳纳米结构的复合物
中，所述非碳非氧元素的含量为0.5wt％～6wt％。
9.根据权利要求5所述的再生纤维素纤维，其特征在于，含有碳纳米结构的复合物中含
有石墨烯结构和无定形碳；
所述非碳非氧元素以单质、氧化物和碳化物中的任意一种或几种的组合的形式吸附在
碳纳米结构的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐一林，张金柱，王双成，许日鹏，刘顶，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37