一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品及改性方法技术

本发明专利技术提供一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品，改性的天然纤维制品为棉、麻、丝、毛天然纤维或者是利用所述天然纤维制成的纱线、面料或成衣。本发明专利技术还提供一种利用超临界二氧化碳技术改性天然纤维制品的方法，所述方法包括天然纤维及植物染料和天然植物提取物的加入步骤；创新采用超临界二氧化碳技术对天然纤维进行改性，不用水或其他试剂作为溶剂，不会有废水和废物的产生与排放，具有生态环保和织物品种适应性广等特点，属于环保型的功能改性工艺；采用本发明专利技术的超临界二氧化碳技术进行功能改性后的天然纤维色泽均匀、重现性极佳，不会对天然纤有所损伤。

Natural fiber product modified by supercritical carbon dioxide technology and modifying method

The invention provides a natural fiber products using supercritical carbon dioxide technology modified, modified natural fiber products of cotton, hemp, silk, wool or natural fiber is made by the natural fiber yarn, fabric or garment. The invention also provides a method of using supercritical carbon dioxide technology modified natural fiber products, the method includes natural fiber and plant dyes and natural plant extracts added steps; innovation by supercritical carbon dioxide technology modification of natural fiber, without water or other reagents as solvent, no production and emission of waste water and waste, ecological environmental protection and has the characteristics of wide adaptability of fabric variety, belongs to the environmental protection function of modified technology; functional modified natural fiber of uniform color, excellent reproducibility of the supercritical carbon dioxide technology, does not have damage to natural fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品及改性方法
本专利技术涉及天然纤维的改性方法，具体的是一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品及改性方法。
技术介绍
天然纤维是自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纺织纤维，是纺织工业的重要材料来源。尽管20世纪中叶以来合成纤维产量迅速增长，但是天然纤维在纺织纤维年总产量中仍约占50%。因此，当前，天然纤维仍然是纺织行业最主要的原材料。自然界存在的天然纤维主要有：棉花，麻类，蚕丝和动物毛。其中棉花和麻类的分子成份主要是纤维素，而蚕丝和毛类的分子成份主要是蛋白质(呈聚酰胺高分子形式存在)。天然纤维的传统染色及功能改性是一个湿态化学反应的过程，期间需要消耗大量的水资源及化学药品，而且产生大量高浓度、高COD的有色、有气味甚至有毒的废水，对其周边水域及生态环境造成了严重的污染。目前，超临界二氧化碳染色技术作为一种新型的绿色染整技术已取得阶段性进展，对其工艺条件、染色机理及染色设备的联合探索研究已较为成熟。但由于染色需要通过专用的染色设备来实现，一次性投入成本较高。除此之外，由于现有设备都是单一式装置，造成了能耗高效率低的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品及改性方法，以解决了技术问题：1、采用本专利技术的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行改性，不用水或其他试剂作为溶剂，不会有废水和废物的产生与排放，属于环保型的功能改性工艺；2、采用本专利技术的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行功能改性，缩短了工艺流程，节省了后整理的费用，减少了成本；3、采用本专利技术的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行功能改性的速度快，效率高；4、采用本专利技术的超临界二氧化碳技术对天然纤维进行改性后，改性后的天然纤维色泽均匀、重现性极佳，不会对天然纤有所损伤；5、本专利技术过程中采用的原料二氧化碳和植物染料和天然植物提取物，在使用后均可完全回收使用，降低了生产成本，减少了污染，具有良好的社会效益，可以在纺织行业大量推广运用；6、采用本专利技术的超临界二氧化碳技术进行改性制作的面料、成衣、家纺等纺织产品不经过漂白，没有其他化学试剂的残留，更安全；8、本专利技术改性的天然纤维制品具有良好的物理性能；9、本专利技术改性的天然纤维制品具有优秀的抗菌、抑菌性能。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种利用超临界二氧化碳技术改性天然纤维方法，包括以下步骤：1、天然纤维及植物染料和天然植物提取物的加入在功能改性釜内装入天然纤维200-220公斤，在混合釜内装入0.5-2kg玫瑰染料和1-3kg薄荷提取物；所述的天然纤维为棉、麻、丝或毛；所述的天然植物提取物种是薄荷提取物、艾草提取物、草珊瑚提取物的一种或几种；所述的植物染料是玫瑰染料、紫罗兰染料、红花染料、紫苏染料中的一种或几种；所述玫瑰染料，来自于河南德宇化工有限公司生产，颜色代码：#E71B64；所述薄荷提取物，由陕西森弗天然制品有限公司生产，水分含量2.5-3%，灰分含量为0.3-0.5%，重金属含量≤3ppm，目数为200-240目，酵母菌和霉菌含量＜20cfu/g；所述的天然植物提取物和植物染料均为市售。2、超临界二氧化碳制备然后将储存在液态二氧化碳储罐中的液态二氧化碳通过管道注入到二氧化碳高压泵中；在高压泵中，将二氧化碳加压至30-32MPa，再经过预热器将其温度加热至90-120℃得到超临界二氧化碳。3、植物染料和天然植物提取物混合料的溶解将步骤2制得的超临界二氧化碳流体从预热器中注入到混合釜中，罐内保持压力30-32MPa，温度90-120℃，与植物染料和天然植物提取物混合料充分接触并将其溶解、分散均匀；4、功能改性过程将功能改性釜进行升温加压，待功能改性釜中的温度达到90-120℃、压力达到30MPa时，将混合釜中的超临界二氧化碳注入到装有待改性的天然纤维的功能改性釜中循环流动，充分混合，功能改性120-180min；5、后处理过程改性结束后，超临界二氧化碳经分离器与植物染料和天然植物提取物进行分离，此时，分离器的温度为80-100℃，压力2-3MPa，气态二氧化碳进入冷凝釜中，植物染料和天然植物提取物则留在分离釜中；冷凝釜的温度为20-25℃（室温），压力4-6MPa，气态二氧化碳转变为液态二氧化碳，然后回流进入到液体二氧化碳储罐中，参与下一次改性工艺，循环使用；打开功能改性釜，将改性后的棉、麻、丝或毛等天然纤维取出；由于采用了上述技术方案，本专利技术达到的技术效果是：1、创新采用超临界二氧化碳技术对天然纤维进行改性，不用水或其他试剂作为溶剂，不会有废水和废物的产生与排放，节省了处理固、液废弃物的巨额成本，具有生态环保和织物品种适应性广等特点，属于环保型的功能改性工艺；2、采用超临界二氧化碳技术对天然纤维进行功能改性结束之后，压力降低，二氧化碳迅速气化，因而不需要对功能改性后的天然纤维进行烘干，既缩短了工艺流程，又节省了后整理的费用；3、采用超临界二氧化碳技术对天然纤维进行功能改性的速度快；4、采用超临界二氧化碳技术进行功能改性后的天然纤维色泽均匀、重现性极佳，不会对天然纤有所损伤；5、二氧化碳本身无毒、无味、不燃，可回收，重复使用；6、植物染料或天然植物提取物可重复利用，改性时无需添加任何分散剂、稳定剂和缓冲剂等助剂，降低了生产成本，减少了污染，具有节能减排等诸多优点，可以在纺织行业大量推广运用。7、制作的面料、成衣、家纺等纺织产品不经过漂白，没有其他化学试剂的残留，更安全。8、本专利技术改性的天然纤维制品具有良好的物理性能；改性后的天然棉纤维的湿断裂强度为2.87-3.5cN/dtex；改性后的天然丝纤维的湿断裂强度为30.2-32.2cN/dtex；改性后的天然毛纤维的湿断裂强度为1.91-2.61cN/dtex；9、本专利技术改性的天然纤维制品具有优秀的抗菌、抑菌性能；改性后的天然棉纤维对大肠杆菌的抑菌率为93-95%；对金黄色葡萄球菌的抑菌率为91-95%；对白色念珠菌的抑菌率为87-89%；改性后的天然丝纤维对大肠杆菌的抑菌率为90-98%，金黄色葡萄球菌的抑菌率为92-96%，对白色念珠菌的抑菌率为87-88%；改性后的天然毛纤维对大肠杆菌的抑菌率为93-97%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为93-95%，对白色念珠菌的抑菌率为87-96%。附图说明图1为本专利技术系统的结构示意图。具体实施方式实施例1一种利用超临界二氧化碳技术改性天然纤维的方法，包括以下步骤：1、天然纤维及植物染料和天然植物提取物的加入在功能改性釜内装入棉天然纤维200公斤，在混合釜内装入2kg玫瑰染料和1kg薄荷提取物；所述的天然植物提取物和植物染料可以在市面上买到；所述玫瑰染料，来自于河南德宇化工有限公司生产，颜色代码：#E71B64；所述薄荷提取物，由陕西森弗天然制品有限公司生产，水分含量2.5-3%，灰分含量为0.3-0.5%，重金属含量≤3ppm，目数为200-240目，酵母菌和霉菌含量＜20cfu/g。2、超临界二氧化碳制备然后将储存在液态二氧化碳储罐中的液态二氧化碳通过管道注入到二氧化碳高压泵中；在高压泵中，将二氧化碳加压至30MPa，再经过预热器将其温度加热至120℃得到超临界二氧化碳；3、植物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品，其特征在于：所述改性的天然纤维制品为棉、麻、丝、毛天然纤维或者是利用所述天然纤维制成的纱线、面料或成衣。

【技术特征摘要】
1.一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品，其特征在于：所述改性的天然纤维制品为棉、麻、丝、毛天然纤维或者是利用所述天然纤维制成的纱线、面料或成衣。2.根据权利要求1所述的一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品，其特征在于：所述改性后的天然棉纤维的湿断裂强度为2.87-3.50cN/dtex；所述改性后的天然丝纤维的湿断裂强度为30.2-32.2cN/dtex；所述改性后的天然毛纤维的湿断裂强度为1.91-2.61cN/dtex。3.根据权利要求1所述的一种利用超临界二氧化碳技术改性的天然纤维制品，其特征在于：所述改性后的天然棉纤维对大肠杆菌的抑菌率为93-95%；对金黄色葡萄球菌的抑菌率为91-95%；对白色念珠菌的抑菌率为87-89%；所述改性后的天然丝纤维对大肠杆菌的抑菌率为90-98%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为92-96%，对白色念珠菌的抑菌率为87-88%；所述改性后的天然毛纤维对大肠杆菌的抑菌率为93-97%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为93-95%，对白色念珠菌的抑菌率为87-96%。4.一种利用超临界二氧化碳技术改性天然纤维制品的方法，其特征在于：所述方法包括天然纤维及植物染料和天然植物提取物的加入步骤；所述天然纤维及植物染料和天然植物提取物的加入步骤包括：在功能改性釜内装入天然纤维；在混合釜内装入染料和天然植物提取物；所述装入天然纤维的量为200-220kg公斤；所述装入染料和天然植物提取物的量分别为0.5-2kg和1-3kg；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，
申请(专利权)人：青岛元顺纺织科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37