纳米改性植物纤维纺丝制造技术

本发明专利技术属于植物纤维纺丝技术领域，具体涉及一种纳米改性植物纤维纺丝，以纳米改性的植物纤维和聚乳酸为主材，添加增塑剂、抗静电剂、抗菌剂改善性能，经静电纺丝得到。本发明专利技术的纳米改性植物纤维纺丝，柔软亲肤，持粉力强，适于制作美妆刷，更重要的是可自然降解，不会造成环境污染，并且具有抗菌性能，不会引起皮肤敏感。

Spinning of nano modified plant fiber

【技术实现步骤摘要】
纳米改性植物纤维纺丝
本专利技术属于纺丝材料
，具体涉及一种纳米改性植物纤维纺丝。
技术介绍
专业彩妆刷具的刷毛一般分为动物毛与合成毛两种。化妆刷作为化妆的主要用具，使用者特别关心的是化妆刷的清洁性和抗菌性。天然动物毛布有完整的毛鳞片，因此毛质柔软，持粉程度饱和，能使色彩均匀服帖，且不刺激肌肤。但是天然动物毛皮资源有限，且不容易清洁，容易滋生细菌。对于经常化妆的人，尤其是皮肤敏感或者皮肤状态较差的人来说，化妆刷的清洁性和抗菌性显得更加重要。而在使用过程中，化妆刷在某个步骤使用后可能做不到随时清洗和吹干刷毛等操作，即便是化妆刷能及时进行清洗、吹干等操作，那也势必会影响化妆刷尤其是影响刷毛的使用寿命。越来越多的合成纤维替代了天然动物毛，合成纤维刷毛多为PBT聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalatefibre)纺丝制作，具有较好的弹性和耐磨性，但是PBT纺丝使用后无法降解，废弃的毛刷给环境带来不利影响。因此，探索可降解的性能优越的毛材成为一个重要的社会需求。天然纤维素是地球上最丰富的生物质资源，是自然界中分布最广的生物高分子，它存在于各种各样的生物如植物、动物以及一些细菌等中。纤维素材料具备良好的力学强度、透气性、可生物降解等特性。植物纤维素占植物体干重的33.4%~50%，是地球上最丰富的有机物质，尤其是我国幅员辽阔，植物类型繁多，其中有很多纤维丰富的植物，可以作为天然纤维素材料的来源。鉴于此，专利技术一种利用丰富的天然纤维素材料，制作出适于制作刷毛的、具备合适弹性和耐磨性能且能自然降解的纺丝材料对于环境保护具有重要意义。专利
技术实现思路
为了解决现有技术中天然刷毛易滋生细菌且不易清洁，化学合成纤维刷毛不可降解造成环境污染的问题，本专利技术一方面提供一种纳米改性植物纤维纺丝，其由以下质量份的原料制成：其中，所述纳米改性植物纤维素的制备过程为：（1）酶解：将天然植物纤维材料洗涤后烘干，然后用果胶酶、漆酶、半纤维素酶组成的复合酶进行、酶解；（2）溶解：将酶解后的天然植物纤维经灭酶、过滤、滤渣洗涤、烘干，然后加入到NMMO·H2O溶液中，同时加入没食子酸丙酯，在80℃~100℃的条件下反应1h~5h，得到天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液；（3）脱泡：将制得的天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液在温度80℃~95℃、真空度0.1MPa~0.6MPa的条件下脱泡处理1h~10h；（4）改性：将脱泡后的天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液中加入纳米功能材料和分散剂，高速搅拌混合30~120min，得到纳米改性的植物纤维素混合液；（5）干燥：纳米改性的植物纤维素混合液经浓缩干燥处理，得到改性的丝瓜络纤维；所述纳米功能材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米银和纳米三氧化二铝中的至少一种或多种的混合；所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400中的至少一种或多种的混合。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（1）酶解具体过程是在温度45℃~55℃的条件下酶解10h~24h；所述果胶酶：漆酶：半纤维素酶组成的复合酶的添加量为干燥的天然植物纤维材料质量的1%~8%。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（1）酶解中所使用的复合酶，果胶酶：漆酶：半纤维素酶的质量比例为1：（0.5~2）：（0.5~2）。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（2）溶解过程中，首先，将酶解结束后的天然植物纤维在95℃下灭酶10min，然后过滤，滤渣洗涤后，在50℃~60℃温度下烘干，烘干时间2h～5h，烘干后粉碎并过40目～60目筛。在制作纳米改性植物纤维时，所选择的原材料天然植物纤维，包括但不限于，黄麻、芹菜、丝瓜的纤维以及从玉米秆、麦秆等农作物中提取出植物纤维丝。天然纤维容易吸水，且含有容易霉变腐烂的物质，先加入复合酶的处理，去除丝瓜络纤维表面的半纤维素、木质素等胶质，使纤维状条痕清晰可见，纤维素单纤维暴露出来，为进一步的改性提供便利。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（2）溶解天然植物纤维过程中所使用的NMMO·H2O溶液的质量分数为11%~17.5%；按照酶解后的天然植物纤维材料的质量计算NMMO·H2O溶液的加入量，天然植物纤维材料质量与NMMO·H2O溶液混合的料液质量体积比为1:（1~5）。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（2）溶解天然植物纤维过程中所使用没食子酸丙酯的用量为天然植物纤维材料质量的0.05%~0.1%。NMMO即N-甲基吗啉-N-氧化物，是一种脂肪族环状叔胺氧化物，由于分子中的N-O键的强极性，NMMO表现出很强的亲水性，在水中溶解度很大，同时N-O键的键能较高，易断裂，属于强氧化性，这两点特点作用下NMMO可以使得纤维素的聚合度下降，纤维素大分子断裂，部分降解，粘度下降。在溶解过程中还需要加入抗氧化剂，以减少氧化降解，纤维素过度降解会破坏成纤性，因此NMMO和抗氧化剂的用量需要按比例调配。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝制作原料，所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（4）改性中，所述纳米改性剂和分散剂的质量比为1：（0.5~1）；按照酶解后的天然植物纤维材料的质量计算纳米改性剂和分散剂的加入量，天然植物纤维材料：纳米改性剂：分散剂的质量比为20：(0.5~1)：(0.5~1)。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝的制作原料中的所述增塑剂为石蜡、巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡、壬二酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、磷酸酯中的至少一种或多种；所述抗静电剂为十二烷基磺酸钠或二硫代氨基甲酸盐。所述色浆为白炭黑、氧化铁、炭黑中的一种或多种的组合，也可以根据需要采用其他颜色的色浆，色浆的选择不影响刷毛的性质。原料中的增塑剂，选自石蜡、巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡的作用是提高纤维丝的耐候性，使纺丝后的毛材柔软，富有弹性且，亲肤感更好。增塑剂的增塑作用是由于增塑剂分子插入到高分子聚合物的分子链之间，使聚合物分子链间的引力减弱，即削弱分子链间的聚集作用，而增加分子链的移动性、柔软性，使塑性增加。用量过多，成纤性不好，用量过少，加工困难，因此一般用量为主材料纳米改性的植物纤维素的0.5%~1.5%。原料中的抗静电剂，选自十二烷基磺酸钠或二硫代氨基甲酸盐，阴离子型抗静电剂，可以减少纤维丝摩擦产生的正电荷，减少丝毛之间的吸附。进一步地，本专利技术所述的纳米改性植物纤维纺丝的制作原料中的所述抗菌剂为石墨烯或石墨烯/纳米银的混合物。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯可破坏细菌的细胞膜，导致细胞内的物质外流从而达到杀死细菌的目的，也能够通过阻遏细菌生长达到抑菌作用。由于石墨烯是碳元素组成，不具有毒性，且能够达到长效抑菌和抗菌作用，并且对作用条件无挑剔无限制，将其应用于抗菌毛材具有很大的前景。石墨烯为粉末状，石墨烯为单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米改性植物纤维纺丝，其特征在于，由以下质量份的原料制成：

【技术特征摘要】
1.纳米改性植物纤维纺丝，其特征在于，由以下质量份的原料制成：纳米改性的植物纤维素100份聚乳酸10份~20份增塑剂0.5份～1.5份色浆0.5份～1.5份抗静电剂0.2份～0.8份抗菌剂0.2份～0.8份其中，所述纳米改性植物纤维素的制备过程为：（1）酶解：将天然植物纤维材料洗涤后烘干，然后用果胶酶、漆酶、半纤维素酶组成的复合酶进行酶解；（2）溶解：将酶解后的天然植物纤维经灭酶、过滤、滤渣洗涤、烘干，然后加入到NMMO·H2O溶液中，同时加入没食子酸丙酯，在80℃~100℃的条件下反应1h~5h，得到天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液；（3）脱泡：将制得的天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液在温度80℃~95℃、真空度0.1MPa~0.6MPa的条件下脱泡处理1h~10h；（4）改性：将脱泡后的天然植物纤维素/NMMO·H2O溶液中加入纳米功能材料和分散剂，高速搅拌混合30~120min，得到纳米改性的植物纤维素混合液；（5）干燥：纳米改性的植物纤维素混合液经浓缩、干燥处理，得到改性的丝瓜络纤维；所述纳米功能材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米银和纳米三氧化二铝中的至少一种或多种的混合；所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚乙二醇200或聚乙二醇400中的至少一种或多种的混合。2.根据权利要求1所述的纳米改性植物纤维纺丝，其特征在于：所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（1）酶解具体过程是在温度45℃~55℃的条件下酶解10h~24h；所述果胶酶：漆酶：半纤维素酶组成的复合酶的添加量为干燥的天然植物纤维材料质量的1%~8%。3.根据权利要求2所述纳米改性植物纤维纺丝，其特征在于：所述纳米改性植物纤维素的制备过程中，步骤（1）酶解中所使用的复合酶，果胶酶：漆酶：半纤维素酶的质量比例为1：（0.5~2）：（0.5~2）。4.根据权利要求3所述纳米改性植物纤维纺丝，其特征在于：所述纳米改性植物纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，姜国伟，陈平，彭丽萍，
申请(专利权)人：东莞市亿源化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44