基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法及其产品技术

本发明专利技术公开一种基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法及其产品。本发明专利技术方法首先采用SCF流体中微量水将水溶性纤维表面溶胀，再将SCF所溶解或分散其中的抗菌剂以浓度梯度为动力，渗入到水溶性纤维的浅层表面，并在SCF释压时引起水溶性纤维收缩，将处于浅层表面的抗菌剂固着在表面，形成抗菌抗病毒效果。本发明专利技术方法解决了水溶性纤维及制品无法在现有水系抗菌剂中进行抗菌化加工的问题，并可最大化发挥抗菌剂效用，避免抗菌剂在纤维内部闲置并影响可纺性。本发明专利技术方法加工过程无污染、不需要脱水烘干环节。水烘干环节。

【技术实现步骤摘要】
基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法及其产品


[0001]本专利技术属于抗菌产品
，涉及基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法及其产品。

技术介绍

[0002]现有抗菌技术、特别是针对纤维制品的抗菌技术，多以水为媒介工质，将水系抗菌整理剂在染整加工阶段施加到纺织品上，并通过交联剂与纤维固定。这种加工方法不适合于能在水中溶解、或遇水凝胶化的甲壳素、海藻酸盐等纤维制品，而甲壳素、海藻酸盐及其衍生物是制备医用材料、美容材料的常用原料，而医用材料(如辅料)、美容材料(如面膜)往往需要预先赋予其抗菌抗病毒功能。
[0003]尽管还有将抗菌剂施加到纺丝原液中进行共混纺丝的加工方法，但共混纺丝会将抗菌剂在纤维中全面施加，并在加工过程中纤维表面的抗菌剂更容易在纺丝凝固浴中脱落流失，而处于纤维内部的抗菌剂，则因不能与细菌接触，对非溶出型抗菌剂而言，会导致浪费，并恶化纤维的可纺性。
[0004]为此，本专利技术提出采用SCF(超临界流体，Super Critical Fluid)技术在非水介质中处理水溶性纤维，使含有少量水的SCF首先将水溶性纤维表面溶胀，再将SCF所溶解或分散其中的抗菌剂以浓度梯度为动力，渗入到水溶性纤维的浅层表面，并在SCF释压时引起水溶性纤维收缩，将处于浅层表面的抗菌剂固着在表面，形成抗菌抗病毒效果。且在SCF回收完毕后，直接得到干态的抗菌抗病毒水溶性纤维或遇水凝胶化纤维制品。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法。
[0006]本专利技术基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1、将抗菌剂与水加入到储药槽，待加工水溶性纤维置于超临界流体SCF高压罐中；关闭高压罐后抽出空气，将高压罐内SCF储罐中SCF经过储药槽带入抗菌剂和水至罐内；关闭高压罐后抽出空气，将温度从室温以5～8℃/min的速率升温至40～110℃，优选50～60℃，压力以2～3MPa/min的速率升压至10～25MPa，优选12～18MPa，使得整个系统达到平衡态；
[0008]作为优选，所述抗菌剂为金属离子抗菌剂、有机抗菌剂、羟基酸酯低聚物中一种；所述金属离子抗菌剂包括纳米银抗菌剂，纳米铜抗菌剂，纳米锌抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂包括季铵盐类抗菌剂、胍类抗菌剂、卤胺抗菌剂中的至少一种；
[0009]作为优选，所述羟基酸酯低聚物的结构通式如下式(I)：
[0010][0011]其中n为1
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8的自然数；R1为C1
‑
C5的烷基；R2为C2
‑
C8的烷基；m为0
‑
3的自然数；
[0012]作为优选，所述抗菌剂的用量为所述水溶性纤维的1～8wt％，更为优选为1～5wt％；
[0013]作为优选，所述水溶性纤维为甲壳素纤维及其衍生物纤维、海藻纤维、羧甲基纤维素纤维、水溶性聚乙烯醇纤维，其含水量低于15wt％；
[0014]作为优选，所述储药槽中水的用量为所述水溶性纤维的5～15wt％，优选为8～12wt％；且所述储药槽中水与所述水溶性纤维中自带水分的总量≤20wt％；
[0015]步骤S2、在系统平衡态下，将抗菌剂、水和待加工水溶性纤维浸泡在超临界流体中进行周期性动态运动45
‑
60min，利用SCF对水溶性纤维的可溶解性和对水溶性纤维的溶胀作用，使抗菌剂渗入水溶性纤维，并主要留置在水溶性纤维的浅层表面的非晶区中；
[0016]所述周期性动态运动中一个运动周期内为动态和静态相结合，处于动态循环的时间占比为20～80％，更为优选30～50％；运动周期的周期时间为1～3min，优选为1min；
[0017]步骤S3、周期性动态运动结束后，首先以3
‑
5℃/min的速率快速降温至室温，然后压力以0.01～1MPa/min的速率降压，直至达到高压罐内压力与环境压力平衡状态；随着超临界流体高压罐释压，SCF泄出，抗菌剂因水溶性纤维收缩而固着在材料表面，得到干态的亲水性或遇水凝胶化的抗菌材料。
[0018]作为优选，所述超临界流体高压罐的超临界流体介质SCF选用CO2、N2、甲烷、四氟乙烷中的一种或多种混合液；更为优选为CO2。
[0019]作为优选，SCF流体的流速为2～4L/min。
[0020]作为优选，水溶性纤维与SCF的质量体积比为1:5～1:15，单位是kg/L。
[0021]本专利技术的另一个目的是提供一种抗菌水溶性纤维，采用上述方法制备得到。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术方法首先针对水溶性纤维的特点，采用SCF流体中携带的少量水将水溶性纤维表面溶胀，再将SCF所溶解或分散其中的抗菌剂以浓度梯度为动力，渗入到水溶性纤维的浅层表面，并在SCF释压时引起水溶性纤维收缩，将处于浅层表面的抗菌剂固着在表面，形成抗菌抗病毒效果，加工过程没有废水、废气产生，创建一个环保的加工环境。
[0024]本专利技术方法可最大化发挥抗菌剂效用，避免抗菌剂在纤维内部闲置并影响可纺性。
[0025]本专利技术方法加工过程无污染、不需要脱水烘干环节。
具体实施方式
[0026]如前所述，鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，提出了本专利技术的技术方案，其主要是依据至少包括：本专利技术方法首先采用SCF流体中微量水将水溶性纤维表面溶胀，再将SCF所溶解或分散其中的抗菌剂以浓度梯度为动力，渗入到水溶性纤维的浅层表面，并在SCF释压时引起水溶性纤维收缩，将处于浅层表面的抗菌剂固着在表面，形成抗菌抗病毒效果。
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法，包括以下步骤：
[0029]步骤S1、将抗菌剂与水加入到储药槽，待加工水溶性纤维置于超临界流体SCF高压罐中；关闭高压罐后抽出空气，将SCF储罐中的SCF经过储药槽带入抗菌剂和水至罐内；关闭高压罐后抽出空气，将温度从室温以5～8℃/min的速率升温至40～110℃，优选50～60℃，压力以2～3MPa/min的速率升压至10～25MPa，优选12～18MPa，使得整个系统达到平衡态；
[0030]所述抗菌剂为金属离子抗菌剂、有机抗菌剂、羟基酸酯低聚物中一种；所述金属离子抗菌剂包括纳米银抗菌剂，纳米铜抗菌剂，纳米锌抗菌剂中的至少一种；所述有机抗菌剂包括季铵盐类抗菌剂、胍类抗菌剂、卤胺抗菌剂中的至少一种；所述抗菌剂的用量为所述水溶性纤维的1～8wt％，更为优选为1～5wt％；
[0031]所述水溶性纤维为甲壳素纤维及其衍生物纤维，或海藻酸盐与甲壳素纤维及其衍生物的共混纤维，其含水量低于15wt％；
[0032]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SCF技术的水溶性纤维抗菌化加工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1、将抗菌剂与定量的水加入到储药槽，待加工水溶性纤维置于超临界流体SCF高压罐中；关闭高压罐后抽出空气，将SCF储罐中的SCF经过储药槽带入抗菌剂和水至罐内，将温度从室温以5～8℃/min的速率升温至40
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110℃，压力以2～3MPa/min的速率升压至10～25MPa，使得整个系统达到平衡态；所述储药槽中水的用量为所述水溶性纤维的5～15wt％，且所述储药槽中水与所述水溶性纤维中自带水分的总量≤20wt％；步骤S2、在系统平衡态下，将抗菌剂、水和待加工水溶性纤维浸泡在超临界流体中进行周期性动态运动45
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60min，利用SCF对水溶性纤维的可溶解性和对水溶性纤维的溶胀作用，使抗菌剂渗入水溶性纤维，并主要留置在水溶性纤维的浅层表面的非晶区中；所述周期性动态运动中一个运动周期内为动态和静态相结合，处于动态循环的时间占比为20～80％，运动周期的周期时间为1～3min；步骤S3、周期性动态运动结束后，首先以3
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5℃/min的速率降温至室温，然后压力以0.01～1MPa/min的速率降压，直至达到高压罐内压力与环境压力平衡状态；随着超临界流体高压罐释压，SCF泄出，抗菌剂因水溶性纤维收缩而固着在材料表面，得到干态的亲水性或遇水凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：施楣梧，陈学军，周国敏，
申请(专利权)人：浙江英玛特生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：