一种含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维及其制备方法与流程

本发明涉及锦纶纤维领域，尤其是涉及一种含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维及其制备方法。

背景技术：

1、锦纶纤维又称聚酰胺纤维，是世界上出现的第一种合成纤维，锦纶纤维用途广泛，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料，是重要的工程塑料。

2、锦纶纤维具有较好的耐磨性和强度性能，但是耐热性和耐光性差，保持性也不佳，而且还存在抗静电性能差的缺点。

3、咖啡属茜草科多年生常绿灌木或小乔木，主要含有糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质以及有机酸等成分；研究发现，咖啡能抗菌，与治疗糖尿病、心血管疾病、高血压、癌症和降低死亡率等疾病均有关。

4、现有技术通常是在锦纶纤维的制备过程中，将咖啡提取物负载到多孔材料的孔洞中，以提高纤维的抑菌性能；但是研究人员发现，咖啡的有效成分与锦纶纤维的相容性较差，在多次洗涤之后容易洗脱；

5、研究人员还发现现有技术制备的含咖啡提取物的锦纶纤维，其耐热性和耐光性仍然较差，并且抗静电性能差的缺陷也并未能克服。

6、因此，现有技术制备的含有咖啡活性成分的大生物锦纶纤维，存在以下问题：

7、1.固载效果不理想，在多次洗涤之后容易洗脱，不能达到使用要求；

8、2.制得的纤维的耐热性、耐光性差，抗静电性能不佳。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维及其制备方法，固载效果好，在多次洗涤之后，不易洗脱，并且还具备优异的耐热性、耐光性和抗静电性能。

2、为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、1.制备负载剂

4、（1）制备预混物

5、所述负载剂的制备方法为，先将膨润土和纳米二氧化硅进行微波处理，微波功率为1600-1800mhz，微波时间为58-62s，然后置进行液氮球磨处理，控制液氮球磨机的温度为-160～-156℃，控制球料比为6-10:1，转速为160-200rpm，球磨时间为13-17min，制得预混物；

6、所述膨润土与纳米二氧化硅的质量比为1:0.5-2；

7、所述膨润土为钠基膨润土与钙基膨润土的混合物，所述钠基膨润土与钙基膨润土的质量比为1:0.5-2；

8、（2）混料

9、将预混物与改性麦饭石混合均匀后进行高频电磁震荡处理，震荡频率为10-14mhz，震荡处理的时间为6-8min，震荡处理的最大电流密度为12-16a/cm2，完成混料步骤制得负载剂；

10、所述改性麦饭石与预混物的质量比为1.8-2.2:1；

11、所述改性麦饭石的制备方法包括一次改性、二次改性、三次改性；

12、a.一次改性

13、将麦饭石粉置于马弗炉中煅烧，煅烧时间为1.8-2.2h，煅烧温度为280-320℃，煅烧完成后立即置于1.4-1.8℃环境中静置28-32min，自然恢复至室温，完成一次改性步骤；

14、所述麦饭石粉过800目筛；

15、b.二次改性

16、将一次改性后的麦饭石粉置于8-12倍体积的盐酸溶液中浸泡3.3-3.7h，洗涤干燥之后加入氧化铝，然后在280-320℃下煅烧0.8-1.2h，以1.5-2.5℃/min的速率升温至355-365℃煅烧1.4-1.6h，自然冷却至室温，完成二次改性步骤；

17、所述盐酸溶液的质量浓度为23-28%；

18、所述一次改性后的麦饭石粉与氧化铝的质量比为2.4-2.6:1；

19、c.三次改性

20、向二次改性后的麦饭石粉中加入季戊四醇、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇搅拌3.8-4.2h，搅拌转速为670-720rpm，搅拌温度为78-83℃，最后干燥，完成三次改性步骤，制得改性麦饭石粉；

21、所述二次改性后的麦饭石粉、季戊四醇、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇的质量比为100:1.4-1.6:1.2-1.5:1.8-2.2。

22、2.咖啡提取物溶解

23、将咖啡提取物与18-22倍体积的去离子水混合，控制搅拌转速为1100-1250rpm，搅拌时间为18-22min，制得咖啡提取物溶液；

24、所述咖啡提取物，过800目筛，绿原酸含量为61.5-62.4%，咖啡因含量为3.3-3.5%。

25、3.制备功能剂

26、将负载剂与咖啡提取物溶液进行混合，加热至58-62℃，控制搅拌转速为970-1030rpm，搅拌时间为24-28min，制得功能剂；

27、所述负载剂与咖啡提取物溶液的质量比为1:6-8。

28、4.制备功能性母粒

29、将锦纶切片、功能剂、硬脂酸锌、硬脂酸镁、丁基羟基茴香醚混合，加入到双螺杆挤出机中，控制熔融温度为256-260℃，熔融共混40-44min，螺杆转速为236-240rpm，挤出造粒，制得功能性母粒；

30、所述锦纶切片、功能剂、硬脂酸锌、硬脂酸镁、丁基羟基茴香醚的质量比为100:4.3-4.6:2.9-3.1:2.8-3.2：4.8-5.1。

31、5.制备改性功能性母粒

32、将功能性母粒置于4-6倍体积的浸渍液中，以1.4-1.6℃/min的速率升温至96-100℃，浸渍6-10min，然后以0.4-0.6℃/min的速率降温至68-72℃，浸渍23-27min，再置于真空均质机中进行均质处理，真空均质结束后，过滤，洗涤，干燥制得改性功能性母粒；

33、所述均质处理，均质时间为4-6min，均质真空度为17-22kpa，转速为1740-1860rpm，均质次数为3次；

34、所述浸渍液的组成为，植酸、海藻多糖、氯化钠、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠和去离子水；

35、所述植酸、海藻多糖、氯化钠、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐和去离子水的质量比为0.8-1.1:1.2-1.4:2-2.2:8-12:3-5:0.6-0.8:57-62。

36、6.纺丝

37、将改性功能性母粒进行纺丝，纺丝温度为248-252℃，纺丝速度为1770-1830m/min，制得含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

39、1.本发明制得的含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率为93.9-94.8%，对于白色念珠菌的抑菌率为93.4-93.7%；经标准洗涤50次后，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率为88.2-89.6%，对于白色念珠菌的抑菌率为86.9-88.4%；

40、2.本发明制得的含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维，断裂强度为12.2-12.8cn/dtex，断裂伸长率为38.8-40.7%；在温度为60℃，湿度为75%下静置7d，断裂强度为11.8-12.5cn/dtex，断裂伸长率为37.4-39.9%；紫外辐照强度为600w/m2，辐照时间6h后，断裂强度为10.9-11.7cn/dtex，断裂伸长率为31.8-35.8%；

41、3.本发明制得的含咖啡活性成分的大生物锦纶纤维，抗静电性能优异，表面电阻率为2.5-2.8×107。