一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，包括以下步驟：將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等離子體裝置處理后得到預(yù)處理的棉織物；將廢棄的棉纖維作為原料，經(jīng)溶解、酶解后形成再生纖維素，將再生纖維素置于木醋桿菌中并通入氧氣，發(fā)酵，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到纖維素晶須溶液；將纖維素晶須置于噴霧裝置中，對預(yù)處理的棉織物進(jìn)行噴霧處理，加熱烘干，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。本發(fā)明制備工藝簡單，可調(diào)控性能好，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，紡織面料的品種和功能性也在不斷翻新。棉纖維是天 然纖維中使用較為廣泛的一種纖維，棉纖維中的纖維素也是自然界中原料廣可再生的天然 高分子，為了擴(kuò)大棉纖維的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，人們對棉纖維和纖維素的應(yīng)用也進(jìn)行了廣泛的研究。
[0003] 中國專利CN 103820992B公開的一種銀質(zhì)金色再生纖維素纖維/再生纖維素纖維 織物的制備方法，將再生纖維素纖維/再生纖維素織物為原料，利用催化納米化學(xué)鍍技術(shù)將 可溶性銀鹽在路易斯酸的催化作用下得到金黃色再生纖維素纖維/再生纖維素纖維織物。 中國專利CN 102031611A公開的再生纖維素纖維與棉混紡色紡紗的生產(chǎn)方法，將有色的再 生纖維素纖維與棉纖維混紡形成色紡紗，解決棉纖維染色所帶來的問題，降低生產(chǎn)成本。由 上述現(xiàn)有技術(shù)可知，目前將纖維素與棉纖維作為原來制備的產(chǎn)品，多是將纖維素制備形成 再生纖維素纖維再與棉纖維進(jìn)行織造形成織物，該織物與原棉纖維織物相比差距不大，經(jīng) 濟(jì)效益不明顯。
[0004] 納米纖維素屬于一種新型的納米材料，它與再生纖維素纖維、纖維素粉體及其為 晶纖維素相比，具有高純度、高聚合度、高結(jié)晶度、高強(qiáng)度、超精細(xì)結(jié)構(gòu)等優(yōu)良特性。納米纖 維素的形態(tài)又分為納米纖維素晶須、納米纖維素復(fù)合物和納米纖維素纖維，其中納米纖維 素晶須可有強(qiáng)酸水解植物、細(xì)菌、動物纖維素和微晶纖維素制備而成。本發(fā)明選用納米纖維 素晶須對棉纖維進(jìn)行改性，在保證棉纖維原有的組分和性能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化棉纖維的性能， 賦予其功能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物及其制 備方法，將經(jīng)低溫等離子技術(shù)處理的棉纖維表面用細(xì)菌纖維素處理，得到具有疏水性能的 棉織物。該制備方法簡單，制備的棉織物疏水性能好，且不改變棉織物原有的特性。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物，所述基于細(xì)菌納米纖維素改性的疏水棉 織物包括棉織物基底和處理層，所述處理層由納米纖維素晶須構(gòu)成，所述納米纖維素晶須 為細(xì)菌納米纖維素。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述棉織物基底經(jīng)低溫等離子體處理。
[0009] 本發(fā)明還提供一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟：
[0010] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等離子體裝置中，經(jīng) 等離子體處理后得到預(yù)處理的棉織物；
[0011] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，經(jīng)溶解、酶解后形成再生纖維素，將再生纖維素置 于木醋桿菌中并通入氧氣，發(fā)酵1-3天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到纖維素晶須溶 液；
[0012] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，加熱烘干，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)3-5次，得到基于細(xì)菌納米纖維 素改性的棉織物。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，蒸餾水超聲清洗的次數(shù)為3次，超聲的 時(shí)間為15min。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（1)中，等離子體處理的功率為200-300W，氣 體氛圍為空氣，處理時(shí)間為5-10min。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，纖維素晶須溶液的濃度為8.5-10g/L。
[0016] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，纖維素晶須溶液中晶須的長度為25-45nm〇
[0017] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（3)中，加熱烘干的溫度為70-90°C，時(shí)間為 10-30min〇
[0018] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為〇. 5-lmm。
[0019] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的 接觸角為116-134°。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0021] (1)本發(fā)明制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的疏水棉織物的表面含有一層細(xì)菌纖 維素層，該細(xì)菌纖維素與棉纖維中的纖維素相比化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)相同，但是結(jié)晶度和 聚合度更高，可以在棉織物的表面形成超精細(xì)的微納米級階層結(jié)構(gòu)。棉織物表面的納米纖 維素晶須組成孔洞結(jié)構(gòu)，且表面凹凸不平，該孔洞結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)小于水滴的尺度，使水滴無法完全 進(jìn)入微納米級微層結(jié)構(gòu)中，因此具有良好的疏水性能。
[0022] (2)本發(fā)明制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物經(jīng)低溫等離子體處理后，棉 織物表面含有大量的活性基團(tuán)，有利于與細(xì)菌纖維素之間形成化學(xué)鍵和氫鍵，使細(xì)菌纖維 素牢固的附著于棉織物的表面，提高改性棉織物的使用率。
[0023] (3)本發(fā)明制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的整體材料都有纖維素構(gòu) 成，不改變棉織物原有的特性，而且細(xì)菌纖維素具有較好的生物相容性和生物可降解性，且 兩者結(jié)合不采用化學(xué)黏合劑或者交聯(lián)劑，綠色環(huán)保。
[0024] (4)發(fā)明制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備工藝簡單，可調(diào)控性能 好，可精確控制細(xì)菌纖維素的大小和棉織物表面細(xì)菌纖維素的厚度，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0026] 實(shí)施例1:
[0027] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和200W功率下等離子體處理5min后得到預(yù)處理的棉織物。
[0028] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30°C下靜置發(fā)酵1天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到8.5g/Ld纖維素晶須溶液，其中 纖維素晶須的長度為25nm〇
[0029] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在70 °C下加熱烘干lOmin，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)3次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為0.5mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0030] 實(shí)施例2:
[0031] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和300W功率下等離子體處理lOmin后得到預(yù)處理的棉織物。 [0032] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30°C下靜置3天，滅活，離心、，超聲，蒸餾水水洗，得到10g/Ld纖維素晶須溶液，其中纖維 素晶須的長度為45nm〇
[0033] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在90 °C下加熱烘干30min，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)5次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為1mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0034] 實(shí)施例3:
[0035] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和250W功率下等離子體處理8min后得到預(yù)處理的棉織物。
[0036] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30°C下靜置2天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到9.2g/Ld纖維素晶須溶液，其中纖維 素晶須的長度為30nm〇
[0037] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在80 °C下加熱烘干20min，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)5次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為0.7mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0038] 實(shí)施例4:
[0039] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和300W功率下等離子體處理5min后得到預(yù)處理的棉織物。
[0040] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30 °C下靜置3天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到9.6g/Ld纖維素晶須溶液，其中纖維 素晶須的長度為30nm〇
[0041] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在85 °C下加熱烘干30min，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)3次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為0.8mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0042] 實(shí)施例5:
[0043] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和200W功率下等離子體處理lOmin后得到預(yù)處理的棉織物。 [0044] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30°C下靜置2.5天，滅活，離心、，超聲，蒸餾水水洗，得到8.9g/Ld纖維素晶須溶液，其中纖 維素晶須的長度為27nm〇
[0045] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在75 °C下加熱烘干25min，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)4次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為0.6mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0046] 實(shí)施例6:
[0047] (1)將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗15min，重復(fù)3次，去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等 離子體裝置中，在空氣氛圍和270W功率下等離子體處理8min后得到預(yù)處理的棉織物。
[0048] (2)將廢棄的棉纖維作為原料，置于強(qiáng)酸溶液中充分溶解，去除強(qiáng)酸后再置于纖維 素酶溶液中酶解，形成再生纖維素，將再生纖維素置于含木醋桿菌的培養(yǎng)基中，并通入氧 氣，30 °C下靜置1天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到8.6g/Ld纖維素晶須溶液，其中纖維 素晶須的長度為25-45nm〇
[0049] (3)將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉 織物進(jìn)行噴霧處理，在70 °C下加熱烘干30min，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)4次至棉織物表 面納米纖維素膜的厚度為0.8mm，得到基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物。
[0050] 經(jīng)檢測，實(shí)施例1-6制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物與未處理的棉織物 的機(jī)械強(qiáng)度、疏水性、透氣性的結(jié)果如下所示：
[0051]
[0052]由上表可見，本發(fā)明制備的基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的機(jī)械強(qiáng)度和透氣 性略高于未處理的棉織物，且疏水性大大提高，服用性好。
[0053]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物，其特征在于:所述基于細(xì)菌納米纖維素改 性的棉織物包括棉織物基底和處理層，所述處理層由納米纖維素晶須構(gòu)成，所述納米纖維 素晶須為細(xì)菌納米纖維素。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物，其特征在于:所述棉 織物基底經(jīng)低溫等離子體處理。3. -種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將棉織物經(jīng)蒸餾水超聲清洗去除表面的雜質(zhì)后，置于低溫等離子體裝置中，經(jīng)等離 子體處理后得到預(yù)處理的棉織物； (2) 將廢棄的棉纖維作為原料，經(jīng)溶解、酶解后形成再生纖維素，將再生纖維素置于木 醋桿菌中并通入氧氣，發(fā)酵1-3天，滅活，離心，超聲，蒸餾水水洗，得到纖維素晶須溶液； (3) 將步驟(2)制備的纖維素晶須置于噴霧裝置中，對步驟（1)制備的預(yù)處理的棉織物 進(jìn)行噴霧處理，加熱烘干，再噴霧處理再加熱烘干，反復(fù)3-5次，得到基于細(xì)菌納米纖維素改 性的棉織物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(1)中，蒸餾水超聲清洗的次數(shù)為3次，超聲的時(shí)間為15min。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于：所述步驟（1)中，等離子體處理的功率為200-300W，氣體氛圍為空氣，處理時(shí)間為5-IOmin 06. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(2)中，纖維素晶須溶液的濃度為8.5-10g/L。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(2)中，纖維素晶須溶液中晶須的長度為25-45nm。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，加熱烘干的溫度為70-90°C，時(shí)間為10_30min。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物表面納米纖維素膜的厚度為0.5-Imm 010. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)中，基于細(xì)菌納米纖維素改性的棉織物的接觸角為116-134°。
【文檔編號】D06M101/06GK105951420SQ201610445535
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營管理有限公司