[发明专利]一种静电纺纳米纤维/棉抗菌包芯纱的批量化制备方法

说明书

本发明涉及一种静电纺纳米纤维/棉抗菌包芯纱的批量化制备方法，包括：纺丝液的制备，纳米纤维包覆丝的制备，棉纺粗纱的制备，静电纺纳米纤维/棉抗菌包芯纱的制备。本发明简单，可批量化生产，并且构建的长丝、纳米纤维、棉短纤多层包芯复合结构，有利于改善纳米纤维在加工和使用过程中的磨损和破坏，显著提高了纱线抗菌的耐久性，有效地解决抗菌纺织品耐久性差的技术难题。

技术领域

本发明属于纺织加工领域，特别涉及一种静电纺纳米纤维/棉抗菌包芯纱的批量化制备方法。

背景技术

织品的功能化一直是提高纺织品产品档次和附加值、拓展纺织产品应用领域的研究热点之一。而抗菌纺织品可以在保证使用对人体无毒副作用的抗菌剂条件下，抑制细菌的生长，显著降低人类因细菌而引起的身体患病风险，因而备受消费者的青睐。

目前市面上已存在大量的抗菌纺织品，而这些抗菌纺织品大多采用纺织品后处理法制得。其中包括(1)对成衣表面进行抗菌涂层处理，这种方法虽然工业化生产效率高，且抗菌织物的抗菌性能优异，但是由于抗菌剂与纤维或织物间的结合方式为物理作用，因此，抗菌剂易脱落，抗菌织物的耐洗性较差；另外抗菌剂的涂层严重地影响了包括织物透气性在内的各项服用性能；(2)在纤维或纱线表面接枝抗菌剂，这种方法虽然可以赋予织物较好的抗菌性，但生产效率低，且制备过程繁琐，可控度较差。由此可见，真正意义上满足消费者需求和纺织加工双重要求的抗菌纺织品仍有待进一步的研究和开发。

静电纺作为一种能够连续批量制备微纳米纤维的新兴技术，已成为目前制备纳米纤维最广泛的应用方法。通过静电纺丝制备的纳米纤维直径通常在几十到几百纳米之间，具有显著的纳米效应，由于其比表面积高、表面能高、长径比大等诸多优点，被广泛用于过滤、生物组织工程、抗菌、药物缓释、传感检测、能源等研究领域。

将静电纺丝技术与传统纺织技术相结合，不仅有利于实现静电纺丝技术的产业化应用，而且还能在基本不改变纺织品服用性能的基础上赋予传统纺织品新的功能性，提升纺织品附加值和产品档次，该方向已成为纺纱与静电纺丝交叉领域的研究热点。目前已有部分研究人员对此作了相关的研究和报道，中国知识产权局2012年11月01日公开的发明专利“纳米纤维与长丝复合纱线的纺纱装置及纺纱方法”，专利申请号为ZL201210433332.X，该申请专利公案提出了一种将纳米纤维与长丝复合的纺纱装置和方法，通过静电纺丝技术在两根长丝上分别沉积纳米纤维，然后再对两根长丝集聚加捻，得到兼具纳米效应和强度的纳米纤维复合长丝纱，一定程度上解决了纳米纤维在实际应用中的低强力问题。但如果直接应用于织造成布，由于大部分纳米纤维暴露在纱体外表面，因此，长丝表面的纳米纤维极易在加工和最终使用过程中被刮掉，丧失原有的纳米效应。基于此，中国知识产权局2013年11月20日公开的发明专利“一种纳米纤维混纺复合纱线的制备方法”，专利申请号为ZL201310586642.X，该申请专利公布了一种静电纺纳米纤维/棉混纺纱的制备方法，该方法通过在棉纺梳理部分进行技术改造，利用TAYLOR锥多喷头静电纺丝机进行静电纺丝，并让纺丝过程中产生的纳米纤维直接沉积到梳棉网上，与棉网复合并集聚成条，再经多次并条、粗纱、细纱等工序制备纳米纤维/棉混纺纱线，可实现纱线的功能化，具有较好的生产实践指导意义。但该方法中纳米纤维在混纺纱中的分布量低以及均匀分布性差等仍是阻碍其产业化生产的巨大难题。中国知识产权局2017年1月18日公开的发明专利“纳米静电纺丝与短纤维环锭纺纱一体化成纱的方法”，专利申请号为CN201610847286.6，该申请专利公案通过在环锭纺纱机的导纱钩与前罗拉钳口间设置单针头静电纺丝装置纺丝，使纳米纤维网与须条汇聚加捻，旨在制备纳微纤维包缠短纤纱。但该方法制备的包缠纱外层为纳米纤维，同样存在着在后续加工和使用过程中纳米纤维脱落的致命问题，并且制备过程中由于沉积区附近基本为金属部件，干扰纺丝过程，使得纳米纤维沉积极为紊乱，当纺丝时间较长时，纤维沉积成膜，甚至有可能影响正常的短纤纺纱过程。中国知识产权局2017年1月18日公开的发明专利“一种纳微尺度增强纤维成纱的长丝环锭复合纺纱方法”，专利申请号为CN201610837502.9，该申请专利公案在环锭细纱机的基础上引入长丝喂入装置，并通过静电纺丝法在长丝表面沉积纳米纤维，然后表面包覆有纳米纤维的长丝嵌入前罗拉钳口，与短纤一起加捻成纱。该方法理论上可制备纳米纤维/长丝/短纤复合纱，但纳米纤维沉积到长丝表面的过程不可控，并且在其他金属器件的干扰下，纺丝过程极不稳定，严重制约着最终纱线甚至纺织品的使用性能。