[发明专利]源自细菌的纳米纤维素纺织物材料

说明书

本公开涉及一种浸油细菌纳米纤维素(BNC)材料，该浸油BNC材料包括：多孔主体，该多孔主体包括限定多个互连孔的三维细菌纳米纤维素纤维网络；以及浸渍在多个孔内的油。本公开另外描述了一种制备浸油BNC材料的方法，该方法包括将细菌发酵以形成细菌纳米纤维素纤维的多孔主体，该多孔主体具有限定多个互连孔的三维网络；机械按压多孔主体；使多孔主体脱水；以及用包含油的浸油流体浸渍多孔主体，以便将油截留在多孔主体的孔中，从而形成浸油BNC材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月11日提交的美国临时申请62/832,311的权益，该临时申请据此全文以引用方式并入。

技术领域

本公开涉及用作织物和纺织物的浸油细菌纳米纤维素材料及其制造方法。

背景技术

皮革产业是产值超过1000亿美元的行业，其通过以机械和化学方式处理动物的生皮和毛皮而制得具有期望的物理特性和处理特性(在与其他纺织物材料相比时)的独特纺织物材料。皮革产业以对皮革产品的需求超过肉类产业的速率发展。对动物肉的需求以大约3％的速率上升，这密切反映了人口的增长率，而对皮革产品的需求却以4％至7％的速率增长。由于这种需求的增加，皮革材料供应商不得不寻找其他牲畜以满足对毛皮材料日益增长的需求。

皮革的鞣制需要消耗大量的水、使工人暴露于化学品，并且导致土壤和水的污染，并且产生大量的有机废物。对于所加工的每吨(约1,000kg)生皮材料，预计产生200kg成品。剩余的材料是目前没有商业价值的有机废物。

虽然合成皮革材料提供了对环境和牲畜影响较小的替代物，但是合成皮革的处理特性、耐久性和美观性较差，这使得其不被接纳。虽然合成皮革提供了优于真实皮革纺织物的一些特性，但是其类似塑料的质感和一成不变的外观给人廉价的感觉，因而不太受时尚行业欢迎，时尚行业偏好动物生皮提供的随机特性和纹理，包括真皮的气味和手感。

人们对合成皮革产业的另一种抱怨是，其加工过程对于环境不是封闭的。虽然皮革鞣制行业对环境产生了严重影响，但是普遍认为皮革产品容易随时间推移而分解并且易于生物降解，而合成皮革产品却不是可生物降解的，并且在其使用寿命结束后许多年，可能会将毒素、二噁英和邻苯二甲酸酯释放到环境中。用于生产合成皮革的许多原料在开采或预加工时也对环境具有负面影响，诸如聚氨酯、溶剂、增塑剂和聚氯乙烯。

此外，合成皮革不但耐久性劣于真皮，而且在与天然材料相比时，其磨损性质也是不合期望的。真皮材料在老化时，随着其形成磨损旧化外观和弱化的纹理，实际上可能变得更为理想。合成皮革在磨损时开始分层和剥离，这是不合需要的美学特征。

目前供皮革产品和人造革产品的消费者使用的选择代表了需要在价值与品质之间进行折中的复杂权衡。市场对于不需要在伦理、环境影响与产品性能之间进行折中的天然材料存在空白。

发明内容

把降低原材料收获中的环境影响，以及生产和降解两者的负面影响，同时维持模仿天然皮革的期望属性的美学品质的材料用于纺织物应用和织物应用将是有益的。

已经证明，各种来源的纤维素是用于多种应用的通用生物材料。由几乎每种类型的植物和所选择数量的微生物(诸如某些酵母和细菌)合成的纤维素是用于包括纸制品、食品、电子器件、药物涂层和绷带在内的各种各样的应用中的全天然、可再生、生物相容性和可降解的聚合物。

由细菌形成的纤维素，即细菌纳米纤维素(BNC)，代表具有高强度、适形能力和处理特性的天然存在的材料。源自细菌的纤维素形成纤维素纳米纤维的多孔三维网络，该三维网络在某些条件下可以模拟天然生皮(例如皮革)的一些物理特性和机械特性，诸如粒面纹理和柔韧性。

因此，本公开涉及一种浸油细菌纳米纤维素(BNC)材料，该浸油BNC材料包括：多孔主体，该多孔主体具有三维细菌纳米纤维素纤维网络，其中纳米纤维素纤维网络限定多个互连孔；以及浸渍在多个孔内的油。