一种快速升温、抗菌的远红外面料及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织产品制造技术领域，具体涉及一种快速升温、抗菌的远红外面料及其制备方法。

背景技术

远红外面料由于具有良好的保健功效，越来越多的应用到纺织品中，20世纪80年代中期，日本率先研制出并向市场推出远红外织物。目前，远红外纤维与磁疗等手段的结合，正促成复合型保健织物的诞生，远红外织物的市场规模越来越大。远红外面料主要通过远红外纤维制成，远红外纤维就是具有远红外辐射功能的一类功能性纤维，这种特殊的纤维可以促进血液循环，提高机体的活性。远红外纤维实现远红外功效主要是通过加入含有远红外功能的物质，例如远红外陶瓷粉、石墨烯等，其加入工艺对远红外粉末的粘结牢固度影响较大，从而影响远红外织物的远红外水洗稳定性。

抗菌面料是一种特殊功能性面料，是经过抗菌整理或含有抗菌纤维，能够抑制织物上的细菌、真菌的生长、繁殖或使其失去活性的一类面料。合格的抗菌面料在抗菌的同时应确保对人体健康无任何毒副作用，不应对人体皮肤正常菌群产生影响。气凝胶纤维是一种新型的功能性纤维，具有良好的保暖性、吸湿性、透气性等特点。所谓气凝胶纤维，顾名思义就是指用气凝胶制作而成的纺织服装用纤维材料。气凝胶纤维能够将气凝胶的轻量化和介孔特性与纤维的柔韧和细长特性相结合，在智能织物、柔性电子和透明光学等领域颇受关注。

本发明旨在研究一种快速升温、抗菌的远红外面料，并且水洗稳定性好，延长面料远红外和抗菌功效的使用寿命。

发明内容

基于此，本申请的一个目的是提供一种快速升温、抗菌的远红外面料，通过面料的组合设计获得快速升温的效果，同时通过在纤维中加入活性物质，获得保暖抗菌效果好的面料，且活性物质结合牢固。

本发明的另一目的是提供所述快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法以及用该快速升温、抗菌的远红外面料制备的服装用品。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种快速升温、抗菌的远红外面料，

所述远红外面料包括如下组分：氧化锌、氧化亚铜，黑曜石，石墨烯和纤维；

所述远红外面料的制备包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒，制得功能母粒；

S2. 远红外纤维制备：按重量份计将80-100份的涤纶母粒，30-50份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.1-0.5份的改性抗菌颗粒，20-30份的功能母粒混合均匀后熔融挤出造粒，然后将造粒得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维，混合加捻，然后再热定型；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。

优选地，所述改性抗菌颗粒包括改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，所述改性抗菌颗粒采用含有羟基的小分子多聚体对纳米粉体进行表面改性，加热温度为80-120℃。

优选地，所述含有羟基的小分子多聚体包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚戊二醇中任一种，分子量为500-1500，所述含有羟基的小分子多聚体在改性过程中的添加量为占所述纳米粉体重量的1～5％。

优选地，所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

优选地，S1中，所述浆液的固含量为20-40wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1-2：2-3。

优选地，S2. 远红外纤维制备：按重量份计将90份的涤纶母粒，35份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4份的改性抗菌颗粒，25份的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维。

优选地，S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2-4：0.5-1，混合加捻，然后在70-90℃热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。

优选地，所述功能母粒中，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为20-50：15-30：100。

优选地，所述快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为20-40wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1-2：2-3，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为20-50：15-30：100；

S2. 远红外纤维制备：按重量份计将90份的涤纶母粒，35份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4份的改性抗菌颗粒，25份的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2-4：0.5-1，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明面料包括两层，一层是远红外抗菌面料，一层是气凝胶纤维面料。远红外抗菌面料通过远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维混合加捻织造形成，具备稳定的远红外抗菌功效，气凝胶纤维面料具备保暖、吸湿透气功效。因此本发明的面料尤其适用于保暖服装的制备，且快速升温的效果较好。

(2)在本发明远红外面料中，加入了功能母粒和抗菌颗粒，具有抗菌和远红外的功效。其中功能母粒的制备利用特殊的分散体系将功能物质形成均匀分散的浆液，再与树脂混合进行造粒。再将功能母粒与涤纶母粒和锦纶母粒一起熔融造粒，再熔融纺丝。通过这种功能物质的添加工艺，可以显著提高功能成分与纤维的结合牢固度，使纤维的功效寿命延长。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供了一种快速升温、抗菌的远红外面料，

所述远红外面料包括如下组分：氧化锌、氧化亚铜，黑曜石，石墨烯和纤维；

所述远红外面料的制备包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒，制得功能母粒；

S2. 远红外纤维制备：按重量份计将80-100份的涤纶母粒，30-50份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.1-0.5份的改性抗菌颗粒，20-30份的功能母粒混合均匀后熔融挤出造粒，然后将造粒得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维，混合加捻，然后再热定型；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。

在本发明远红外面料中，加入了功能母粒和抗菌颗粒，具有抗菌和远红外的功效。其中功能母粒的制备利用特殊的分散体系将功能物质形成均匀分散的浆液，再与树脂混合进行造粒。再将功能母粒与涤纶母粒和锦纶母粒一起熔融造粒，再熔融纺丝。通过这种添加工艺，可以显著提高功能成分与纤维的结合牢固度，使纤维的功效寿命延长。

本发明面料包括两层，一层是远红外抗菌面料，一层是气凝胶纤维面料。远红外抗菌面料通过远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维混合加捻织造形成，具备稳定的远红外抗菌功效，气凝胶纤维面料具备保暖、吸湿透气功效。因此本发明的面料适用于保暖服装的制备。

在本发明中，优选地，所述改性抗菌颗粒包括改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，所述改性抗菌颗粒采用含有羟基的小分子多聚体对纳米粉体进行表面改性，加热温度为80-120℃。纳米级氧化锌和纳米级氧化亚铜具备良好的抗菌效果，但是单独加入到纤维里面，由于与纤维没有作用力，长久使用会脱落。本发明对其进行改性，使其表面含有羟基，羟基与纤维表面具有一定的物理化学作用力，提高了抗菌颗粒在纤维表面的黏附效果，长久使用也不容易脱落。

在本发明中，优选地，所述含有羟基的小分子多聚体包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚戊二醇中任一种，分子量为500-1500，所述含有羟基的小分子多聚体在改性过程中的添加量为占所述纳米粉体重量的1～5％。在对抗菌颗粒进行改性的过程中，发明人挑选了多种多元醇并通过实验调整优化，获得了改性效果较好的聚乙二醇、聚丙二醇、聚戊二醇，分子量控制在500-1500。

在本发明中，优选地，所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。气凝胶纤维的制备，溶胶-凝胶湿法纺丝可以较好的控制纤维的成型和纤维孔隙的调整，超临界干燥是制备气凝胶常用的干燥方法，提高孔隙率。

在本发明中，优选地，S1中，所述浆液的固含量为20-40wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1-2：2-3。上述分散体系中各组分丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的用量比，是发明人经过大量研究和实验调整获得，丙二醇作为主要溶剂，水玻璃具有增稠效果，十二烷基硫酸钠具有分散均匀效果。

在本发明中，优选地，S2. 远红外纤维制备：按重量份计将90份的涤纶母粒，35份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4份的改性抗菌颗粒，25份的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维。远红外纤维中采用了涤纶、锦纶，并加入了改性抗菌颗粒和功能母粒，熔融造粒后再熔融纺丝，双重工艺确保了抗菌和其他功效成分的分散均匀性以及确保纺丝的成型性更好。

在本发明中，优选地，S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2-4：0.5-1，混合加捻，然后在70-90℃热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。多种纤维加捻织造，可以获得较好的复合效果，本发明进一步优化了加捻后的热定型参数。织造工艺可采用本领域的常规工艺，本发明对此不做要求。两层面料的复合工艺采用本领域常规工艺即可。

在本发明中，优选地，所述功能母粒中，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为20-50：15-30：100。黑曜石、石墨烯、聚酯树脂的重量比影响功能母粒中三种物质的分散效果，同时也与分散体系组分选择及组分用量有关，因此是一个整体的优化方案。

在本发明中，优选地，所述快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为20-40wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1-2：2-3，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为20-50：15-30：100；

S2. 远红外纤维制备：按重量份计将90份的涤纶母粒，35份的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4份的改性抗菌颗粒，25份的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2-4：0.5-1，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。

上述制备工艺，对工艺参数进行了进一步的细化优化，从各种纤维的组合选择以及功效物质如何制备和添加，给出了较为详细的技术方案，获得了具有长久抗菌和远红外保暖功效的面料。

以下通过多个实施例来举例说明。下述实施例中所用的原料均为市售。

实施例1：

一种快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为30wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1：2，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为20：15：100。

S2. 远红外纤维制备：将90Kg的涤纶母粒，35Kg的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4Kg的改性抗菌颗粒，25Kg的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；所述改性抗菌颗粒为改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，采用分子量为500-1500的聚乙二醇对纳米氧化锌和纳米氧化亚铜进行表面改性，改性加热温度为80℃，聚乙二醇的添加量为所述纳米粉体重量的2％。

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2：0.5，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

实施例2：

一种快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为25wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：2：3，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为50：30：100。

S2. 远红外纤维制备：将80Kg的涤纶母粒，30Kg的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.2Kg的改性抗菌颗粒，20Kg的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；所述改性抗菌颗粒为改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，采用分子量为500-1500的聚丙二醇对纳米氧化锌和纳米氧化亚铜进行表面改性，改性加热温度为120℃，聚丙二醇添加量为所述纳米粉体重量的5％。

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：4：1，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

实施例3：

一种快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为40wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1.5：2.5，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为35：20：100。

S2. 远红外纤维制备：将100Kg的涤纶母粒，50Kg的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.5Kg的改性抗菌颗粒，30Kg的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；所述改性抗菌颗粒为改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，采用分子量为500-1500的聚戊二醇对纳米氧化锌和纳米氧化亚铜进行表面改性，改性加热温度为100℃，聚戊二醇添加量为所述纳米粉体重量的4％。

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：3：0.8，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

实施例4：

一种快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 制备功能母粒：以丙二醇为溶剂，以黑曜石粉末、石墨烯粉末为主料，以水玻璃和十二烷基硫酸钠为分散助剂，分散均匀得浆液，将上述浆液与聚酯树脂混合均匀，然后浓缩，熔融，造粒制得；所述浆液的固含量为35wt%，其中丙二醇、水玻璃和十二烷基硫酸钠的质量比为5：1：3，黑曜石粉末、石墨烯粉末与聚酯树脂的重量比为25：20：100。

S2. 远红外纤维制备：将95Kg的涤纶母粒，45Kg的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.3Kg的改性抗菌颗粒，26Kg的功能母粒混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；所述改性抗菌颗粒为改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，采用分子量为500-1500的聚乙二醇对纳米氧化锌和纳米氧化亚铜进行表面改性，改性加热温度为110℃，聚乙二醇添加量为所述纳米粉体重量的3.5％。

S3. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：3：1，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

对比例1：

与实施例1相比，不同之处在于不制备功能母粒。

一种快速升温、抗菌的远红外面料的制备方法，包括如下步骤：

S1. 远红外纤维制备：将90Kg的涤纶母粒，35Kg的锦纶6母粒混合均匀后干燥，再加入0.4Kg的改性抗菌颗粒，黑曜石粉末5Kg，以及石墨烯粉末3.5Kg混合熔融挤出造粒，然后将得到的远红外母粒采用熔融纺丝技术制成远红外纤维；所述改性抗菌颗粒为改性纳米级氧化锌和改性纳米级氧化亚铜，采用分子量为500-1500的聚乙二醇对纳米氧化锌和纳米氧化亚铜进行表面改性，改性加热温度为80℃，聚乙二醇的添加量为所述纳米粉体重量的2％。

S2. 加捻定型、织造：将制备好的远红外纤维与氨纶纤维和竹炭纤维按照质量比1：2：0.5，混合加捻，然后在热水中加热定型120-180min；热定型后的纤维织成一层面料，并与气凝胶纤维织成的另一层面料复合，即得远红外面料。所述气凝胶纤维的制备方法包括溶胶-凝胶湿法纺丝和超临界干燥。

性能测试：

将实施例1-4和对比例1最终制备得到的远红外面料进行以下性能测试。

抗菌性测试，根据FZ/T 73023-2006附录D振荡法，样品经洗涤50次，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌性能进行测试。

保温性能测试：远红外发射率和远红外辐照温升根据GB/T 30127-2013测试。采用平板式保温仪，建立一个只能向上散热的检测系统，恒定试验板、底板、保护板温度为36±0.5℃，环境温度20±2℃，以通断电方式保温，获得对试验板加热的起停率，随后以《热工学》中材料的传热系数：U＝P/A (Tp-Ta)为基础；按纺织品保温性能检测标准GB11048-89有关公式计算；得出纺织品的保温率、传热系数、克罗值。

测试结果如表1所示。

由表1可看出，本发明制备得到的远红外面料能够有效的抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌，且远红外发射率高，保温效果好。尤其是水洗50次后性能基本不变。对比例1与本发明相比，直接添加功效成分，容易洗脱，造成水洗50次后性能下降。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。