阅读说明：本技术 一种含有胶原蛋白成分的纤维素纤维及其制备方法 (Cellulose fiber containing collagen component and preparation method thereof ) 是由 山传雷 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种含有胶原蛋白成分的纤维素纤维,其特征在于：干断裂强度1.96-2.42cN/dtex,对大肠杆菌、对金黄色葡萄球菌、对白色念珠菌都具有较高的抗菌率,本发明制备的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维,功能性成分均匀分布在纤维表面更好的护肤、抗菌等有益效果；本发明的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维的制备方法,大幅度减少胶原蛋白微粉有效成份在凝固浴中的流失,减少凝固浴滤器的拆台次数,减少资源的浪费。(The present invention provides a cellulose fiber containing a collagen component, characterized in that: the dry breaking strength is 1.96-2.42cN/dtex, and the cellulose fiber containing collagen components prepared by the invention has higher antibacterial rate to escherichia coli, staphylococcus aureus and candida albicans, and the functional components are uniformly distributed on the surface of the fiber, thus having better skin care, antibacterial and other beneficial effects; the preparation method of the cellulose fiber containing the collagen component greatly reduces the loss of the effective components of the collagen micro powder in the coagulating bath, reduces the times of disassembling the filter of the coagulating bath and reduces the waste of resources.)

具体实施方式

实施例1一种含有胶原蛋白成分的纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)粘胶纺丝原液的准备

采用纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、熟成、黄化，溶解、脱泡和过滤得到粘胶纺丝原液；纺丝原液落球粘度38s(落球粘度)、熟成度12ml，甲种纤维素含量为6％，NaOH含量3.5％；黄化初始温度：15℃；终结温度：28℃，二硫化碳加入量为27.5％(相对甲纤含量)；溶解时间为55min；溶解温度为20℃；所述脱泡度为0.5mL/L。

(2)改性粘胶纺丝液的制备

取上述粘胶纺丝原液于动态混合器中混合，加入改性剂和分散剂，混合后制成粘胶纺丝液；改性剂包括：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油，所述改性剂中3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油的质量为：2：0.5：0.8：2；经溶解、快速脱泡和充分过滤后，得到改性粘胶纺丝液；改性剂的加入量为粘胶纺丝液的3％；分散剂为span80；分散剂的用量为改性剂的1.0％；

改性剂的制备方法：在室温下将苯磺酸钠与纺丝液按照质量比为1:3的比例混合，乳化剪切10min，然后降温至10℃，加入H8704，混合30min，然后加入硬泡硅油、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，搅拌10min，转速为600r/min，最后升温至35℃，混合15min，制成改性剂。

(3)纺丝

将上述改性粘胶纺丝液采用凝固浴结合喷淋循环浴的方法进行；粘胶细流从喷头喷出后，经拉伸后，经过凝固浴浸长400毫米左右，时间为0.2s，得到粘流态的纤维，再经喷淋循环浴，喷淋循环浴中携带的胶原蛋白-抗菌复合微粉与粘流态的纤维进行快速均匀的混合。凝固浴组成为：硫酸浓度：100g/L，硫酸钠浓度：80g/L。

喷淋循环浴由胶原蛋白-抗菌复合微粉、琥珀酸烷基酯磺酸钠、硫酸锌稀溶液、NMMO水溶液制成；喷淋循环浴液中胶原蛋白-抗菌复合微粉的浓度为5g/L，目数为18000目左右，胶原蛋白-抗菌复合微粉由胶原蛋白微粉和银杏植物提取物微粉按照1:1的比例混合而成；琥珀酸烷基酯磺酸钠浓度为1.8mg/L，硫酸锌稀溶液浓度为20g/L；NMMO水溶液浓度为10g/L；喷淋速度为0.1L/min；循环浴液温度为60℃；胶原蛋白-抗菌复合微粉末的加入总量占纤维绝重的2.0％左右。

(4)后处理

经后续牵引拉伸，并充分干燥后切断，牵引拉伸所得丝束经缓和脱硫工艺、上油、水洗、烘干后得到本发明的纤维素纤维；

牵伸脱硫，纺丝速度为300m/min，牵引拉伸的牵引比为1.6；牵伸脱硫，缓和脱硫工艺为Na₂SO₃浓度：2.3g/L、尿素浓度：0.01g/L。

上油工序中，油剂用量为纤维绝干质量的1.0％；上油工序中油剂为SJ-718、TEP-90的混合物；油剂中SJ-718、TEP-90的质量比为3：1。

实施例2一种含有胶原蛋白成分的纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)粘胶纺丝原液的准备

采用纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、熟成、黄化，溶解、脱泡和过滤得到粘胶纺丝原液；纺丝原液落球粘度40s(落球粘度)、熟成度15ml，甲种纤维素含量为7％，NaOH含量4％；黄化初始温度：17℃；终结温度：32℃，二硫化碳加入量为30％(相对甲纤含量)；溶解时间为65min；溶解温度为25℃；脱泡度为0.7mL/L。

(2)改性粘胶纺丝液的制备

取上述粘胶纺丝原液于动态混合器中混合，加入改性剂和分散剂，混合后制成粘胶纺丝液；改性剂包括：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油，改性剂中3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油的质量为：3：1：0.8：3；经溶解、快速脱泡和充分过滤后，得到改性粘胶纺丝液；改性剂的加入量为粘胶纺丝液的5％；分散剂为tween60；分散剂的用量为改性剂的3.0％；

改性剂的制备方法：在室温下将苯磺酸钠与纺丝液按照质量比为1：5的比例混合，乳化剪切20min，然后降温至10℃，加入H8704，混合30min，然后加入硬泡硅油、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，搅拌15min，转速为500r/min，最后升温至40℃，混合10min，制成改性剂。

(3)纺丝

将上述改性粘胶纺丝液采用凝固浴结合喷淋循环浴的方法进行；粘胶细流从喷头喷出后，经拉伸后，经过凝固浴浸长450毫米左右，时间为0.2s，得到粘流态的纤维，再经喷淋循环浴，喷淋循环浴中携带的胶原蛋白-抗菌复合微粉与粘流态的纤维进行快速均匀的混合。

凝固浴组成为：硫酸浓度：130g/L，硫酸钠浓度：90g/L，降低硫酸钠浓度，降低粘胶的盐析脱水效率；同时避免锌离子接触，减弱纤维结晶的成型速度，有助于形成粘流态纤维；

喷淋循环浴由胶原蛋白-抗菌复合微粉、琥珀酸烷基酯磺酸钠、硫酸锌稀溶液、NMMO水溶液制成；喷淋循环浴液中胶原蛋白-抗菌复合微粉的浓度为15g/L，目数为22000目左右，胶原蛋白-抗菌复合微粉由胶原蛋白微粉和银杏植物提取物按照1:1的比例混合而成；琥珀酸烷基酯磺酸钠浓度为2.5mg/L，硫酸锌稀溶液浓度为30g/L；NMMO水溶液浓度为10g/L；喷淋速度为0.3/min；循环浴液温度为80℃；胶原蛋白-抗菌复合微粉末的加入总量占纤维绝重的2.2％左右。

(4)后处理

经后续牵引拉伸，并充分干燥后切断，经牵引拉伸，再经缓和脱硫工艺、上油浴、水洗、烘干后得到本发明的纤维素纤维；

牵伸脱硫，纺丝速度为345m/min，牵引拉伸的牵引比为1.8。

牵伸脱硫，缓和脱硫工艺为Na₂SO₃浓度：3g/L、尿素浓度：0.02g/L。

上油工序中，油剂用量为纤维绝干质量的1.5％；上油工序中油剂为SJ-718、TEP-90的混合物；油剂中SJ-718、TEP-90的质量比为5：1。

实施例3一种含有胶原蛋白成分的纤维素纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)粘胶纺丝原液的准备

采用纤维素浆粕为原料，经浸渍、压榨、粉碎、熟成、黄化，溶解、脱泡和过滤得到粘胶纺丝原液；纺丝原液落球粘度45s(落球粘度)、熟成度10ml，甲种纤维素含量为10％，NaOH含量3.5％；黄化温度：18℃；终结温度：35℃，二硫化碳加入量为30％(相对甲纤含量)；溶解时间为65min；溶解温度为25℃；脱泡度为0.7mL/L。

(2)改性粘胶纺丝液的制备

取上述粘胶纺丝原液于动态混合器中混合，加入改性剂和分散剂，混合后制成粘胶纺丝液；所述改性剂包括：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油，改性剂中3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、H8704、苯磺酸钠、硬泡硅油的质量为：3：0.5：1：6；经溶解、快速脱泡和充分过滤后，得到改性粘胶纺丝液；改性剂的加入量为粘胶纺丝液的6％；分散剂为span80；分散剂的用量为改性剂的2.0％；

改性剂的制备方法：在室温下将苯磺酸钠与纺丝液按照质量比为1:5的比例混合，乳化剪切20min，然后降温至5℃，加入H8704，混合50min，然后加入硬泡硅油、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，搅拌15min，转速为1000r/min，最后升温至40℃，混合15min，制成改性剂。

(3)纺丝

将上述改性粘胶纺丝液采用凝固浴结合喷淋循环浴的方法进行；粘胶细流从喷头喷出后，经拉伸后，经过凝固浴浸长500毫米，时间为0.2s，得到粘流态的纤维，再经喷淋循环浴，喷淋循环浴中携带的胶原蛋白-抗菌复合微粉与粘流态的纤维进行快速均匀的混合。

凝固浴组成为：硫酸浓度：140g/L，硫酸钠浓度：120g/L；喷淋循环浴由胶原蛋白-抗菌复合微粉、琥珀酸烷基酯磺酸钠、硫酸锌稀溶液、NMMO水溶液制成；喷淋循环浴液中胶原蛋白-抗菌复合微粉的浓度为16g/L，胶原蛋白-抗菌复合微粉末目数为24000目左右，胶原蛋白-抗菌复合微粉由胶原蛋白微粉和银杏植物提取物按照1:1的比例混合而成；琥珀酸烷基酯磺酸钠浓度为2.5mg/L，硫酸锌稀溶液浓度为50g/L；NMMO水溶液浓度为10g/L；喷淋速度为0.5L/min；循环浴液温度为60℃；胶原蛋白-抗菌复合微粉末的加入总量占纤维绝重的2.5％左右。

(4)后处理

经后续牵引拉伸，并充分干燥后切断，牵引拉伸、经缓和脱硫工艺、上油浴、水洗、烘干后得到本发明的纤维素纤维；

牵伸脱硫，纺丝速度为345m/min，牵引拉伸的牵引比为1.9；牵伸脱硫工艺为Na₂SO₃浓度：3.5g/L、尿素浓度：0.02g/L。

上油工序中，油剂用量为纤维绝干质量的1.5％；上油工序中油剂为SJ-718、TEP-90的混合物；油剂中SJ-718、TEP-90的质量比为4：1。

本发明制备的含胶原蛋白-抗菌复合微粉的纤维素纤维，具有良好的物理性能及可纺性能，其中干断裂强度1.96-2.42cN/dtex，干断裂伸长变异系数8-12％；线密度为1.32-1.45g/cm³，线密度偏差率：1.0±0.5％，具体指标见表1

表1

由表1可以看出，本发明制备的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维，具有良好的物理性能及可纺性能，干断裂强度1.96-2.42cN/dtex，干断裂伸长变异系数8-12％；线密度为1.32-1.45g/cm³，线密度偏差率：1.0±0.5％。

本发明制备含有胶原蛋白成分的纤维素纤维的过程中，由于采用与常规技术截然不同的制备工艺，使凝固浴回收的元明粉质量有较大幅度的提升，且凝固浴滤器的拆台次数明显降低，为了进一步进行验证，申请人进行了以下试验：

对比例1-3：采用实施例1-3的工艺，修改为在溶解步骤中加入胶原蛋白-抗菌复合微粉，在其他工艺不变，与实施例纤维中胶原蛋白-抗菌复合微粉含量一致的情况下，检测凝固浴回收的元明粉中含有的胶原蛋白-抗菌复合微粉的含量及凝固浴滤器的拆台次数，具体对比结果见表2

表2

(3)由表2可以明显看出，本发明在制备过程中，由于采用与现有技术截然不同的制备工艺，因此，其凝固浴回收的元明粉质量有较大幅度的提升，且凝固浴滤器的拆台次数明显降低。而采用对比例1-3的工艺，采用直接在溶解步骤中加入胶原蛋白-抗菌复合微粉的制备工艺，加入量与纺丝步骤保持一致，在其他工艺不变的情况下，生产过沉重凝固浴回收的元明粉中含有大量的胶原蛋白-抗菌复合微粉，且凝固浴滤器的拆台次数明显增多，其通过在溶解步骤中添加胶原蛋白-抗菌复合微粉后，由于胶原蛋白-抗菌复合微粉在纺丝过程中，经过强酸、强碱的作用，胶原蛋白-抗菌复合微粉大部分流入到凝固浴中，随结晶析出，造成制备的元明粉中含有大量的杂质，而不能重复利用，通过凝固浴中回收的元明粉中的胶原蛋白-抗菌复合微粉含量2.0％以上，凝固浴的滤器拆台次数每天10次以上，而通过本发明制备的工艺，使胶原蛋白-抗菌复合微粉的有效利用率显著提高，大幅度减少胶原蛋白-抗菌复合微粉有效成分在凝固浴中的流失，减少凝固浴滤器的拆台次数，凝固浴的滤器拆台次数从每天10次以上降低至2-3次/d，大幅度减少了资源的浪费，降低了生产成本，同比凝固浴滤器拆台反洗率大幅度降低，节约用水800方/天；凝固浴提取的元明粉中胶原蛋白-抗菌复合微粉含量从2％以上降低至0；避免了凝固浴的污染，凝固浴可以直接使用，提高了回收效率，节约了成本。

本发明制备的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维具有良好的抗菌性能，具体检测指标见表3。

表3：

由表3可以看出，本发明制备的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维，通过改性粘胶纺丝液的制备及凝固浴和喷淋循环浴的合理搭配，控制适宜的环境温度和工艺条件，使胶原蛋白-抗菌复合微粉可以附着在可塑状态下的粘流态的纤维的表层具有优异的抗菌效果，对大肠杆菌的抗菌率97.0-98.5％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率95.5-98.3％，对白色念珠菌的抗菌率达97.5-99.6％。

而如果采用常规制备工艺，在纺丝前加入，比如通过溶解混合或者纺前注射工艺制备的含有胶原蛋白成分的纤维素纤维，其抗菌性能和其他功能性将会有一定程度的降低，对比例1-3制备的纤维素纤维的抗菌性见表4

表4：

由表4可以看出，对比例1-3制备的纤维素纤维，对大肠杆菌的抗菌率90.6-92.5％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率达90.7-91.8％，对白色念珠菌的抗菌率达91.1-92.4％，当通过溶解混合工艺或者纺前注射工艺添加相关功能性成分，其抗菌性能降低比较明显。

当然，由于本发明采用的纤维素纤维的制备工艺，使胶原蛋白-抗菌复合微粉附着在可塑状态下的粘流态的纤维的表层，如果采用常规的后处理工艺，在经过烘干成纤后，制备的纤维在下游加工过程纺纱过程中，最表层的胶原蛋白-抗菌复合微粉末容易掉落，造成一定的粉尘污染，因此，本发明采用通过上油工序中选择合适的油剂，避免上述技术问题，本发明采用的油剂为SJ-718、TEP-90的混合物，分别为海宁泰尔欣新材料有限公司和济南迅达利化工有限公司生产；油剂用量为纤维绝干质量的0.5-2％；油剂中SJ-718、TEP-90的质量比为3-5：1，通过采用以上技术方案，可以完全避免制备的纤维在下游加工过程纺纱过程中，最表层的胶原蛋白-抗菌复合微粉粉末容易掉落的技术问题，为了进行验证，申请人进行了如下试验：

对比例4-6：采用实施例1-3的制备方法，只改变上油工序中油剂的种类及加入量，查看其纺纱过程中的胶原蛋白-抗菌复合微粉掉落的情况，具体见表5

表5

如表5所示，本发明在上油工序中，经过大量的试验证实，采用油剂为SJ-718、TEP-90的混合物时，可以有效的避免制备的纤维在下游加工过程纺纱过程中，最表层的胶原蛋白-抗菌复合微粉容易掉落的技术问题。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。