本發(fā)明涉及功能性纖維制備領(lǐng)域，具體涉及一種茶多酚纖維素纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
面膜是護(hù)膚最重要的工具，現(xiàn)如今，隨著保養(yǎng)、護(hù)膚的意識(shí)進(jìn)入平民化，使得面膜市場(chǎng)愈發(fā)火爆，傳統(tǒng)無(wú)紡布面膜更是占據(jù)市場(chǎng)絕大部分的份額，絕大多數(shù)的面膜以其添加的營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)達(dá)到保濕、美白、抗衰老的作用，而對(duì)于作為面膜載體的面膜基材少有研究。
茶多酚是茶葉中所含的一類(lèi)多羥基類(lèi)化合物，是純天然的抗氧化劑,具有抗氧化能力強(qiáng)，無(wú)毒副作用，無(wú)異味等特點(diǎn)，纖維是制備面膜無(wú)紡布組成部分，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)茶多酚與纖維相結(jié)合的功能性纖維材料及其組合物。
如：專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01410356320.0的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N具有抗菌性的膠粘劑組合物、抗菌無(wú)紡布、清潔用品和制造抗菌無(wú)紡布的方法，所述組合物包含親水性膠粘劑、茶多酚顆粒和水，其中以所述組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述親水性膠粘劑的重量比為約10～40重量％并且所述茶多酚顆粒的重量比為約1-10重量％；所述抗菌無(wú)紡布包括纖維層和設(shè)置在所述纖維層的至少一側(cè)的涂層，其中所述纖維層包含可再生纖維，所述纖維層還包含茶多酚纖維和熱熔纖維中的一種或多種。
又比如：專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01010119035.9的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N茶多酚非織造布，以15-90％的茶多酚纖維、0-75％聚酯纖維和10-30％的ES纖維為原料，經(jīng)混合、梳理成網(wǎng)、疊網(wǎng)、加固和熱軋?zhí)幚矶桑黄渲?，上述茶多酚纖維是通過(guò)添加茶多酚，使纖維具有抗菌功能的纖維，上述茶多酚纖維的線(xiàn)密度為1-5D，長(zhǎng)度為20-70mm，上述ES纖維的線(xiàn)密度為1.5-4D；由于采用茶多酚纖維為原料，所制得的抗菌材料具有良好的抗菌性能，抑菌率在50-90％；而且，纖維只經(jīng)過(guò)混合、梳理成網(wǎng)、疊網(wǎng)、加固和熱軋?zhí)幚恚３至死w維網(wǎng)疊層的原狀性，具有良好的吸濕性和透氣性；自然吸濕率≥7，透氣量150-350L/dm2min；而且，將ES纖維以不同比例與茶多酚纖維均勻混合后，再通過(guò)熱軋使ES纖維熔塑，可達(dá)到不同硬挺度的效果。
再比如：專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01610347050.6的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種茶多酚纖維素纖維水刺無(wú)紡布及其生產(chǎn)工藝，該無(wú)紡布將天然萃取的納米級(jí)茶多酚和無(wú)機(jī)鹽復(fù)合抗菌劑，在生產(chǎn)制作水刺無(wú)紡布時(shí)加入纖維網(wǎng)內(nèi)制成高效吸濕、導(dǎo)汗抗菌、抗過(guò)敏及消炎的產(chǎn)品。
以上專(zhuān)利技術(shù)雖提出了茶多酚纖維素纖維的概念，但實(shí)質(zhì)上并非真正意義上的茶多酚纖維素纖維，只是將茶多酚附著于纖維素而形成，纖維與茶多酚之間無(wú)化學(xué)連接，在使用過(guò)程中，茶多酚容易掉落，抗氧化、抗菌穩(wěn)定性不高，產(chǎn)品保質(zhì)期短，且工藝流程長(zhǎng)，制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種茶多酚纖維素纖維及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)抗氧化、抗菌穩(wěn)定性不高、產(chǎn)品保質(zhì)期短的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種茶多酚纖維素纖維，其特征在于，由以下重量份的組分組成：
茶多酚5-10％；
纖維素90-95％；
其中，茶多酚通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑接枝在纖維素上。
一種茶多酚纖維素纖維的制備方法，包括如下步驟：
(1)制備茶多酚預(yù)處理液：配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％的茶多酚水溶液，用稀鹽酸調(diào)節(jié)茶多酚水溶液的pH值至4-5，將茶多酚水溶液加熱至70-80℃，在攪拌條件下滴加硅烷偶聯(lián)劑，滴加完后將體系溫度升至100-130℃，維持反應(yīng)8-10小時(shí)后用稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值至7-8即得到茶多酚預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：將步驟(1)制得的茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚占粘膠中甲纖質(zhì)量比的20-35％的比例加入粘膠中，充分混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)30-36小時(shí)得到茶多酚預(yù)接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的茶多酚預(yù)接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到茶多酚纖維素纖維。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，硅烷偶聯(lián)劑的用量為茶多酚質(zhì)量比的30-40％，滴加硅烷偶聯(lián)劑的時(shí)間為20-30min。
更進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明采用高分子技術(shù)將天然茶多酚嫁接到纖維素纖維上，在保持纖維素纖維優(yōu)良紡織性能的基礎(chǔ)上賦予其抗脂質(zhì)過(guò)氧化、預(yù)防衰老、美容護(hù)膚等保健功能,得到一種集纖維素纖維和茶多酚的優(yōu)點(diǎn)于一身的新型纖維素纖維，本發(fā)明使茶多酚與纖維以共價(jià)鍵穩(wěn)固連接，接枝穩(wěn)定性好，抗氧化、抗菌功能性顯著增強(qiáng)，功能性使用壽命明顯延長(zhǎng)；
(2)茶多酚接枝與前端紡絲工藝有機(jī)結(jié)合，即在紡絲前的制膠過(guò)程中即進(jìn)行接枝，在普通纖維生產(chǎn)的基礎(chǔ)上改變不大即可獲得品質(zhì)優(yōu)良的茶多酚纖維素纖維，工藝流程簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便、易于規(guī)模化生產(chǎn)；
(3)僅在紡絲后進(jìn)行洗滌、烘干操作，能耗以及水耗與普通纖維生產(chǎn)相當(dāng)；
(4)僅在步驟(3)中產(chǎn)生污水、廢料，故而污水處理以及廢料回收集中、方便；
(5)粘膠與茶多酚預(yù)處理液相互混溶，纖維素與接枝茶多酚之間的接觸面積達(dá)到最大，接枝率高達(dá)5％以上；
(6)本發(fā)明提供茶多酚纖維素纖維經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，證明該纖維具有抗脂質(zhì)過(guò)氧化、吸附重金屬、抗輻射的功能，同時(shí)還有抗菌、防螨性，具體表現(xiàn)在：抗脂質(zhì)過(guò)氧化、預(yù)防衰老，茶多酚有清除自由基的作用，可抑制皮膚線(xiàn)粒體中脂氧合酶和脂質(zhì)過(guò)氧化作用，從而具有抗衰老效應(yīng)；對(duì)重金屬鹽具有抗解作用，茶多酚對(duì)重金屬具有較強(qiáng)的吸附作用，能與重金屬形成絡(luò)合物而產(chǎn)生沉淀，有利于減輕重金屬對(duì)人體產(chǎn)生的毒害作用；能防輻射損傷，茶多酚及其氧化產(chǎn)物具有優(yōu)異的抗輻射功能，可吸收放射性物質(zhì)，阻止其在人體內(nèi)擴(kuò)散，被稱(chēng)為天然的紫外線(xiàn)過(guò)濾器；有助于美容護(hù)膚，茶多酚是水溶性物質(zhì)，用它制成的纖維面膜能清除面部的油膩，收斂毛孔，具有消毒、滅菌、抗皮膚老化，減少日光中的紫外線(xiàn)輻射對(duì)皮膚的損傷等功效，茶多酚能夠阻擋紫外線(xiàn)和清除紫外線(xiàn)誘導(dǎo)的自由基，從而保護(hù)黑色素細(xì)胞的正常功能，抑制黑色素的形成，減輕色素沉著；
(7)本發(fā)明提供茶多酚纖維素纖維專(zhuān)為面膜基材市場(chǎng)研究開(kāi)發(fā)的具有多種保健功能的新型材料，其吸水性能優(yōu)異、柔軟性能良好，是生產(chǎn)膜布的最佳材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種茶多酚纖維素纖維及其制備方法，包括如下步驟：
(1)制備茶多酚預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開(kāi)啟攪拌，并加入10Kg的茶多酚，充分溶解后用稀鹽酸將茶多酚水溶液的pH值調(diào)節(jié)至4-5，然后將茶多酚水溶液加熱至70-80℃，維持體系溫度70-80℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)9小時(shí)后用稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值至7-8即得到茶多酚預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)30小時(shí)得到茶多酚預(yù)接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的茶多酚預(yù)接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到茶多酚纖維素纖維。
本實(shí)施例采用的預(yù)處理方法是為了讓茶多酚與棉纖維以共價(jià)鍵連接，保持了棉纖維原有的主要力學(xué)性能；而在粘膠接枝處理過(guò)程中，由于粘膠與茶多酚預(yù)處理液均為液相，兩者能夠相互混溶，進(jìn)而使得纖維素與接枝茶多酚之間的接觸面積大大增加，接枝率為7.85％，生產(chǎn)的纖維纖度為1.33dtex。
本實(shí)施例在紡絲前的制膠過(guò)程中即進(jìn)行接枝，在普通纖維生產(chǎn)的基礎(chǔ)上改變不大即可獲得品質(zhì)優(yōu)良的茶多酚纖維素纖維，工藝流程簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便、易于規(guī)?；a(chǎn)。
實(shí)施例2
一種茶多酚纖維素纖維及其制備方法，包括如下步驟：
(1)制備茶多酚預(yù)處理液：向搪玻璃反應(yīng)釜泵入50L水，開(kāi)啟攪拌，并加入10Kg的茶多酚，充分溶解后用稀鹽酸將茶多酚水溶液的pH值調(diào)節(jié)至4-5，然后將茶多酚水溶液加熱至70-80℃，維持體系溫度70-80℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加3.5Lγ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)9小時(shí)后用稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值至7-8即得到茶多酚預(yù)處理液，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：在粘膠進(jìn)入熟成中間桶之前，用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)30小時(shí)得到茶多酚預(yù)接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的茶多酚預(yù)接枝粘膠直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到茶多酚纖維素纖維。
接枝率為7.84％，與實(shí)施例1相比，僅將γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改為了γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，兩者接枝效果相當(dāng)，即γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷對(duì)茶多酚與纖維素的接枝處理影響不大。
實(shí)施例3
pH值對(duì)茶多酚接枝處理的影響試驗(yàn)：
(1)同時(shí)架起4個(gè)1L的反應(yīng)瓶，安裝上攪拌裝置，并分別標(biāo)記為A1、A2、A3、A4號(hào)，四個(gè)瓶中均裝入300ml的水，開(kāi)啟攪拌，分別加入40g的茶多酚，充分溶解后A1、A2號(hào)用稀鹽酸將茶多酚水溶液的pH值調(diào)節(jié)至3-4，A3、A4號(hào)用稀鹽酸將茶多酚水溶液的pH值調(diào)節(jié)至4-5，然后將茶多酚水溶液加熱至70-80℃，維持體系溫度70-80℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加120mLγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，維持體系溫度100-110℃反應(yīng)9小時(shí)后用稀氫氧化鈉溶液將A1、A3號(hào)反應(yīng)液的pH值調(diào)節(jié)至7-8，A2、A4號(hào)反應(yīng)液的pH值調(diào)節(jié)至8-9，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：將進(jìn)入熟成中間桶之前的同一批粘膠分為4組，分別用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的A1、A2、A3、A4號(hào)茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過(guò)相同大小的靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入相同大小的熟成中間桶中，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)32小時(shí)得到A1、A2、A3、A4號(hào)茶多酚預(yù)接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的A1、A2、A3、A4號(hào)茶多酚預(yù)接枝粘膠分別直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到A1、A2、A3、A4號(hào)茶多酚纖維素纖維。
測(cè)試得A1、A2、A3、A4號(hào)茶多酚纖維素纖維的接枝率分別為3.52％、2.56％、7.85％、3.34％，證明pH值對(duì)接枝效果具有影響，茶多酚預(yù)處理液兩次pH值調(diào)節(jié)以4-5、7-8為宜。
實(shí)施例4
各步驟反應(yīng)時(shí)間對(duì)茶多酚接枝處理的影響試驗(yàn)：
(1)同時(shí)架起5個(gè)1L的反應(yīng)瓶，安裝上攪拌裝置，并分別標(biāo)記為B1、B2、B3、B4、B5號(hào)，五個(gè)瓶中均裝入300ml的水，開(kāi)啟攪拌，分別加入40g的茶多酚，充分溶解后用稀鹽酸將茶多酚水溶液的pH值調(diào)節(jié)至4-5，然后將茶多酚水溶液加熱至70-80℃，維持體系溫度70-80℃在攪拌條件下于20～30min內(nèi)在體系中滴加120mLγ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，滴加完后將體系溫度升至100-110℃，B1、B2、B3、B4、B5號(hào)分別維持體系溫度100-110℃反應(yīng)4、6、8、8、9小時(shí)后用稀氫氧化鈉溶液將pH值調(diào)節(jié)至7-8，然后降到室溫備用；
(2)粘膠接枝處理：將進(jìn)入熟成中間桶之前的同一批粘膠分為5組，分別用注射系統(tǒng)將步驟(1)配制的B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過(guò)相同大小的靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入相同大小的熟成中間桶中，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，分別維持反應(yīng)32、32、24、32、24小時(shí)得到B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚預(yù)接枝粘膠；
(3)將步驟(2)得到的B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚預(yù)接枝粘膠分別直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得到B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚纖維素纖維。
測(cè)試得B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚纖維素纖維的接枝率分別為5.42％、6.18％、6.05％、7.92％、7.56％，證明反應(yīng)時(shí)間對(duì)接枝效果具有影響，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間與粘膠接枝處理時(shí)間同時(shí)分別滿(mǎn)足8小時(shí)和30小時(shí)以上接枝效果最佳。
實(shí)施例5
本發(fā)明提供的制備方法制得的茶多酚纖維素纖維的對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)：
(1)將即將進(jìn)入熟成中間桶的同一批粘膠分為A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十組；
(2)A、B、C、D、E、F、G、H、I九組分別用注射系統(tǒng)將實(shí)施例3-4制備的A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、B5號(hào)茶多酚預(yù)處理液按照茶多酚預(yù)處理液與粘膠體積比1:10的比例加入粘膠中，經(jīng)過(guò)相同大小的靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入相同大小的熟成中間桶中，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，A、B、C、D維持反應(yīng)32小時(shí)得到熟成后的粘膠，E、F、G、H、I分別維持反應(yīng)32、32、24、32、24小時(shí)得到熟成后的粘膠；J組的粘膠直接進(jìn)入熟成中間桶，熟成中間桶中一直保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，維持反應(yīng)32小時(shí)得到熟成后的粘膠；
(3)將十組熟成后的粘膠分別直接進(jìn)行紡絲、洗滌、烘干即得十組纖維素纖維，對(duì)十組纖維素纖維進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)測(cè)試，多次測(cè)試取均值后具體參數(shù)對(duì)比情況如表1：
表1茶多酚纖維素纖維的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
通過(guò)上表可知，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十組纖維素纖維的纖度、干斷裂強(qiáng)度以及濕斷裂強(qiáng)度相差不大，幾乎一致，但是A、B、C、D、E、F、G、H、I九組表現(xiàn)出了抗菌性能以及抗氧化性能，抗菌性能以及抗氧化性能的優(yōu)異性取決于茶多酚的含量。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本申請(qǐng)保護(hù)范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。