摘 要：本发明涉及剑麻深加工技术领域，具体公开了一种环保型剑麻纤维基过滤材料，取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在所述滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得所述环保型剑麻纤维基过滤材料。本发明将剑麻纤维作为制作过滤材料的主要原料，可自然降解，对于保护环境具有重要意义。
权利要求书
1.一种环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在所述滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得所述环保型剑麻纤维基过滤材料。
2.根据权利要求1所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
所述季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）取剑麻纤维，加入8-12倍重量的0.1~0.3wt%的氢氧化钠水溶液，先浸泡3-5h，然后煮沸5-10min，清洗，用无水乙醇浸泡、冲洗，干燥，得预处理的剑麻纤维；
（2）配置第一处理液和第二处理液，所述第一处理液为壳聚糖季铵盐和聚乙二醇溶于水制成，所述第二处理液由聚丙烯酸与聚乙二醇溶于水制成；
（3）取预处理的剑麻纤维，加入5-10倍重量的所述第一处理液和2-5倍重量的所述第二处理液，于60-90℃下搅拌反应1-2h，再常温下静置10-12h，干燥，得季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维。
3.根据权利要求1所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
所述软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：取剑麻纤维，加入8-12倍重量1-5wt%的碳酸氢钠溶液，浸泡5-8h，获得碳酸氢钠预处理的剑麻纤维；再用竹醋液高温熏蒸碳酸氢钠预处理的剑麻纤维30-60min，自然冷却，清洗，干燥，得软化的剑麻纤维。
4.根据权利要求1所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
所述改性聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：
A1.将阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水混合，得到抑菌微球分散液；
A2.在植物抑菌微球分散液加入纳米二氧化硅，超声分散30-60min，然后静置10-12h，离心，得抑菌纳米二氧化硅；
A3.取抑菌纳米二氧化硅分散于聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，加入聚乳酸纤维，超声分散60-120min，干燥，得改性聚乳酸纤维。
5.根据权利要求4所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
所述植物抑菌提取物为黄连提取物、大蒜提取物或苦参提取物。
6.根据权利要求2所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
步骤（2）中，第一处理液中，壳聚糖季铵盐的浓度为2-3wt%，聚乙二醇的浓度为3-4wt%；第二处理液中，聚丙烯酸的浓度为3-4wt%，聚乙二醇的浓度为3-4wt%。
7.根据权利要求4所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
步骤A1中，阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水的重量比为3-5:5-18:10-40:30-80；
步骤A2中，植物抑菌微球分散液与纳米二氧化硅的重量比为5-10:1；
步骤A3中，聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.5-5wt%，抑菌纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇、聚乳酸纤维的重量比为0.05-0.2:10-30:1-2。
8.根据权利要求1所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：
滤材基布的克重为90-120g/m2。
9.根据权利要求1或8所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，其特征在于：交叉铺网时，软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维重量比为1-2:5-10，克重为30-65g/m2。
技术领域
本发明涉及剑麻深加工技术领域，具体涉及以一种环保型剑麻纤维基过滤材料。
背景技术
剑麻(Agave sisalana Perine.)，是石蒜科多年生的热带作物，广泛分布于非洲、亚洲、拉丁美洲等热带地区的十几个国家。由于其本身具有适应性广、耐干早、抗风侵及容易栽培等特点，且剑麻纤维高强度、耐磨损、可再生等显著优势，因此在我国被广泛推广种植，目前已成为我国华南地区大面积栽培的热带作物之一。
剑麻纤维目前在我国多用于制作绳索产品，以及部分细纱、床垫等，然而随着纤维品种的不断推陈出新，传统剑麻产品较为单一，因而市场拓展受到一定的限制，等剑麻产品外，为更好地开拓国际市场，我国鼓励发展多领域的剑麻制品，提高剑麻附加值。
吸尘器是我们目前的常用电器，其主要作用是集尘和滤尘，其中的重要部件为过滤材料，用于充分截挡尘埃和脏物，同时又能让空气顺利通过，目前吸尘器用的过滤集尘材料主要采用玻璃纤维、聚丙烯等制成，但玻璃纤维和聚丙烯均难以降解，会对环境造成一定程度的污染，且由于该过滤材料不具有抑菌功能，往往其表面会附着大量的细菌，导致其寿命缩短，更换频繁，给环境保护带来更大的负担。
将可降解的剑麻纤维用于制作过滤材料，目前尚未有相关报道。
发明内容
本发明公开了一种环保型剑麻纤维基过滤材料，将剑麻纤维作为制作过滤材料的主要原料，可自然降解，对于保护环境具有重要意义。
一种环保型剑麻纤维基过滤材料，取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在所述滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得所述环保型剑麻纤维基过滤材料。
进一步地，所述季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）取剑麻纤维，加入8-12倍重量的0.1~0.3wt%的氢氧化钠水溶液，先浸泡3-5h，然后煮沸5-10min，清洗，用无水乙醇浸泡、冲洗，干燥，得预处理的剑麻纤维；
（2）配置第一处理液和第二处理液，所述第一处理液为壳聚糖季铵盐和聚乙二醇溶于水制成，所述第二处理液由聚丙烯酸与聚乙二醇溶于水制成；
（3）取预处理的剑麻纤维，加入5-10倍重量的所述第一处理液和2-5倍重量的所述第二处理液，于60-90℃下搅拌反应1-2h，再常温下静置10-12h，干燥，得季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维。
进一步地，所述软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
所述软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：取剑麻纤维，加入8-12倍重量1-5wt%的碳酸氢钠溶液，浸泡5-8h，获得碳酸氢钠预处理的剑麻纤维；再用竹醋液高温熏蒸碳酸氢钠预处理的剑麻纤维30-60min，自然冷却，清洗，干燥，得软化的剑麻纤维。
进一步地，所述改性聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：
A1.将阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水混合，得到抑菌微球分散液；
A2.在植物抑菌微球分散液加入纳米二氧化硅，超声分散30-60min，然后静置10-12h，离心，得抑菌纳米二氧化硅；
A3.取抑菌纳米二氧化硅分散于聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，加入聚乳酸纤维，超声分散60-120min，干燥，得改性聚乳酸纤维。
进一步地，所述植物抑菌提取物为黄连提取物、大蒜提取物或苦参提取物。
进一步地，步骤（2）中，第一处理液中，壳聚糖季铵盐的浓度为2-3wt%，聚乙二醇的浓度为3-4wt%；第二处理液中，聚丙烯酸的浓度为3-4wt%，聚乙二醇的浓度为3-4wt%。
进一步地，步骤A1中，阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水的重量比为3-5:5-18:10-40:30-80；
进一步地，步骤A2中，植物抑菌微球分散液与纳米二氧化硅的重量比为5-10:1；
步骤A3中，聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.5-5wt%，抑菌纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇、聚乳酸纤维的重量比为0.05-0.2:10-30:1-2。
进一步地，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
进一步地，滤材基布的克重为90-120g/m2。
进一步地，交叉铺网时，软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维重量比为1-2:5-10，克重为30-65g/m2。
以上所述的环保型剑麻纤维基过滤材料，具有以下优点：
（1）本发明的环保材料以剑麻纤维和聚乳酸纤维为主要原料，均为可降解的天然纤维，相比于玻璃纤维、聚丙烯，本发明的原料对环境更为友好。
（2）本发明以剑麻纤维为主要原料，剑麻纤维具有很好的抗拉性能，在持续大吸力的状态下仍能较好地保持其形态，从而能更好地延长过滤材料的寿命，减少更换的频率，更为绿色环保。
（3）本发明的原料中加入了聚乳酸纤维，聚乳酸纤维更好地改善了过滤材料的透气性和柔软度，从而能降低风阻，提高吸尘器的工作效率，也使其更易于清洗，便于重复利用。
（4）本发明进一步添加了季铵盐壳聚糖对剑麻纤维进行改性，其负载的阳离子能通过静电作用与细菌细胞膜结合,有效阻止并杀灭部分病原菌，且本发明以交联的形式使季铵盐壳聚糖和剑麻纤维稳定地结合在一起，仍保留了其季铵盐的有效杀菌结构，使得其抗菌作用更持久。
（5）本发明进一步在聚乳酸纤维中添加了中药抗菌成分，以及部分剑麻纤维采用竹醋液熏蒸吸收其有机酸成分，与季铵盐壳聚糖成分形成多重抗菌机制，使得抗菌谱更广，且延缓细菌耐药性产生的时间，同时也能减少细菌对纤维的破坏，从而更好地延长过滤材料的寿命。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保型剑麻纤维基过滤材料，取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得环保型剑麻纤维基过滤材料。
其中，季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）取剑麻纤维，加入10倍重量的0.2wt%的氢氧化钠水溶液，先浸泡3h，然后煮沸10min，清洗，用无水乙醇浸泡1h，无水乙醇冲洗，干燥，得预处理的剑麻纤维；
（2）配置第一处理液和第二处理液，第一处理液为壳聚糖季铵盐和聚乙二醇溶于水制成，第二处理液由聚丙烯酸与聚乙二醇溶于水制成，第一处理液中，壳聚糖季铵盐的浓度为3wt%，聚乙二醇的浓度为4wt%；第二处理液中，聚丙烯酸的浓度为3wt%，聚乙二醇的浓度为4wt%；
（3）取预处理的剑麻纤维，加入6倍重量的第一处理液和4倍重量的第二处理液，于80℃下搅拌反应1.5h，再常温下静置12h，干燥，得季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维。
进一步地，软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：取剑麻纤维，加入10倍重量2wt%的碳酸氢钠溶液，浸泡7h，获得碳酸氢钠预处理的剑麻纤维；再用竹醋液高温煮沸熏蒸碳酸氢钠预处理的剑麻纤维45min，自然冷却，清洗，得软化的剑麻纤维。
进一步地，改性聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：
A1.将十二烷基苯磺酸钠、黄连提取物和水先混合均匀，再加入β-环糊精，均质处理40min，得到抑菌微球分散液，其中，阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水的重量比为3:15:40:40；
A2.在植物抑菌微球分散液加入纳米二氧化硅，植物抑菌微球分散液与纳米二氧化硅的重量比为8:1，超声分散50min，然后静置12h，离心，得抑菌纳米二氧化硅；
A3.取抑菌纳米二氧化硅分散于2wt%的聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，加入聚乳酸纤维，抑菌纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇、聚乳酸纤维的重量比为0.1:20:1.5，超声分散120min，干燥，得改性聚乳酸纤维。
滤材基布的克重为110g/m2。交叉铺网时，软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维重量比为1:5，克重为55g/m2。
实施例2
一种环保型剑麻纤维基过滤材料，取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得环保型剑麻纤维基过滤材料。
其中，季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）取剑麻纤维，加入8倍重量的0.3wt%的氢氧化钠水溶液，先浸泡4h，然后煮沸5min，清洗，用无水乙醇浸泡2h，无水乙醇冲洗，干燥，得预处理的剑麻纤维；
（2）配置第一处理液和第二处理液，第一处理液为壳聚糖季铵盐和聚乙二醇溶于水制成，第二处理液由聚丙烯酸与聚乙二醇溶于水制成，第一处理液中，壳聚糖季铵盐的浓度为2wt%，聚乙二醇的浓度为3wt%；第二处理液中，聚丙烯酸的浓度为4wt%，聚乙二醇的浓度为4wt%；
（3）取预处理的剑麻纤维，加入10倍重量的第一处理液和5倍重量的第二处理液，于80℃下搅拌反应2h，再常温下静置10h，干燥，得季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维。
进一步地，软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：取剑麻纤维，加入10倍重量3wt%的碳酸氢钠溶液，浸泡8h，获得碳酸氢钠预处理的剑麻纤维；再用竹醋液高温煮沸熏蒸碳酸氢钠预处理的剑麻纤维40min，自然冷却，清洗，得软化的剑麻纤维。
进一步地，改性聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：
A1.将十二烷基苯磺酸钠、黄连提取物和水先混合均匀，再加入β-环糊精，均质处理50min，得到抑菌微球分散液，其中，阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水的重量比为3:15:30:40；
A2.在植物抑菌微球分散液加入纳米二氧化硅，植物抑菌微球分散液与纳米二氧化硅的重量比为8:1，超声分散50min，然后静置10h，离心，得抑菌纳米二氧化硅；
A3.取抑菌纳米二氧化硅分散于1wt%的聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，加入聚乳酸纤维，抑菌纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇、聚乳酸纤维的重量比为0.2:30:2，超声分散120min，干燥，得改性聚乳酸纤维。
滤材基布的克重为115g/m2。交叉铺网时，软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维重量比为1:5，克重为50g/m2。
实施例3
一种环保型剑麻纤维基过滤材料，取壳聚糖季铵盐改性剑麻纤维以经、纬线交织的方式制成滤材基布；用软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得环保型剑麻纤维基过滤材料。
其中，季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）取剑麻纤维，加入12倍重量的0.2wt%的氢氧化钠水溶液，先浸泡3h，然后煮沸10min，清洗，用无水乙醇浸泡3h，无水乙醇冲洗，干燥，得预处理的剑麻纤维；
（2）配置第一处理液和第二处理液，第一处理液为壳聚糖季铵盐和聚乙二醇溶于水制成，第二处理液由聚丙烯酸与聚乙二醇溶于水制成，第一处理液中，壳聚糖季铵盐的浓度为2.5wt%，聚乙二醇的浓度为3.5%；第二处理液中，聚丙烯酸的浓度为3.5wt%，聚乙二醇的浓度为3.5wt%；
（3）取预处理的剑麻纤维，加入10倍重量的第一处理液和5倍重量的第二处理液，于80℃下搅拌反应1h，再常温下静置12h，干燥，得季铵盐壳聚糖改性剑麻纤维。
进一步地，软化的剑麻纤维的制备方法包括以下步骤：取剑麻纤维，加入12倍重量2wt%的碳酸氢钠溶液，浸泡6h，获得碳酸氢钠预处理的剑麻纤维；再用竹醋液高温煮沸熏蒸碳酸氢钠预处理的剑麻纤维50min，自然冷却，清洗，得软化的剑麻纤维。
进一步地，改性聚乳酸纤维的制备方法包括以下步骤：
A1.将十二烷基苯磺酸钠、黄连提取物和水先混合均匀，再加入β-环糊精，均质处理30min，得到抑菌微球分散液，其中，阴离子表面活性剂、β-环糊精、植物抑菌提取物和水的重量比为3:10:20:30；
A2.在植物抑菌微球分散液加入纳米二氧化硅，植物抑菌微球分散液与纳米二氧化硅的重量比为10:1，超声分散50min，然后静置10h，离心，得抑菌纳米二氧化硅；
A3.取抑菌纳米二氧化硅分散于1.5wt%的聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇溶液中，加入聚乳酸纤维，抑菌纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮-无水乙醇、聚乳酸纤维的重量比为0.1:30:2，超声分散120min，干燥，得改性聚乳酸纤维。
滤材基布的克重为105g/m2。交叉铺网时，软化的剑麻纤维和改性聚乳酸纤维重量比为2:5，克重为60g/m2。
对比例1
过滤材料仅采用剑麻纤维制成，剑麻纤维经开松、梳理、交叉铺网、与针刺和主针刺制成。
过滤材料的克重为140g/m2。
对比例2
过滤材料的制备方法包括：滤材基布以经、纬线交织的方式制成，用剑麻纤维和聚乳酸纤维混合开松后采用交叉铺网的方式覆在滤材基布其中一个表面，经预针刺、主针刺获得环保型剑麻纤维基过滤材料。
滤材基布的克重为110g/m2。交叉铺网时，剑麻纤维和聚乳酸纤维重量比为1:5，克重为30g/m2。
对比例3
过滤材料与实施例1基本相同，但不使用改性聚乳酸纤维，均替换为软化的剑麻纤维。
对比例4
过滤材料与实施例1基本相同，但不使用软化的剑麻纤维，均替换为改性聚乳酸纤维。
对实施例1-3和对比例1-4的过滤材料进行检测，未经洗涤的产品及经水冲洗5min后的产品各测定一次，其中，滤材基部未附有聚乳酸纤维的一侧为迎风面，测试方法具体为：
初阻力：EN 799-2002。
过滤效率：参照EN 799-2002进行测试，试验风量为0.944m3/s，终压力位450Pa。
抑菌率：取浓度为1×106CFU/mL大肠杆菌/金黄色葡萄球菌菌液200μL，均匀涂抹在多组直径为90mm的含营养琼脂的培养皿中；取半径为3cm的实验样片，预先灭菌处理，再分别将灭菌处理好的实验样片分别平铺于培养皿中，同时设置空白对照；然后将培养皿放于37℃恒温培养箱中静置培养72h，培养完成后取出培养皿，记录菌落数，并按照如下公式计算抑菌率：抑菌率＝(1-实验组菌液浓度/空白对照组菌液浓度)×100％。
抗拉强度：取大小为10cm×10cm的实验样品，测量其抗拉强度，每次检测重复3次，结果取平均值。
测试结果见表1和表2：
表1 未经清洗的产品性能测试结果
表2 经水冲洗5min后的产品性能测试结果
以上实施例仅用以阐述本发明的技术方案，而非对其限制；尽管已参照优选实施例对本发明进行了详尽阐述，本领域的普通技术人员仍可对所述技术方案进行修改或等同替换；然而，任何基于本发明精神所做的改进与变化，均不应脱离本发明技术方案的保护范围。
文章摘自国家发明专利，一种环保型剑麻纤维基过滤材料，发明人：金刚，黄江，钟敬贤，何如，彭欣怡，刘明，陈涛，黄显雅，黄昌治，覃旭，申请号：202511821831.X，申请日：2025.12.05.
