CN121137846A - 一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料，属于功能性纺织品技术领域，包括：双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维30‑40％、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维25‑35％、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维10‑15％、核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维10‑20％；双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维由双端基硅烷偶联剂将石墨烯共价键合嵌入莱赛尔纤维分子链间制成，微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维由聚乳酸‑聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊包覆碳纳米管后与PLA树脂共混纺丝制成。本发明实现了抗静电性能持久稳定、高效阻燃、抗菌及生物降解的协同，且能稳定纺制出参数可控的抗静电面料，适配于规模化生产。

Description

一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料

技术领域

本发明涉及功能性纺织品技术领域，特别是涉及一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料。

背景技术

在现代纺织品行业中，具有抗静电效果的面料因其在提高使用舒适性、增加安全性等方面的优势而备受关注。目前，抗静电纤维的研发不断向高效、环保的方向发展。最近的研究表明，采用生物质基材料和生物质衍生的纳米材料能够进一步提升纺织品的综合性能。

当前市场上已有的抗静电纺织品大多数依赖于合成纤维，尽管这些合成纤维能有效抑制静电的产生，但它们往往存在生物降解能力差、环境污染等问题。相比之下，以天然和可降解材料为基础的抗静电纺织品越来越受到重视。这类材料不仅具备良好的抗静电性能，还能够减少对环境的污染。然而，如何在保持优良抗静电性能的同时，进一步提升材料的力学性能和舒适度仍然面临着诸多挑战。在目前的研究中，部分生物质基抗静电纤维在提高力学性能和舒适度方面表现尚不理想；同时如何有效结合不同的改性技术和材料以制备出综合性能更优的混纺纤维仍需进一步探索。此外，尽管已有多种改进手段被提出，但在实际生产中如何确保纤维纺丝过程的稳定性和规模化应用，仍然是亟待解决的问题。

因此，开发一种不仅具备优良抗静电性能，同时能够显著提升纤维力学性能和舒适度的混纺纤维及面料成为了当前亟需解决的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料，通过借助共价键固定导电组分、微胶囊缓释补偿、酶促增强多组分界面结合及核壳结构平衡阻燃与力学性能，实现了抗静电性能持久稳定、高效阻燃、抗菌及生物降解的协同，且能稳定纺制出参数可控的抗静电面料，适配于规模化生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种具有抗静电效果的混纺纤维，包括以下质量占比总和为100％的原料：双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维30-40％、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维25-35％、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维10-15％、核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维10-20％；

所述双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维由双端基硅烷偶联剂将石墨烯共价键合嵌入莱赛尔纤维分子链间制成，所述微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维由聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊包覆碳纳米管后与PLA树脂共混纺丝制成。

优选地，所述双端基硅烷偶联剂为KH550与KH560按质量比1:1组成的复合物；所述石墨烯在双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维纺丝液中的质量分数为0.9-1.1％。

优选地，所述聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊的壁厚为50-80nm，内部负载有1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体；所述离子液体的负载量为碳纳米管质量的15-25％。

优选地，所述核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维中的核壳结构阻燃单元以纳米羟基磷灰石n-HA为核、无卤磷系阻燃剂为壳；所述n-HA的核径为30-50nm，无卤磷系阻燃剂形成的壳层厚度为5-10nm，无卤磷系阻燃剂的添加量为PHA树脂质量的5-6％；所述n-HA表面经硬脂酸改性，硬脂酸的添加量为n-HA质量的0.5％。

优选地，所述酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维的甲壳素原料脱乙酰度不小于90％；所述甲壳素原料中添加有质量分数0.1-0.3％的木质素磺酸钠；所述酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维中还含有质量分数0.2-0.4％的柠檬酸交联剂。

本发明还提供了一种具有抗静电效果的面料，由上述的具有抗静电效果的混纺纤维制成，所述面料的经线和纬线均为所述混纺纤维纺制的股线，所述股线由两根单纱并捻而成，所述单纱的支数为34s-36s，所述股线的线密度为17×2tex-18×2tex，所述股线的捻系数为425-440；所述面料的织物组织结构为2/1斜纹组织，单位面积质量为150-180g/m²。

本发明还根据上述的具有抗静电效果的面料提供了该面料的制备方法，包括以下步骤：

S1、纺丝前预处理，制备双端基偶联石墨烯分散体系、微胶囊包覆碳纳米管母粒、核壳结构阻燃单元及酶促活性改性甲壳素原料；

S2、分别纺制双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维及核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维；

S3、将步骤S2制得的四种纤维按质量比混合，经并条、粗纱、细纱、并捻制成股线，再进行酶促交联处理；

S4、将步骤S3制得的股线经整经、浆纱、织造及后整理，得到具有抗静电效果的面料。

优选地，在步骤S1中，所述纺丝前预处理包括以下步骤：

S11、将石墨烯加入去离子水，加入双端基硅烷偶联剂，30-35℃下超声分散60-90min，调节pH至7.0-7.5，加入分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

S12、将碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物加入有机溶剂，搅拌溶解后加入离子液体超声乳化形成油相，将油相滴入聚乙烯醇水溶液，搅拌后蒸发溶剂、离心分离得到微胶囊，再与马来酸酐接枝PLA混合，加入抗氧剂熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

S13、将n-HA粉末超声分散于去离子水，滴加无卤磷系阻燃剂与硅烷偶联剂KH570，溶胶-凝胶反应后离心干燥，加入硬脂酸改性，制得核壳结构阻燃单元；

S14、将甲壳素粉末加入NaOH溶液保温处理，洗涤干燥后加入木质素磺酸钠，制得酶促活性改性甲壳素原料。

优选地，在步骤S2中，所述分别纺制双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维及核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维包括以下步骤：

S21、将所述双端基偶联石墨烯分散体系加入NMMO水溶液，加入纤维素酶抑制剂搅拌制得纺丝液，经计量泵送入喷丝头，在NMMO水溶液凝固浴中成型，拉伸、水洗、烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维；

S22、将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒混合，加入增容剂搅拌后送入单螺杆挤出机，纺丝、拉伸、卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

S23、将预先添加0.1-0.3％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数40-45％的NaOH溶液混合，80-85℃保温4-6h脱乙酰化后，加入质量分数8-10％的NMMO水溶液搅拌溶解，再加入柠檬酸交联剂混合均匀，经喷丝头挤出至质量分数25-30％的乙醇水溶液凝固浴，拉伸、水洗初步烘干后，浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液中反应，最后烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

S24、将PHA树脂与核壳结构阻燃单元、抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，纺丝、拉伸、卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

优选地，在步骤S3中，所述并条的过程为：将四种纤维的生条按质量比搭配，头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，经自调匀整装置处理制得熟条；

在步骤S4中，所述后整理的过程为依次进行冷轧堆退浆煮练、拉幅定型和预缩处理。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明通过双端基偶联剂共价键合与微胶囊缓释的双级抗静电原理，以双端基硅烷偶联剂在石墨烯与莱赛尔纤维分子链间构建双向共价键网络，将导电组分与纤维基体从分子层面牢固结合，避免传统物理分散方式下导电组分易脱落的问题；同时借助聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊包覆碳纳米管与离子液体，在纤维受机械应力时通过微胶囊破裂释放离子液体，补偿导电网络的微小损伤，进而使得混纺纤维的抗静电性能不易因洗涤、摩擦等日常使用场景衰减，且所有抗静电相关组分均具备生物相容性，不会破坏纤维整体的可降解结构，实现抗静电持久性与生物降解性的协同统一。

(2)本发明基于核壳结构协同增强的阻燃原理，以纳米羟基磷灰石(n-HA)为刚性核、无卤磷系阻燃剂为壳层构建核壳阻燃单元，燃烧时n-HA核形成陶瓷化骨架提供结构支撑，磷系壳层分解生成聚磷酸酯炭层阻隔燃烧，二者协同构建双重阻燃屏障；同时n-HA经改性后与PHA纤维基体形成良好界面结合，作为纳米增强体提升纤维力学性能，无需依赖高添加量阻燃剂即可实现高效阻燃，进而既确保混纺纤维达到高阻燃等级，又避免传统高阻燃剂添加量导致的纤维脆化问题，使混纺纤维在具备优异阻燃效果的同时，保持良好的拉伸强度与断裂伸长率，满足面料对强韧性的使用需求。

(3)本发明基于双酶催化界面交联原理，通过漆酶与辣根过氧化物酶分别催化莱赛尔、甲壳素纤维表面形成自由基，两类自由基反应在莱赛尔、PLA、甲壳素、PHA四种纤维间构建三元共价键桥，替代传统物理缠结的界面结合方式，大幅提升了多组分纤维的界面结合强度，避免拉伸或洗涤过程中出现组分分层，确保导电网络连续、抗菌成分分布均匀，使抗静电、阻燃、抗菌功能协同发挥；同时，共价交联点可被微生物酶定向水解，随纤维降解过程同步断裂，不会产生传统化学交联剂导致的“不可降解死结”，保障混纺纤维全生命周期的可控降解性。

(4)本发明针对莱赛尔、甲壳素纤维的溶解特性采用湿法纺丝，针对PLA、PHA纤维的熔融特性采用熔融纺丝，确保各功能纤维成型过程中，石墨烯、碳纳米管、核壳阻燃单元等功能组分不被破坏；同时通过并条、粗纱、细纱等工序调控，以及织造后的冷轧堆退浆煮练、拉幅定型等后整理工艺，保障混纺股线与面料的成型质量，进而使得本发明可适配现有纺织生产设备，无需大规模改造即可实现规模化生产，且最终制得的面料性能稳定，能长期保持抗静电、阻燃等核心功能，适配医疗防护、生态纺织等对性能稳定性要求严苛的场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具有抗静电效果的混纺纤维的结构示意图；

图2为本发明一种具有抗静电效果的面料的结构示意图。

附图标记说明：

1、双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维；2、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；3、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；4、核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维；5、面料；6、经线；7、纬线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料，混纺纤维由30-40％的双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维1、25-35％的微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维2、10-15％的酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维3、10-20％的核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维4按质量比组成，以上组分总和100％；面料的制备方法含纺丝前预处理、四种改性纤维纺制、混纺制股线、织造后整理；如图2所示，面料5的经线6和纬线7分别由股线(单纱34s-36s、股线17×2tex-18×2tex、捻系数425-440)织成2/1斜纹组织，单位面积质量150-180g/m²。

下面通过具体的实施方式来对上述内容作进一步的阐述。

实施例1

本实施例提供了一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料的制备，其中具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数1.0％的双端基硅烷偶联剂，其中KH550与KH560按1:1混合，在32℃下超声分散75min，功率为320W，并调节pH至7.2，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量20％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚65nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在175℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

取纳米羟基磷灰石(n-HA)粉末超声分散于去离子水，滴加占n-HA质量15％的无卤磷系阻燃剂与2％硅烷偶联剂KH570，在50℃下溶胶-凝胶反应2h，离心干燥后加入以n-HA质量计的0.5％硬脂酸，最后在80℃下搅拌1h，制得核径40nm、壳层厚度7.5nm的核壳结构阻燃单元；

取甲壳素粉末加入质量分数42％的NaOH溶液，在82℃下保温5h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.2％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度92％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将双端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数59％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在52℃下搅拌2.5h制得纺丝液；随后经压力为0.4MPa的计量泵送入孔径为0.09mm的喷丝头，在质量分数42％的NMMO水溶液凝固浴中成型，最后经3.7倍拉伸后水洗、在烘干温度为82℃下进行烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数1.0％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为1800r/min的高速搅拌12min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为162℃、二区温度为172℃、三区温度为167℃，在纺丝温度为172℃下经喷丝头以900m/min速度纺丝，最后经2.7倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.2％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数42％的NaOH溶液混合，在82℃下保温5h脱乙酰化，其中脱乙酰度92％，随后加入质量分数9％的NMMO水溶液搅拌4.5h至溶解，加入0.3％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.08mm的喷丝头挤出至质量分数27.5％的乙醇水溶液凝固浴，随后经3.2倍拉伸后水洗、在72℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与核壳结构阻燃单元(无卤磷系阻燃剂添加量为PHA树脂质量5.5％)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为147℃、二区温度为157℃、三区温度为152℃，随后经孔径为0.10mm的喷丝头以800m/min速度纺丝，最后经2.2倍拉伸后卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比35％:30％:12.5％:12.5％混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量16.0g/5m熟条、粗纱工艺为定量3.8g/10m，后区牵伸1.37倍，罗拉隔距26mm×33mm、细纱工艺为纺制35s单纱，捻系数342、并捻工艺为捻系数432，制得17.5×2tex股线，再浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为400m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为4.0％，轧液率控制为92％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1010mm，织造车速为310r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱9g/L、双氧水11g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为150℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为1.7％，最终制得单位面积质量165g/m²的具有抗静电效果的面料。

根据上述制备的具有抗静电效果的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：点对点电阻为3.2×10⁶Ω，展现出优异的基础抗静电能力；极限氧指数(LOI)达34％，满足高效阻燃需求；拉伸强度为1.8GPa，断裂伸长率为16％，机械强韧性能均衡；堆肥90天降解率为95％，符合生物可降解要求；对金黄色葡萄球菌抑菌率为98％，抗菌效果显著。

面料：经50次水洗后，点对点电阻为3.3×10⁶Ω，性能变化率≤3.1％，抗静电持久性稳定；续燃时间为0s，损毁长度为52mm，阻燃性能未因水洗衰减；整体性能符合GB12014-2019《防静电服》及GB8965.1-2020《防护服装阻燃服》标准，综合性能最优。

实施例2

本实施例提供了一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料的制备，其中具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数0.9％的双端基硅烷偶联剂，其中KH550与KH560按1:1混合，在30℃下超声分散60min，功率为300W，并调节pH至7.0，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量15％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚50nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在170℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

取纳米羟基磷灰石(n-HA)粉末超声分散于去离子水，滴加占n-HA质量15％的无卤磷系阻燃剂与2％硅烷偶联剂KH570，在50℃下溶胶-凝胶反应2h，离心干燥后加入以n-HA质量计的0.5％硬脂酸，最后在80℃下搅拌1h，制得核径30nm、壳层厚度5nm的核壳结构阻燃单元；

取甲壳素粉末加入质量分数40％的NaOH溶液，在80℃下保温4h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.1％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度90％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将双端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数58％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在50℃下搅拌2h制得纺丝液；随后经压力为0.3MPa的计量泵送入孔径为0.08mm的喷丝头，在质量分数40％的NMMO水溶液凝固浴＝中成型，最后经3.5倍拉伸后水洗、在烘干温度为80℃下进行烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数0.9％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为1500r/min的高速搅拌10min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为160℃、二区温度为170℃、三区温度为165℃，在纺丝温度为170℃下经喷丝头以800m/min速度纺丝，最后经2.5倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.1％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数40％的NaOH溶液混合，在80℃下保温4h脱乙酰化，其中脱乙酰度90％，随后加入质量分数8％的NMMO水溶液搅拌4h至溶解，加入0.2％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.07mm的喷丝头挤出至质量分数25％的乙醇水溶液凝固浴(温度15℃)，随后经3.0倍拉伸后水洗、在70℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与核壳结构阻燃单元(无卤磷系阻燃剂添加量为PHA树脂质量5％)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为145℃、二区温度为155℃、三区温度为150℃，随后经孔径为0.09mm的喷丝头以700m/min速度纺丝，最后经2.0倍拉伸后卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比30％(双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维):35％(微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维):15％(酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维):20％(核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维)混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量15.5g/5m熟条；再经粗纱工艺为定量3.7g/10m，后区牵伸1.35倍，罗拉隔距26mm×33mm；随后经细纱工艺为纺制34s单纱，捻系数335；最后经并捻工艺为捻系数425，制得17×2tex股线，再浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为390m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为3.5％，轧液率控制为90％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1000mm，织造车速为300r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱8g/L、双氧水10g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为145℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为1.5％，最终制得单位面积质量150g/m²的具有抗静电效果的面料。

根据上述制备的具有抗静电效果的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：点对点电阻为4.8×10⁶Ω，展现出合格的基础抗静电能力；极限氧指数(LOI)达32％，满足基础阻燃需求；拉伸强度为1.6GPa，断裂伸长率为15％，机械性能可满足日常使用；堆肥90天降解率为93％，符合生物可降解要求；对金黄色葡萄球菌抑菌率为95％，抗菌效果合格。

面料：经50次水洗后，点对点电阻为5.0×10⁶Ω，性能变化率≤4.2％，抗静电持久性可满足基础场景；续燃时间为0s，损毁长度为58mm，阻燃性能未因水洗明显衰减；整体性能可适配常规防静电、阻燃使用场景。

实施例3

本实施例提供了一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料的制备，其中具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数1.1％的双端基硅烷偶联剂，其中KH550与KH560按1:1混合，在35℃下超声分散90min，功率为350W，并调节pH至7.5，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量25％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚80nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在180℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

取纳米羟基磷灰石(n-HA)粉末超声分散于去离子水，滴加占n-HA质量15％的无卤磷系阻燃剂与2％硅烷偶联剂KH570，在50℃下溶胶-凝胶反应2h，离心干燥后加入以n-HA质量计的0.5％硬脂酸，最后在80℃下搅拌1h，制得核径50nm、壳层厚度10nm的核壳结构阻燃单元；

取甲壳素粉末加入质量分数45％的NaOH溶液，在85℃下保温6h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.3％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度95％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将双端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数60％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在55℃下搅拌3h制得纺丝液；随后经压力为0.5MPa的计量泵送入孔径为0.10mm的喷丝头，在质量分数45％的NMMO水溶液凝固浴中成型，最后经4.0倍拉伸后水洗、在烘干温度为85℃下进行烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数1.1％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为2000r/min的高速搅拌15min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为165℃、二区温度为175℃、三区温度为170℃，在纺丝温度为175℃下经喷丝头以1000m/min速度纺丝，最后经3.0倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.3％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数45％的NaOH溶液混合，在85℃下保温6h脱乙酰化，其中脱乙酰度95％，随后加入质量分数10％的NMMO水溶液搅拌5h至溶解，加入0.4％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.09mm的喷丝头挤出至质量分数30％的乙醇水溶液凝固浴(温度20℃)，随后经3.5倍拉伸后水洗、在75℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与核壳结构阻燃单元(无卤磷系阻燃剂添加量为PHA树脂质量6％)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为150℃、二区温度为160℃、三区温度为155℃，随后经孔径为0.11mm的喷丝头以900m/min速度纺丝，最后经2.5倍拉伸后卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比40％(双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维):25％(微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维):15％(酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维):20％(核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维)混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量16.5g/5m熟条；再经粗纱工艺为定量3.9g/10m，后区牵伸1.40倍，罗拉隔距26mm×33mm；随后经细纱工艺为纺制36s单纱，捻系数350；最后经并捻工艺为捻系数440，制得18×2tex股线，再浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为410m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为4.5％，轧液率控制为95％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1020mm，织造车速为320r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱10g/L、双氧水12g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为155℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为2.0％，最终制得单位面积质量180g/m²的具有抗静电效果的面料。

根据上述制备的具有抗静电效果的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：点对点电阻为2.9×10⁶Ω，展现出优异的基础抗静电能力；极限氧指数(LOI)达35％，满足高效阻燃需求；拉伸强度为1.9GPa，断裂伸长率为17％，机械强韧性能最优；堆肥90天降解率为96％，符合高效生物可降解要求；对金黄色葡萄球菌抑菌率为99％，抗菌效果极强。

面料：经50次水洗后，点对点电阻为3.0×10⁶Ω，性能变化率≤3.4％，抗静电持久性优异；续燃时间为0s，损毁长度为48mm，阻燃性能未因水洗衰减且表现最优；整体性能符合GB12014-2019《防静电服》及GB8965.1-2020《防护服装阻燃服》标准中高端场景要求，抗静电与机械性能表现最佳。

对比例1

本对比例提供了一种混纺纤维及面料的制备，其与实施例1的区别仅在于：纺丝前预处理中，将双端基硅烷偶联剂替换为单端基硅烷偶联剂KH550，其余物料用量、工艺参数完全一致，具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数1.0％的单端基硅烷偶联剂KH550，在32℃下超声分散75min，功率为320W，并调节pH至7.2，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得单端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量20％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚65nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在175℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

取纳米羟基磷灰石(n-HA)粉末超声分散于去离子水，滴加占n-HA质量15％的无卤磷系阻燃剂与2％硅烷偶联剂KH570，在50℃下溶胶-凝胶反应2h，离心干燥后加入以n-HA质量计的0.5％硬脂酸，最后在80℃下搅拌1h，制得核径40nm、壳层厚度7.5nm的核壳结构阻燃单元；

取甲壳素粉末加入质量分数42％的NaOH溶液，在82℃下保温5h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.2％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度92％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将单端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数59％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在52℃下搅拌2.5h制得纺丝液；随后经压力为0.4MPa的计量泵送入孔径为0.09mm的喷丝头，在质量分数42％的NMMO水溶液凝固浴中成型，最后经3.7倍拉伸后水洗、在烘干温度为82℃下进行烘干，制得单端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数1.0％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为1800r/min的高速搅拌12min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为162℃、二区温度为172℃、三区温度为167℃，在纺丝温度为172℃下经喷丝头以900m/min速度纺丝，最后经2.7倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.2％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数42％的NaOH溶液混合，在82℃下保温5h脱乙酰化，其中脱乙酰度92％，随后加入质量分数9％的NMMO水溶液搅拌4.5h至溶解，加入0.3％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.08mm的喷丝头挤出至质量分数27.5％的乙醇水溶液凝固浴，随后经3.2倍拉伸后水洗、在72℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与核壳结构阻燃单元(无卤磷系阻燃剂添加量为PHA树脂质量5.5％)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为147℃、二区温度为157℃、三区温度为152℃，随后经孔径为0.10mm的喷丝头以800m/min速度纺丝，最后经2.2倍拉伸后卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比35％:30％:12.5％:12.5％混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量16.0g/5m熟条、粗纱工艺为定量3.8g/10m，后区牵伸1.37倍，罗拉隔距26mm×33mm、细纱工艺为纺制35s单纱，捻系数342、并捻工艺为捻系数432，制得17.5×2tex股线，再浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为400m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为4.0％，轧液率控制为92％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1010mm，织造车速为310r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱9g/L、双氧水11g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为150℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为1.7％，最终制得单位面积质量165g/m²的面料。

根据上述制备的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：初始点对点电阻为5.1×10⁶Ω，基础抗静电性能达标；但经50次水洗后，点对点电阻升至1.8×10⁷Ω，性能变化率≥253％，抗静电持久性完全失效；极限氧指数(LOI)为33％，拉伸强度为1.7GPa，堆肥90天降解率为94％，对金黄色葡萄球菌抑菌率为96％，阻燃、机械、生物降解及抗菌性能无明显差异。

面料：因混纺纤维抗静电持久性失效，水洗后点对点电阻远超防静电场景要求(GB12014-2019要求水洗后点对点电阻≤1×10⁸Ω，虽仍符合标准，但性能衰减幅度极大)，无法满足长期防静电使用需求。

对比例2

本对比例提供了一种混纺纤维及面料的制备，其与实施例1的区别仅在于：纺丝前预处理中，将核壳结构阻燃单元替换为直接添加7％传统无卤磷系阻燃剂(无n-HA核)，其余物料用量、工艺参数完全一致，具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数1.0％的双端基硅烷偶联剂，其中KH550与KH560按1:1混合，在32℃下超声分散75min，功率为320W，并调节pH至7.2，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量20％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚65nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在175℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

无需制备核壳结构阻燃单元，直接采用传统无卤磷系阻燃剂，型号为APP-Ⅱ；

取甲壳素粉末加入质量分数42％的NaOH溶液，在82℃下保温5h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.2％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度92％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将双端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数59％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在52℃下搅拌2.5h制得纺丝液；随后经压力为0.4MPa的计量泵送入孔径为0.09mm的喷丝头，在质量分数42％的NMMO水溶液凝固浴中成型，最后经3.7倍拉伸后水洗、在烘干温度为82℃下进行烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数1.0％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为1800r/min的高速搅拌12min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为162℃、二区温度为172℃、三区温度为167℃，在纺丝温度为172℃下经喷丝头以900m/min速度纺丝，最后经2.7倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.2％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数42％的NaOH溶液混合，在82℃下保温5h脱乙酰化，其中脱乙酰度92％，随后加入质量分数9％的NMMO水溶液搅拌4.5h至溶解，加入0.3％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.08mm的喷丝头挤出至质量分数27.5％的乙醇水溶液凝固浴，随后经3.2倍拉伸后水洗、在72℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与7％传统无卤磷系阻燃剂(以PHA树脂质量计)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为147℃、二区温度为157℃、三区温度为152℃，随后经孔径为0.10mm的喷丝头以800m/min速度纺丝，最后经2.2倍拉伸后卷绕，制得传统阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比35％:30％:12.5％:12.5％混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量16.0g/5m熟条、粗纱工艺为定量3.8g/10m，后区牵伸1.37倍，罗拉隔距26mm×33mm、细纱工艺为纺制35s单纱，捻系数342、并捻工艺为捻系数432，制得17.5×2tex股线，再浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为400m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为4.0％，轧液率控制为92％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1010mm，织造车速为310r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱9g/L、双氧水11g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为150℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为1.7％，最终制得单位面积质量165g/m²的面料。

根据上述制备的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：极限氧指数(LOI)仅为28％，仅达UL94V-1级，并未达到实施例1的V-0级，续燃时间为3s，损毁长度为75mm，阻燃性能显著劣化；拉伸强度降至1.3GPa，相较于实施例1下降了27.8％，断裂伸长率降至8％，相较于实施例1下降了50％，阻燃必脆化问题凸显；点对点电阻为3.5×10⁶Ω，堆肥90天降解率为93％，对金黄色葡萄球菌抑菌率为97％，抗静电、生物降解及抗菌性能无明显差异。

面料：因混纺纤维拉伸强度低、断裂伸长率小，织造过程中易出现断纱，且制成的面料经轻微拉伸后易起皱破损，无法满足服装、防护等场景对机械强度的需求；同时阻燃等级仅V-1，不符合高端阻燃场景(如医疗防护)的UL94V-0级要求。

对比例3

本对比例提供了一种混纺纤维及面料的制备，其与实施例1的区别仅在于：混纺制股线中，浸入双酶体系溶液中并在40℃下反应2h替换为直接物理缠结并捻，不添加双酶体系，其余物料用量、工艺参数完全一致，具体包括以下内容：

I、混纺纤维制备

(1)纺丝前预处理

取石墨烯加入去离子水，加入质量分数1.0％的双端基硅烷偶联剂，其中KH550与KH560按1:1混合，在32℃下超声分散75min，功率为320W，并调节pH至7.2，加入0.1％十二烷基苯磺酸钠分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

取碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)按质量比1:3加入二氯甲烷，在50℃下搅拌至溶解，随后加入碳纳米管质量20％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，超声乳化30min形成油相；将油相滴入1％聚乙烯醇水溶液，其中油相：水相＝1:5，在30℃下搅拌1h后蒸发溶剂，离心分离得到壁厚65nm的微胶囊；最后将微胶囊与马来酸酐接枝PLA按质量比1:9混合，加入0.5％抗氧剂1010，在175℃下熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

取纳米羟基磷灰石(n-HA)粉末超声分散于去离子水，滴加占n-HA质量15％的无卤磷系阻燃剂与2％硅烷偶联剂KH570，在50℃下溶胶-凝胶反应2h，离心干燥后加入以n-HA质量计的0.5％硬脂酸，最后在80℃下搅拌1h，制得核径40nm、壳层厚度7.5nm的核壳结构阻燃单元；

取甲壳素粉末加入质量分数42％的NaOH溶液，在82℃下保温5h，并且每隔1h搅拌一次，洗涤至中性后在60℃下真空干燥8h，加入以甲壳素质量计的0.2％木质素磺酸钠，制得脱乙酰度92％的酶促活性改性甲壳素原料。

(2)分别纺制四种改性纤维

将双端基偶联石墨烯分散体系加入质量分数59％的NMMO水溶液，加入0.4％纤维素酶抑制剂，在52℃下搅拌2.5h制得纺丝液；随后经压力为0.4MPa的计量泵送入孔径为0.09mm的喷丝头，在质量分数42％的NMMO水溶液凝固浴中成型，最后经3.7倍拉伸后水洗、在烘干温度为82℃下进行烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维，其中石墨烯在纺丝液中质量分数1.0％；

将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒按质量比9:1混合，加入1.3％马来酸酐接枝PLA增容剂，在转速为1800r/min的高速搅拌12min后送入单螺杆挤出机，其中一区温度为162℃、二区温度为172℃、三区温度为167℃，在纺丝温度为172℃下经喷丝头以900m/min速度纺丝，最后经2.7倍拉伸后卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

将预先添加有0.2％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数42％的NaOH溶液混合，在82℃下保温5h脱乙酰化，其中脱乙酰度92％，随后加入质量分数9％的NMMO水溶液搅拌4.5h至溶解，加入0.3％柠檬酸交联剂；然后经孔径为0.08mm的喷丝头挤出至质量分数27.5％的乙醇水溶液凝固浴，随后经3.2倍拉伸后水洗、在72℃下初步烘干；随后浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液，具体为pH6.0的磷酸缓冲液，在40℃下反应2h，最后在60℃下进行烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

将PHA树脂与核壳结构阻燃单元(无卤磷系阻燃剂添加量为PHA树脂质量5.5％)、0.6％维生素E抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，其中一区温度为147℃、二区温度为157℃、三区温度为152℃，随后经孔径为0.10mm的喷丝头以800m/min速度纺丝，最后经2.2倍拉伸后卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

(3)混纺制股线

将上述分别纺制的四种纤维按质量比35％:30％:12.5％:12.5％混合，经并条工艺为头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，制得定量16.0g/5m熟条、粗纱工艺为定量3.8g/10m，后区牵伸1.37倍，罗拉隔距26mm×33mm、细纱工艺为纺制35s单纱，捻系数342、并捻工艺为捻系数432，制得17.5×2tex股线，直接在60℃下进行烘干，不浸入双酶体系溶液反应。

II、面料制备

对上述股线进行整经处理，整经车速控制为400m/min，经纱张力波动控制在≤±5％范围内。整经完成后进行浆纱处理，所用浆料为无PVA浆料，具体配方为淀粉22kg、改性剂1.0kg、平滑剂0.8kg，浆纱过程中控制浆料含固量为4.0％，轧液率控制为92％。浆纱完成后进行织造，采用喷气织机，织造过程中控制后梁高度为1010mm，织造车速为310r/min，织制成2/1斜纹坯布。织造完成后进行后整理，首先进行冷轧堆退浆煮练，煮练液配方为烧碱9g/L、双氧水11g/L、精练渗透剂S-8510g/L，常温条件下堆置22h；接着进行拉幅定型，定型温度控制为150℃，定型车速为52m/min，定型过程中加入20g/L亲水硅油；最后进行预缩处理，预缩率控制为1.7％，最终制得单位面积质量165g/m²的面料。

根据上述制备的混纺纤维及面料，分别对混纺纤维和面料进行抗静电性、阻燃性、机械性能、生物降解性及抗菌性性能测试，测试结果如下：

混纺纤维：界面剪切强度仅为4.2MPa，拉伸过程中出现明显组分的分层；点对点电阻升至8.5×10⁷Ω，抗静电性能显著劣化；对金黄色葡萄球菌抑菌率降至72％，抗菌功能协同失效；极限氧指数(LOI)为32％，堆肥90天降解率为92％，拉伸强度为1.5GPa，阻燃、生物降解及机械性能略降。

面料：因混纺纤维组分的分层，面料表面易出现毛羽脱落，水洗5次后出现局部起球、破损；同时抗静电与抗菌性能衰减严重，点对点电阻升至1.2×10⁸Ω，抑菌率降至65％，无法满足稳定功能需求。

因此，采用上述的一种具有抗静电效果的混纺纤维及面料，通过借助共价键固定导电组分、微胶囊缓释补偿、酶促增强多组分界面结合及核壳结构平衡阻燃与力学性能，实现了抗静电性能持久稳定、高效阻燃、抗菌及生物降解的协同，且能稳定纺制出参数可控的抗静电面料，适配于规模化生产。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种具有抗静电效果的混纺纤维，其特征在于，包括以下质量占比总和为100％的原料：双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维30-40％、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维25-35％、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维10-15％、核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维10-20％；

所述双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维由双端基硅烷偶联剂将石墨烯共价键合嵌入莱赛尔纤维分子链间制成，所述微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维由聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊包覆碳纳米管后与PLA树脂共混纺丝制成。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗静电效果的混纺纤维，其特征在于，所述双端基硅烷偶联剂为KH550与KH560按质量比1:1组成的复合物；所述石墨烯在双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维纺丝液中的质量分数为0.9-1.1％。

3.根据权利要求1所述的一种具有抗静电效果的混纺纤维，其特征在于，所述聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物微胶囊的壁厚为50-80nm，内部负载有1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体；所述离子液体的负载量为碳纳米管质量的15-25％。

4.根据权利要求1所述的一种具有抗静电效果的混纺纤维，其特征在于，所述核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维中的核壳结构阻燃单元以纳米羟基磷灰石n-HA为核、无卤磷系阻燃剂为壳；所述n-HA的核径为30-50nm，无卤磷系阻燃剂形成的壳层厚度为5-10nm，无卤磷系阻燃剂的添加量为PHA树脂质量的5-6％；所述n-HA表面经硬脂酸改性，硬脂酸的添加量为n-HA质量的0.5％。

5.根据权利要求1所述的一种具有抗静电效果的混纺纤维，其特征在于，所述酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维的甲壳素原料脱乙酰度不小于90％；所述甲壳素原料中添加有质量分数0.1-0.3％的木质素磺酸钠；所述酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维中还含有质量分数0.2-0.4％的柠檬酸交联剂。

6.一种具有抗静电效果的面料，由权利要求1～5任一项所述的具有抗静电效果的混纺纤维制成，其特征在于，所述面料的经线和纬线均为所述混纺纤维纺制的股线，所述股线由两根单纱并捻而成，所述单纱的支数为34s-36s，所述股线的线密度为17×2tex-18×2tex，所述股线的捻系数为425-440；所述面料的织物组织结构为2/1斜纹组织，单位面积质量为150-180g/m²。

7.一种如权利要求6所述的具有抗静电效果的面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、纺丝前预处理，制备双端基偶联石墨烯分散体系、微胶囊包覆碳纳米管母粒、核壳结构阻燃单元及酶促活性改性甲壳素原料；

S2、分别纺制双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维及核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维；

S3、将步骤S2制得的四种纤维按质量比混合，经并条、粗纱、细纱、并捻制成股线，再进行酶促交联处理；

S4、将步骤S3制得的股线经整经、浆纱、织造及后整理，得到具有抗静电效果的面料。

8.根据权利要求7所述的一种具有抗静电效果的面料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述纺丝前预处理包括以下步骤：

S11、将石墨烯加入去离子水，加入双端基硅烷偶联剂，30-35℃下超声分散60-90min，调节pH至7.0-7.5，加入分散剂，制得双端基偶联石墨烯分散体系；

S12、将碳纳米管与聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物加入有机溶剂，搅拌溶解后加入离子液体超声乳化形成油相，将油相滴入聚乙烯醇水溶液，搅拌后蒸发溶剂、离心分离得到微胶囊，再与马来酸酐接枝PLA混合，加入抗氧剂熔融共混造粒，制得微胶囊包覆碳纳米管母粒；

S13、将n-HA粉末超声分散于去离子水，滴加无卤磷系阻燃剂与硅烷偶联剂KH570，溶胶-凝胶反应后离心干燥，加入硬脂酸改性，制得核壳结构阻燃单元；

S14、将甲壳素粉末加入NaOH溶液保温处理，洗涤干燥后加入木质素磺酸钠，制得酶促活性改性甲壳素原料。

9.根据权利要求7所述的一种具有抗静电效果的面料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述分别纺制双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维、微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维、酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维及核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维包括以下步骤：

S21、将所述双端基偶联石墨烯分散体系加入NMMO水溶液，加入纤维素酶抑制剂搅拌制得纺丝液，经计量泵送入喷丝头，在NMMO水溶液凝固浴中成型，拉伸、水洗、烘干，制得双端基偶联石墨烯改性生物基莱赛尔纤维；

S22、将PLA树脂与微胶囊包覆碳纳米管母粒混合，加入增容剂搅拌后送入单螺杆挤出机，纺丝、拉伸、卷绕，制得微胶囊包覆碳纳米管改性可降解PLA纤维；

S23、将预先添加0.1-0.3％木质素磺酸钠的甲壳素粉末与质量分数40-45％的NaOH溶液混合，80-85℃保温4-6h脱乙酰化后，加入质量分数8-10％的NMMO水溶液搅拌溶解，再加入柠檬酸交联剂混合均匀，经喷丝头挤出至质量分数25-30％的乙醇水溶液凝固浴，拉伸、水洗初步烘干后，浸入漆酶浓度0.5U/mL、辣根过氧化物酶浓度0.3U/mL的双酶体系溶液中反应，最后烘干，制得酶促交联抗菌生物基甲壳素纤维；

S24、将PHA树脂与核壳结构阻燃单元、抗氧剂混合，送入双螺杆挤出机熔融共混，纺丝、拉伸、卷绕，制得核壳结构阻燃改性生物基PHA纤维。

10.根据权利要求7所述的一种具有抗静电效果的面料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述并条的过程为：将四种纤维的生条按质量比搭配，头并喂入6根生条、二并喂入8根生条，经自调匀整装置处理制得熟条；

在步骤S4中，所述后整理的过程为依次进行冷轧堆退浆煮练、拉幅定型和预缩处理。