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改性的纤维材料的制作方法

花匠小妙招
2025-09-17 00:26

本发明涉及一种功能性纤维材料及其生产和用途。

背景技术：

1、天然纤维和合成纤维是用于各种消费品的基本材料。每种材料的使用范围由纤维材料的物理性能和化学性能决定。由于它们通常不足以使由其制造的消费品实现它们的目标，因此有必要对基本材料进行进一步的精制加工。通过添加功能性添加剂对纤维材料进行对应的改性来生产不同的消费品(诸如纺织品)是常见的做法。示例包括改性，如用抗静电物质、杀菌物质、亲水性物质、疏水性物质或阻燃物质涂覆天然纤维(诸如纤维素)。

2、然而，先前纤维材料的主要缺点包括使用对环境有害的功能性化学品，其可能在洗涤或磨损过程期间从纤维材料中释放并进入环境中。例如，在纺织品的生产中使用了大约8000种化学品，其中一些化学品是有毒的和致癌的。这些尤其包括诸如用于染色的多种颜料、用于抗静电装备的磷酸酯或用于各种纤维材料的抗微生物装备的四烷基铵化合物的物质。大多数功能性化学品仅在纺织品的生产期间用作加工助剂，并且在制造过程期间再次被洗掉。

3、改性的或精制的纤维材料在不同领域的多种用途说明了此类材料的有用性，然而，已经表明，先前的解决方案在毒理学和可降解性方面具有低的环境相容性和可持续性。

4、因此，本发明的目的是提供一种可持续的纤维材料，其具有改进的性能、更长的可用性和高的环境相容性。

技术实现思路

1、因此，本发明涉及一种纤维材料，该纤维材料包含至少一种纤维，至少一种次生植物化合物共价键合到该至少一种纤维，其中该至少一种纤维在表面上包含选自由以下组成的组的化学反应性基团：-oh、-co-、-cooh、-cho、-nh2、-nh-、-conh-、-nhconh-、-coor、-nhcoo-和-c＝c-，该化学反应性基团至少部分地共价键合到该至少一种次生植物化合物。

2、令人惊讶地，已经表明，通过将次生植物化合物共价键合到纤维材料上，可以以目标方式改变材料的功能性能，并且可以通过纤维和次生植物化合物之间的共价键提供稳健且可持续的纤维材料。取决于次生植物化合物的结构和性能，材料的性能可以通过将材料共价键合到纤维材料来操纵，而不使用有毒和/或对环境有害的化学品。次生植物化合物是日常营养的天然组分，并且因此表示对环境或人类没有危险，因为它们是来自生物的、可持续性原材料的产品。与现有技术中通常用于改性纤维材料的功能性化学品相反，次生植物化合物是生物源材料。

3、本发明的另外的方面涉及一种用于生产本发明的纤维材料的方法，该方法包括使至少一种纤维与至少一种次生植物化合物接触的步骤，其中该至少一种纤维在表面上包含选自由以下组成的组的化学反应性基团：-oh、-co-、-cooh、-cho、-nh2、-nh-、-conh-、-nhconh-、-coor、-nhcoo-和-c＝c-，该化学反应性基团至少部分地共价键合到该至少一种次生植物化合物。

4、已经表明，可以用本发明的方法来生产具有改进的性能的环境友好且可持续的纤维材料。通过在本发明的方法中使用未改性的生物原材料，与普通生产工艺相比，可以减少碳足迹等。通过借助于本发明的方法使纤维功能化，可以实现对于对应的制品的某些预期用途而言典型的使用功能。次生植物化合物可以例如通过喷涂、施加、浸渍、经由排气方法涂覆、洗入(任选地由超声支持)、混合、洗涤或它们的组合被施加到纤维或纤维材料。此处，次生植物化合物可以施加到整个纤维材料，或者根据用途仅施加到特定位置。例如，次生植物化合物可以成比例地分布在纤维材料内，并且另外的部分可以以液体形式(例如，溶液、乳液、分散体)和/或固体形式(例如，非常细的颜料)施加到纤维材料的外部。

5、本发明的另外的方面涉及根据本发明的纤维材料用于生产纺织品结构的用途，该纺织品结构优选为纱线、织造织物、针织织物、经编织物、无纬织物、毡或非织造织物。

技术特征：

1.一种纤维材料，所述纤维材料包含至少一种纤维，至少一种次生植物化合物共价键合到所述至少一种纤维，其中所述至少一种纤维在表面上包含选自由以下组成的组的化学反应性基团：-oh、-co-、-cooh、-cho、-nh2、-nh-、-conh-、-nhconh-、-coor、-nhcoo-和-c＝c-，所述化学反应性基团至少部分地共价键合到所述至少一种次生植物化合物。

2.根据权利要求1所述的纤维材料，其特征在于，所述纤维材料包含0.1重量％至10重量％，优选地0.2重量％至5重量％，特别优选地0.3重量％至3重量％的所述至少一种次生植物化合物。

3.根据权利要求1或2所述的纤维材料，其特征在于，所述至少一种次生植物化合物是萜类化合物或多酚类化合物。

4.根据权利要求3所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是单环萜类化合物或多环萜类化合物，优选地双环萜类化合物、三环萜类化合物、四环萜类化合物或五环萜类化合物。

5.根据权利要求3或4所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的单萜类化合物：除虫菊酯、百里酚、桉叶醇、侧柏醇、紫苏酸、芳樟醇、月桂烯醇、柠檬醛、香茅醛、香叶酸、朱尼酮、野菊花醇、薄荷醇、萜品醇、马鞭草烯醇、香芹醇、胡椒酮和樟脑，优选除虫菊酯、百里酚、桉叶醇、侧柏醇和/或紫苏酸。

6.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的倍半萜类化合物：法尼辛、红没药醇、蜜环菌素、merulidial、毛壳酸、橙花叔醇、姜烯、吉马烷、蜚蠊酮、榄香醇、愈创木烷和柏木烷，优选法尼辛、红没药醇、蜜环菌素、merulidial和/或毛壳酸。

7.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的二萜类化合物：agelasine、落叶松醇、脱氢枞醇、枞酸、博莱格维洛、aframodial、植物醇、视黄醇、primaran、印楝酚、毛喉素、赖百当酸、决明酸、赤霉素、异海松酸、脱氢枞醇和枞酸，优选agelasine、落叶松醇、脱氢枞醇、枞酸、博莱格维洛和/或aframodial。

8.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的二倍半萜类化合物：ircinin、新曼诺内酯、蜡烷和dehydroircinin。

9.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的三萜类化合物：柠檬苦素类、羊毛甾醇、夫西烷、夫西地酸、大戟烷、达玛烷、葫芦烷、葫芦素、桦木醇和桦木酸。

10.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的四萜类化合物：胡萝卜素、藏红花酸和番茄红素。

11.根据权利要求3至4中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述萜类化合物是选自由以下组成的组的多萜类化合物：白桦烯醇、齐墩果酸、泛醌和多萜醇。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述多酚类化合物是多羟基酚，优选单宁、木栓质或木质素。

13.根据权利要求12所述的纤维材料，其特征在于，所述单宁是没食子单宁或鞣花单宁。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述多酚类化合物选自由以下组成的组：植物抗毒素，优选白藜芦醇、黄酮醇，优选花旗松素、儿茶素、类黄酮、花青素、原花色素、原花青素、鞣红、白藜芦醇和异黄酮。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述至少一种次生植物化合物是树树脂，优选松香、乳香、乳香脂或香脂。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述至少一种纤维是天然纤维或合成纤维。

17.根据权利要求16所述的纤维材料，其特征在于，所述天然纤维是植物纤维，优选棉纤维；或基于纤维素的合成纤维，优选粘胶纤维、莫代尔纤维或莱赛尔纤维。

18.根据权利要求16所述的纤维材料，其特征在于，所述天然纤维是动物纤维，优选羊毛或丝。

19.根据权利要求16所述的纤维材料，其特征在于，所述合成纤维是聚酯纤维、聚酰胺纤维，优选氧化性预处理的聚乙烯纤维，优选氧化性预处理的聚丙烯纤维、聚丙烯酸酯纤维或聚丙烯腈纤维。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述至少一种纤维在其表面上具有至少一个间隔结构，所述至少一种次生植物化合物共价键合到所述间隔结构。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的纤维材料，其特征在于，所述纤维材料包含木材颗粒、加工助剂，优选avivage、润滑剂、光稳定剂、颜料、消光剂、杀生物剂、杀螨剂和/或杀真菌剂。

22.根据权利要求21所述的纤维材料，其特征在于，所述木材颗粒具有0.1μm至20μm，优选1μm至5μm的粒度。

23.根据权利要求21或22所述的纤维材料，其特征在于，所述木材颗粒选自软木颗粒，优选云杉木颗粒、冷杉木颗粒、松木颗粒、石松木颗粒、雪松木颗粒、侧柏木颗粒、红豆杉木颗粒或落叶松木材颗粒；硬木颗粒，优选山毛榉木材颗粒、杨木颗粒、桦木颗粒、橡木颗粒或桉木颗粒；或它们的混合物。

24.一种用于生产根据权利要求1至23中任一项所述的纤维材料的方法，所述方法包括使至少一种纤维与至少一种次生植物化合物接触的步骤，其中所述至少一种纤维在表面上具有选自由以下组成的组的化学反应性基团：-oh、-co-、-cooh、-cho、-nh2、-nh-、-conh-、-nhconh-、-coor、-nhcoo-和-c＝c-，所述化学反应性基团至少部分地能够共价键合到所述至少一种次生植物化合物。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在接触期间或之后，使所述至少一种纤维经受升高的温度、微波、超声和/或压力。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述至少一种纤维是如权利要求1或16至20中任一项所述的纤维，和/或所述至少一种次生植物化合物是如权利要求3至15中任一项所述的次生植物化合物。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种次生植物化合物以提取物或洗脱物的形式存在。

28.根据权利要求1至23中任一项所述的纤维材料用于生产纺织品结构的用途，所述纺织品结构优选为纱线、织造织物、针织织物、经编织物、无纬织物、毡或非织造织物。

29.根据权利要求1至23中任一项所述的纤维材料用于生产经编织物，优选过滤器，用于家具装饰的覆盖物、床垫、垫子填充物、窗帘、地板覆盖物、地毯、服装，优选用于体育活动的功能性服装、卫生产品、抹布和/或隔热材料的用途。

技术总结
本专利申请涉及一种纤维材料，该纤维材料包含至少一种纤维，至少一种次生植物化合物共价键合到该至少一种纤维，其中该至少一种纤维在表面上包含选自由以下组成的组的化学反应性基团：‑OH、‑CO‑、‑COOH、‑CHO、‑NH2、‑NH‑、‑CONH‑、‑NHCONH‑、‑COOR、‑NHCOO‑和‑C＝C‑，这些化学反应性基团至少部分地共价键合到至少一种次生植物化合物。

技术研发人员：K·拉梅特斯坦纳,斯蒂芬·图姆
受保护的技术使用者：维纳泰克斯研究开发生产有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/7/31