摘 要：為了探究木棉制品在面部油脂吸附中的應用，將木棉和棉纖維以5種不同的比例（0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0）混合梳理成纖維網(wǎng)，通過三道水刺加固制成非織造布。測試并表征了這5種非織造布的表面形貌、孔徑分布、表面潤濕性、吸油性能和瞬間吸附性能，并與市面上現(xiàn)有的吸油面巾紙做了對比分析。結果表明：水刺不會破壞木棉的空腔結構，且5種樣品均具有很好的疏水親油性；當木棉/棉混合比為7/3時，非織造布的吸油倍率（31.28）和保油率（94.69%）最高，且油液主要會附著在纖維表面、纖維與纖維間隙及纖維空腔中；此外，當木棉與棉的混合比為5/5時，0.5 s內的平均吸附速率最大（1.569 g/s）。研究表明木棉/棉水刺非織造布具有很好的吸油保油性能，為后續(xù)開發(fā)綠色環(huán)保木棉基吸油面巾紙?zhí)峁┝艘欢ǖ睦碚搮⒖肌?/p>

關鍵詞：木棉纖維；棉纖維；水刺非織造布；油液吸附；吸油紙

中圖分類號：TS176.9

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2024）09-0073-10

收稿日期：2024-01-04

網(wǎng)絡出版日期：2024-03-20

基金項目：上海市哲學社會科學規(guī)劃課題項目（2020BWY032）；教育部產學合作協(xié)同育人項目（220606429135509）

作者簡介：賈雪如（1999—），女，河南駐馬店人，碩士研究生，主要從事紡織材料與紡織品設計方面的研究。

通信作者：溫潤，E-mail：rain@dhu.edu.cn

目前環(huán)境污染越來越嚴重，影響到人體皮膚油脂分泌，分泌油脂的主要成分為甘油酯三脂，并含有少量的膽固醇、肌醇和脂肪酸^［1-2］。油脂可以保護皮膚表面，抵御外界真菌和細菌的侵入^［3］，但油脂分泌過多也會導致如痤瘡、黑頭、毛孔粗大等皮膚問題，需要及時清潔和處理^［4］。人們日常生活中處理油脂的清潔用品常用到吸油面巾紙。目前市場上的吸油面巾紙主要分為兩種類型：一種是紙質吸油面巾紙，另一種是非紙質吸油面巾紙。紙質吸油面巾紙的常用原材料為亞麻漿，采用造紙法制備，但亞麻較為粗糙，因而制備出的面巾紙極易損傷皮膚且吸油量并不高^［5］。非紙質吸油面巾紙主要由聚丙烯高分子材料制成^［6-7］，雖然制備出的面巾紙柔軟輕便，但不易降解^［8］，對環(huán)境造成不良影響。因此尋找一種綠色環(huán)?？山到馇揖哂辛己梦托缘脑牧现苽湮兔娼砑埦哂兄匾饬x^［9］。

木棉纖維是一種蓬松、柔軟、無毒無味的天然紡織材料，一方面因其纖維較短，紡絲效果較差，常作為絮狀填充物和隔熱吸聲材料用于生產中^［10-13］。另一方面，木棉纖維的大空腔結構為它良好的吸油性提供了可能性。有研究表明，1 g木棉纖維可以吸附約30 g原油，在吸油方向擁有巨大的應用潛力^［14-16］。目前大部分學者多采用針刺的方法把木棉用作清理溢油方向吸油材料^［17-18］，或將木棉纖維與親水纖維結合制備雙組分材料以應用于油水分離領域^［19-21］，也有學者采用亞氯酸鈉 （NaClO）對木棉進行氧化，然后用正硅酸四乙酯 （TEOS）進行溶膠-凝膠包被，并通過冷凍干燥法制成海綿，以增強其吸油性能用于石油采集領域^［22］。然而，目前很少有研究者關注木棉在人體面部油脂吸附中應用的可能性。

人體面部吸油紙需要直接接觸人體皮膚，因此需要保證吸油紙?zhí)烊唤】?，且足夠的輕薄，吸油性能優(yōu)異，具備疏水親油的特性。水刺工藝可以保證面部吸油紙足夠輕薄，木棉纖維的高中空結構可以提高其吸油量，但由于木棉纖維較短，不宜成型，因此加入棉纖維提高非織造布的成網(wǎng)性能。木棉纖維和棉纖維表面的蠟質使制備的非織造布具有疏水親油的性能，吸收面部油脂時不帶走面部水分，同時又天然綠色環(huán)?？山到?。本文將木棉纖維與棉纖維混紡，采用不同的混紡克重比，以水刺工藝制備吸油面巾紙（下文又稱水刺非織造布），并測試表征木棉/棉混纖水刺非織造布的面密度、表面形態(tài)及孔徑分布特性，同時選取與人體面部分泌油脂成分接近的辛癸酸甘油酯（Caprylic capric triglyceride，GTCC）作為測試油液來研究水刺非織造布的吸附性能，測試評價水刺非織造布的表面浸潤性、油液吸附性能及瞬間吸附性能，并與市面上現(xiàn)有面巾紙進行吸油性能對比分析，本文拓展了木棉纖維的應用領域，可為木棉纖維在吸油面巾紙上的應用提供一定的參考。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

木棉纖維產自于印尼爪哇地區(qū)，棉纖維產自于中國新疆地區(qū)，均是未經處理的纖維，基本性質如表1所示。測試油液GTCC購買于廣州佰宇生物科技有限公司。

用于對比分析的成品吸油面巾紙主要成分分別為亞麻漿和聚丙烯。智能黏度測量儀器（DV2TLV型，Brookfield，美國）用于測試GTCC油液的黏度。表面張力儀（DCATll型，Dataphysics，德國）用于測試GTCC油液的密度和表面張力。測試溫度設置為20℃，每個指標均重復測試3次取平均值。GTCC油液的基本性質如表2所示。

1.2 水刺非織造布的制備

首先將木棉纖維和棉纖維進行手動開松除雜，按木棉與棉質量比例分別為0∶10、3∶7、5∶5、7∶3、10∶0制備5種樣品，分別編號為1#、2#、3#、4#、5#。由于木棉纖維質量較輕，抱合力差不易成網(wǎng)，落棉較多。經過前期預實驗發(fā)現(xiàn)木棉落棉率為30%～40%，棉纖維落棉率為5%～10%，因此在進行投料時補足該部分損失質量。設置木棉纖維占纖維網(wǎng)質量的比例分別為 0%、30%、50%、70%、100%，根據(jù)落棉率計算得出應準備的纖維質量如表3所示。

按照相應的比例混合均勻，將除雜混合后的纖維喂入梳棉機（AS181A型，上海紡織工學院機械工廠）得到混合均勻的木棉/棉纖維網(wǎng)，梳棉機送料軸速度為1.5 r/min，錫林轉速為908 r/min，道夫轉速為16 r/min，卷條筒轉速為11.8 r/min。接著對木棉/棉纖維網(wǎng)進行3道水刺（Aquajet Y500-2型，蘇州九一高科無紡設備有限公司）加固處理，以同一方向的正反正為順序，3次水刺加壓壓力分別為4、5、6 MPa，網(wǎng)簾速度為4 m/min，最后放入烘箱進行烘燥，溫度設置為95℃，烘燥時間為120 min，得到5種水刺非織造布。

1.3 測試與表征

1.3.1 面密度測試

非織造布的面密度是質量與表觀體積之比，為測定樣品的面密度γ，將樣品裁剪成尺寸為 100 mm×100 mm 大小，每種樣品各裁剪3塊，共計15個樣品。將裁剪好的樣品放置于溫度25%，濕度65%的恒溫恒濕實驗室24 h進行調濕，使用電子天平（FA-1004型，上海儀器天平廠）稱量，求取平均值得到5種非織造布的重量G，根據(jù)被測非織造布的面積可計算出非織造布的平方米重w；使用織物厚度儀（YG141D型，中國溫州方圓儀器有限公司）測量5種非織造布的厚度T，設置壓腳面積2000 mm²，加壓砝碼100 cN，加壓時間10 s，每種樣品分別選取不同部位測量10次，計算求得平均值。

根據(jù)式（1）可計算出非織造布的密度γ：

γ=GA·T×10^-3（1）

式中：γ為非織造布的密度，g/cm³；G為非織造布的重量，g；A為被測非織造布的面積，m²；T為被測非織造布的厚度，mm。

1.3.2 表面形態(tài)表征

使用掃描電子顯微鏡 （SEM-TM3000型，日本）進行水刺非織造布的表面形態(tài)表征。首先將導電膠黏貼在電鏡臺上，取6 mm×6 mm大小的樣品黏附在導電膠上并對樣品進行噴金處理。

1.3.3 孔徑分布測試

依據(jù)標準 ASYM D6767—2002 Standard Test Method for Pore Size Characteristics of Geotetiles by Capillary Flow Test，將非織造布樣品裁剪成 30 mm×30 mm大小，采用泡點法，使用多孔材料分析儀（CFP—1100AI，PMI公司，美國）測量非織造布的孔徑分布情況，儀器自帶的軟件 Capwin 可自動計算得到非織造布中不同孔徑大小的孔徑個數(shù)及平均孔徑大小。

1.3.4 表面潤濕性測試

采用氣泡法測量非織造布對油液的接觸角，試樣制成 45 mm×6 mm 大??；采用懸滴法測量非織造布與去離子水的接觸角，試樣制成 40 mm×6 mm 大小。將制備好的樣品黏附在玻璃片上，采用光學接觸角測試儀（OCA15EC型，Dataphysics公司，德國）進行測試，每個樣品測量5次取平均值。

1.3.5 吸油性能測試

將非織造布剪裁成 5 cm×5 cm 大小，每種樣品剪裁3塊，共計15個樣品，分別稱量并記錄質量，記為m。再將非織造布放在盛有測試油液的燒杯中，放置15 min后取出，轉移到帶有圓孔的不銹鋼片上放置10 min（無液體油滴滴下），稱量非織造布及油液的質量，記為m。靜置24 h后，稱量非織造布及油液的質量，記為m，每個樣品重復3次求取平均值。吸油倍率N和靜置保油率R分別按式（2）和（3）計算：

N=m-mm（2）

R/%=m-mm-m×100（3）

式中：N為非織造布的吸油倍率；R為非織造布的保油率，%；m為樣品吸油前質量，g；m為樣品吸油后質量，g；m為樣品靜置24 h后剩余質量，g。

同時，為了觀察非織造布吸油后的表面形態(tài)，用鑷子刮掉一小部分纖維，使用偏光顯微鏡（ECLIPSE LV 100NPOL，尼康精密（上海）有限公司）觀察和分析吸油后纖維的表面形貌和儲油狀態(tài)，研究吸油機理。

1.3.6 瞬間吸附性能測試

采用芯吸的測試方法，使用DCAT11型表面張力儀測試非織造布的瞬間吸附速率。DCAT11型表面張力儀的基本結構示意如圖1所示，使用樣品夾夾住剪裁成尺寸為20 mm×50 mm的測試樣品，將測試油液倒入液體容器，液體容器由張力儀控制，慢慢靠近被樣品夾夾住的樣品時，微力天平會自動測量出吸油過程中非織造布的吸油質量隨時間的變化。設定液體容器的上升速度和下降速度均為1 mm/s，上升時間和下降時間均為1 s。

2 結果和討論

2.1 基本參數(shù)分析

測得1#、2#、3#、4#、5#五種混纖水刺非織造布的基本參數(shù)如表4所示。

從表4可知，隨著木棉含量的增加，非織造布的面密度逐漸減小，這是由于木棉的大中腔結構導致。木棉含量越多，非織造布的空腔越多，內部空氣越多，膨松性越好。在相同平方米重的情況下，木棉含量越高，非織造布的厚度越大。

2.2 微觀形貌表征

采用掃描電子顯微鏡對5種非織造布及單根纖維的表面形貌特征進行表征，結果如圖2所示。

從圖2 （a）—（e）可知，棉纖維和木棉纖維均勻分布在非織造布中。其中，雖然木棉纖維的相對彎曲剛度遠小于棉纖維（見表1），但由于棉纖維本身纖維長度較長，其在水刺非織造布中更容易互相纏結，扭曲旋轉，纖維交叉接結點較多，在混合體系中主要起到支撐作用，保證了整個結構的穩(wěn)定性，并賦予非織造布一定的強力。雖然木棉纖維的相對彎曲剛度小，但由于木棉纖維本身纖維長度較短，因此纖維反而更加不易彎折，纖維過短也導致木棉纖維與纖維之間不易互相纏繞，整體更多的是處于平行堆疊狀態(tài)，結構更為蓬松，其接結點主要由棉纖維纏繞木棉纖維產生。從圖2 （f）—（i）可看出，木棉纖維大部分保持較完整的大圓形中腔結構，壁薄，表面光滑，極少部分纖維有折疊或被壓扁的情況。棉纖維保持扁平中腔結構，縱向有轉曲，表面粗糙，可見機械水刺的水流沖擊并不會破壞木棉纖維的中腔結構，為木棉/棉混纖水刺非織造布優(yōu)異的吸油性能提供了較好的結構基礎。

2.3 孔徑分布分析

使用多孔材料分析儀（CFP-1100AI）計算的5種非織造布的平均孔徑大小分別為43.49、36.55、36.30、25.92、33.32 μm。孔徑大小與孔徑占比關系圖如圖3所示，折線越窄，表示某一孔徑占比越高，孔徑大小分布越集中，折線越平緩，表示不同大小孔徑的占比越平均。從圖3可看出，1#樣品孔徑大小在20.31～100.69 μm，整體孔徑尺寸差異性大，4#樣品孔徑大小在0～60.87 μm，孔徑分布曲線有明顯峰值，整體孔徑分布更小更均勻，2#、3#、5#3個樣品的孔徑大小均在0～83.91 μm。將非織造布的平均孔徑大小數(shù)據(jù)結合圖3可知，1#、2#、3#、4#樣品隨著木棉含量的增加，孔徑越來越小，也越來越均勻。這是由于木棉纖維的相對彎曲剛度遠小于棉纖維，且木棉纖維的纖維長度也比棉纖維小，在混合體系中更容易進入到棉纖維與棉纖維之間產生的大孔隙中，起到“填充”作用，因此非織造布整體的孔隙越來越小。雖然5#樣品是純木棉，但從SEM圖像（見圖2）可以看出木棉纖維與木棉纖維之間有較少的彎折，大多都是平行或交叉堆疊排列，導致木棉纖維與纖維之間的孔隙率比混纖的非織造布略大，拉高了整體的孔徑尺寸，因此5#樣品的平均孔徑反而大于4#。

2.4 表面潤濕性能分析

為了研究混紡非織造布的表面潤濕性能，分別測試了5種非織造布表面對于去離子水和GTCC油液的親疏性，測試結果如表5和圖4所示。由于去離子水和GTCC均是無色透明的液體，因此分別加入亞甲基藍和蘇丹III進行染色，以更好地觀察其在非織造布上的接觸形態(tài)，對比樣（亞麻漿樣品編號6#，聚丙烯樣品編號7#）的油水親疏性如圖5所示。

從表5可知：5種非織造布與去離子水的接觸角均大于130°，與GTCC油液的接觸角均小于70°。這主要是因為未處理的木棉纖維和棉纖維表面都覆蓋一層蠟質，而蠟質中的長鏈烷烴、脂肪酸、和酯類等物質可使纖維具有親油性^［14］。水刺過程并未產生任何的化學反應，也未破壞纖維表面存在的天然蠟質，從圖4中可以看出：5種水刺非織造布均具備良好的親油疏水性，當亞甲基藍水溶液滴加在表面時，液滴呈現(xiàn)球形，而GTCC油液則被快速吸收。從圖5可以看出：對比樣6#呈現(xiàn)出既吸油又吸水的特性，不適用于面部吸油紙領域，在7#樣品中，GTCC油液懸浮于吸油紙表面，雖呈現(xiàn)疏水親油的特性，但油液在該吸油紙表面的擴散速度較慢，吸附速率較慢。

將甲基藍染成藍色的去離子水和蘇丹III染成紅色的GTCC混合在一起制備油水混合液，把5種水刺非織造布浸入混合液體中，10 s后再拿出觀察，發(fā)現(xiàn)非織造布可以選擇性地吸附混合液表面的油液，且不沾染水，結果如圖6所示。這種性能確保在吸收人體面部油脂的同時不會吸走面部水分，保證了其在吸油面巾紙領域應用的可能性。

2.5 吸油性能分析

由于夏天人體面部出油較多，因此同樣尺寸的吸油面巾紙吸油量大小也是影響消費者購買的重要因素，本文通過吸油倍率和靜置保油率來表征非織造布的吸油性能，分別測試了5種非織造布對于GTCC油液的吸油倍率和保油率。其測試結果如圖7所示，為更好地分析纖維吸油機理，吸油后纖維的形態(tài)如圖8所示。

從圖7可以看出：1#、2#、3#、4#樣品隨著木棉含量的增加，吸油倍率和保油率均呈現(xiàn)上升趨勢，且當木棉與棉比例為7∶3時，具有最高的吸油倍率（31.38 g/g）和最高的保油率（94.69%）?；炖w非織造布（2#、3#、4#）的吸油倍率和保油率均比5#樣品高，這是由于棉纖維的存在，一方面使得非織造布的接結點的增多，極大地提高了非織造布的吸油倍率；另一方面起到支撐木棉纖維的作用，使得木棉大空腔可以保持較多的油液不易滲出，從而提高了非織造布的保油率。雖然5種非織造布的保油率均大于93.00%，但由于5#樣品整體結構較為松散，沒有支撐力的作用，空腔油液較易排除，保油率在5個樣品中最低（93.56%）。

從圖8的纖維吸油后的表面形貌可看出非織造布在吸附油液時，油滴首先會附著在纖維的表面，這是由于未處理的棉纖維與木棉纖維表面含有蠟質、脂肪和果膠等物質，具有天然的親油性能。其次，油液還與還會在纖維與纖維間的空隙產生芯吸效應^［14］，少部分油滴會滲入到纖維的中腔內部，表現(xiàn)出中腔和纖維間孔隙雙尺度的油液吸附行為。由于木棉纖維細胞壁上有許多多級屈曲小微孔，油液主要經由細胞壁上的小微孔通過毛細效應進入中腔，從而使得中腔內部的油液與外部表皮的油液連成一體，同時木棉纖維較低的表面能也使得木棉纖維與油液分子的作用力和黏附能增大，是木棉纖維具有較好吸油性能的重要原因^［23］。除此之外，纖維與纖維糾纏點處，也極易捕獲和儲存油滴。因此，隨著木棉含量的增加，非織造布中管腔和孔隙的數(shù)量也同時增加，因而產生了顯著的吸芯效應，同時糾纏點數(shù)量的增加也使得纖維捕獲的油滴數(shù)量增加，從而導致吸油倍率增加。

2.6 瞬間吸附性能分析

由于日常使用吸油面巾紙擦拭接觸時間較短，因此對5種非織造布及對比樣的瞬間吸附性能進行測試分析。由于非織造布水刺是沿著某一方向進行的，水刺位置對于垂直水刺方向的吸收速率影響較大，不具備普適性，因此瞬間吸附速率僅考慮平行水刺方向，油液吸附質量隨非織造布位移變化曲線如圖9所示。

當DCAT11型表面張力儀夾持的樣品浸入至測試液體中1 mm時，儀器會有短暫停頓，為減少實驗誤差，因此截取前0.5 mm的數(shù)據(jù)進行分析，機器下降速度是1 mm/s，故直接對前0.5 mm的位移-吸附質量進行微分，可得瞬間吸附速率，如圖10所示的非織造布吸油速率隨時間變化曲線圖。

從圖9和圖10可知，在初始階段，吸附速率均較高，之后在1 s內迅速下降。對比樣6#和7#的吸附速率遠小于1#、2#、3#、4#、5#，僅分別達到0.263 g/s和0.268 g/s。添加木棉的吸附速率（3#、4#、5#）要大于未添加木棉的吸附速率（1#）。其中，當木棉含量大于30%時，0.5 s內的平均吸附速率均大于1.000 g/s，當木棉與棉的混合比為5∶5時，0.5 s內的平均吸附速率最大，可達到1.569 g/s。分析原因，一方面是由于混有木棉的非織造布平均孔徑更小更多（見圖3），且木棉纖維細胞壁含有大量的微小孔徑，均導致了含有木棉的非織造布的芯吸作用更明顯。另一方面由于木棉的表面能較低，對油液的粘附力要大于棉纖維，更容易形成較強的范德華力和色散力。而棉纖維的纏結作用使得木棉纖維之間的大孔徑變得更小，因此木棉纖維與棉纖維混紡的非織造布吸附速率要更高。

3 結論

本文通過將木棉與棉混紡制備了5種不同比例的水刺非織造布，測試表征了非織造布的表面形態(tài)結構、孔徑分布、表面浸潤性能，及其油液吸附性能和瞬間吸附性能，并觀察了木棉和棉纖維吸油后的表面形態(tài)，與市面上現(xiàn)有吸油面巾紙性能進行了對比，主要結論如下：

a）水刺不會破壞木棉纖維的結構特性，絕大部分木棉纖維都保持有獨特的大空腔結構；1#、2#、3#、4#樣品隨著木棉含量的增加，孔徑越來越小，也越來越均勻，5#樣品的由于木棉纖維自身較少的彎折，導致孔隙率較大，因此5#樣品的平均孔徑反而大于4#。

b）5種水刺非織造布都具有很好的疏水親油性能及油水選擇性；靜置保油率均大于93.00%，隨著木棉含量的增加，飽和吸油量和靜置保油率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當木棉與棉的混紡比為7比3時，非織造布具有最高的吸油倍率和靜置保油率，分別為 31.38和 94.69%。油液除了會黏附在纖維表面外，還會進入纖維中腔以及被接結點捕獲，因此纖維孔隙大小及接結點數(shù)量都會影響非織造布的吸油倍率和靜置保油率。5種水刺非織造布的瞬間吸附速率會在0.5 s內迅速下降；隨著木棉含量的增加，非織造布的瞬間吸附速率呈現(xiàn)上升趨勢，其中，3#樣品在0.5 s內的平均吸附速率最高，達到1.569 g/s。

c）對比樣6#呈現(xiàn)出水油雙親的特性，不符合吸油面巾紙疏水親油的性能要求；對比樣7#滿足疏水親油的特性，但對于油液的吸附擴散性能要比水刺非織造布差。6#和7#對GTCC油液的瞬間吸附速率僅分別為0.263 g/s和 0.268 g/s。

本文通過水刺工藝制備的木棉/棉混纖水刺非織造布輕薄親膚，對環(huán)境無污染，吸油性能好，在面部吸油領域具有很廣泛的應用前景。但由于木棉纖維質量較輕，如何在混纖過程中減少木棉纖維的落棉率，提高生產效率，是未來研究需要進一步解決的問題。

參考文獻：

［1］KREMMYDA L S， TVRZICKA E， STANKOVA B， et al. Fatty acids as biocompounds： Their role in human metabolism， health and disease-a review. Part 2： Fatty acid physiological roles and applications in human health and disease［J］. Biomedical Papers of the Medical Faculty of the University Palacky in Olomouc， 2011， 155（3）.

［2］DOWNING D T， STRAUSS J S. Synthesis and composition of surface lipids of human skin［J］. Journal of Investigative Dermatology， 1974， 62（3）： 228-244.

［3］畢志剛. 皮膚性病學［M］. 北京：科學出版社，2002：11-13.

BI Zhigang. Dermatology and Venereology［M］. Beijing： Science Press， 2002：11-13.

［4］MILLS J N. Human circadian rhythms［J］. Physiological reviews， 1966， 46（1）： 128-171.

［5］陳莉， 鄒龍， 孫衛(wèi)國. 廢棄亞麻熱解處理吸油材料的制備及其吸附性能［J］. 紡織學報， 2017， 38（6）： 17-22.

CHEN Li， ZOU Long， SUN Weiguo. Preparation and oil adsorption property of thermal-modified waste flax fibers ［J］. Journal of Textile Science， 2017， 38（6）： 17-22.

［6］WEI Q F， MATHER R R， FOTHERINGHAM A F， et al. Evaluation of nonwoven polypropylene oil sorbents in marine oil-spill recovery［J］. Marine Pollution Bulletin， 2003， 46（6）： 780-783.

［7］王丹， 崔永珠， 魏春艷， 等. 化學接枝改性制備聚丙烯非織造布吸油材料［J］. 印染， 2015， 41（13）： 31-34.

WANG Dan， CUI Yongzhu， WEI Chunyan， et al. Preparation of polypropylene non-woven oil absorption materials by chemical grafting ［J］. China Dyeing & Finishing， 2015， 41（13）： 31-34.

［8］CHU Z， FENG Y， SEEGER S. Oil/water separation with selective superantiwetting/superwetting surface materials［J］. Angewandte Chemie International Edition， 2015， 54（8）： 2328-2338.

［9］RENUKA S， RENGASAMY R S， Das D. Studies on needle-punched natural and polypropylene fiber nonwovens as oil sorbents［J］. Journal of Industrial Textiles， 2016， 46（4）： 1121-1143.

［10］EDWARDS H G M， FARWELL D W， WEBSTER D. FT Raman microscopy of untreated natural plant fibres［J］. Spectrochimica Acta Part A： Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 1997， 53（13）： 2383-2392.

［11］DAUDA B M D， KOLAWOLE E G. Processibility of Nigerian kapok fibre［J］. 2003， 28（2）：147-149.

［12］WANG F. Comparisons of thermal and evaporative resistances of kapok coats and traditional down coats［J］. Fibres & Textiles in Eastern Europe， 2010， 18（1）： 75-78.

［13］崔美琪，徐廣標，李旦.木棉/PET/ES纖維集合體吸油性能研究［J］.上海紡織科技，2015，43（10）：45-47.

CUI Meiqi， XU Guangbiao， LI Dan. Study on oil sorption performance of kapok/PET/ES fiber assembly［J］.Shanghai Textile Science & Technology，2015，43（10）：45-47.

［14］LIM T T， HUANG X. Evaluation of hydrophobicity/oleophilicity of kapok and its performance in oily water filtration： Comparison of raw and solvent-treated fibers［J］. Industrial Crops and Products， 2007， 26（2）： 125-134.

［15］DONG T， XU G， WANG F. Adsorption and adhesiveness of kapok fiber to different oils［J］. Journal of Hazardous Materials， 2015， 296： 101-111.

［16］HORI K， FLAVIER M E， KUGA S， et al. Excellent oil absorbent kapok ［Ceiba pentandra （L.） Gaertn.］ fiber： Fiber structure， chemical characteristics， and application［J］. Journal of Wood Science， 2000， 46（5）： 401-404.

［17］SINGH C J， MUKHOPADHYAY S， RENGASAMY R S. A sustainable approach to oil spill cleanup by kapok and waste cotton needle punched nonwoven blends［J］. Industrial Crops and Products， 2023， 191： 115939.

［18］SINHA S K， KANAGASABAPATHI P， MAITY S. Performance of natural fibre nonwoven for oil sorption from sea water［J］. Tekstilec， 2020， 63（1）.

［19］岳新霞， 寧晚娥， 蔣芳， 等. 木棉纖維改性及吸油性能研究［J］. 上海紡織科技， 2017， 45（12）： 57-61.

YUE Xinxia， NING Wan'e， JIANG Fang， et al. Modification and oil absorption property of kapok fibers ［J］. Shanghai Textile Science & Technology， 2017， 45（12）： 57-61.

［20］SINGH C J， MUKHOPADHYAY S， RENGASAMY R S. Oil separation from oil in water emulsion by coalescence filtration using kapok fibre［J］. Environmental Technology， 2023， 44（3）： 381-393.

［21］SONG Q， KANG J， TANG M， et al. Separation of water in diesel using filter media containing kapok fibers［J］. Materials， 2020， 13（11）： 2667.

［22］QUEK C S， NGADI N， AHMAD ZAINI M A. The oil-absorbing properties of kapok fibre-a commentary［J］. Journal of Taibah University for Science， 2020， 14（1）： 507-512.

［23］董婷. 木棉纖維微觀油液吸附機理與油水分離應用研究［D］. 上海：東華大學，2018： 31-41.

DONG Ting. Study on the Micro Oil Sorption Behavior of Kapok Fiber and Its Application in Oil Water Separation ［D］. Shanghai：Donghua University，2018： 31-41.

Preparation and oil absorption performance evaluation of kapok/cotton hydroentangled nonwovens

JIA Xueru¹， WEN Run^1，2， CUI Yunhua¹， LI Na³

（1.Shanghai Frontiers Science Center of Advanced Textiles， College of Textiles， Donghua University， Shanghai 201620， China; 2.Binzhou Institute of Technology， Binzhou 256606， China; 3.School of Textiles and Fashion， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620， China）

Abstract： The secretion of facial oil in the human body is increasing， while the existing facial tissues on the market are mostly made of flax pulp and polypropylene materials， and have the shortcomings of non-skin-friendliness， poor oil absorption effect and refractory degradation. This paper aimed to make full use of the large and medium cavity and natural skin-friendly characteristics of kapok， and to prepare green oil-absorbing facial tissues with excellent oil-absorbing performance via hydroentanglement by blending with cotton fibers.

Firstly， the kapok and cotton fibers were prepared by the carding machine to prepare the fiber web in different proportions （0∶10，3∶7，5∶5，7∶3，10∶0）. Then， the hydroentangled nonwovens were prepared by the front and back and three-way hydroentangled process with increasing pressure sequentially. The surface morphology and pore size distribution of the nonwovens were characterized by scanning electron microscopy and porous material analysis instrument. and the surface wettability of the nonwovens was analyzed by optical contact angle measuring instrument. Finally， the oil absorption and instantaneous adsorption properties of the nonwovens were also tested and characterized. A polarizing microscope was used to observe the morphological characteristics of the fiber after absorbing oil， and a comparative analysis was conducted with the oil-absorbing performance of existing oil-absorbing facial tissues on the market.

As can be seen from the scanning electron microscope， cotton fibers and kapok fibers are evenly distributed in the nonwoven， and mechanical hydroentanglement will not destroy the large and medium cavity structure of kapok， which provides a good structural basis for its oil absorption. When the ratio of kapok to cotton is 7∶3， the pore size of the nonwovens ranges from 0-60.87 μm， and its average pore size is the smallest （25.92 μm）. Furthermore， the pore size distribution curve has obvious peaks， and the overall pore size distribution is relatively uniform. The contact angle between the five nonwovens and deionized water is greater than 130°， and the contact angle with GTCC oil is less than 70°， indicating good hydrophobic lipophilicity. This can ensure that only grease is adsorbed and not contaminated with water during use. The comparison sample 6# shows the characteristics of oil and water amphipathicity. In addition， the addition of kapok can significantly improve the oil absorption rate and oil retention rate of the nonwovens. When the ratio of kapok to cotton is 7∶3， the nonwoven has the highest oil absorption rate （31.38） and the highest oil retention rate （94.69%）. The oil droplets will not only adhere to the surface of the fiber， but also produce a wicking effect in the space between the fibers， and a small part of the oil droplets will penetrate into the cavity of the fiber， showing a dual-scale oil adsorption behavior between the cavity and the pores between the fibers. The adsorption rate of added kapok （3#， 4#， 5#） is greater than that of unadded kapok （1#）. When the content of kapok is greater than 30%， the average adsorption rate within 0.5 s is greater than 1.000 g/s， and when the mixing ratio of kapok to cotton is 5∶5， the average adsorption rate within 0.5 s is the largest （1.569 g/s）. The average adsorption rates of comparative samples 6# and 7# within 0.5 s are only 0.263 g/s and 0.268 g/s.

Kapok fibers and cotton fibers are blended to prepare hydroentangled nonwovens， and cotton fibers are evenly distributed in the nonwovens as a supporting structure. With the increase of kapok content， the average pore size shows a downward trend and the pore size distribution tends to be increasingly uniform， which greatly improves the oil absorption capacity of nonwovens under the premise of ensuring skin-friendliness and green degradability. At the same time， the nonwovens also have good oil and water selectivity and instant adsorption performance， which can ensure that they only absorb human facial oil and do not absorb facial moisture during use， avoiding skin dryness. This work provides a reliable method for the subsequent development of new oil-absorbing facial tissues， and provides certain reference significance in expanding the application field of kapok.

Keywords： kapok fiber; cotton fiber; hydroentangled nonwovens; oil adsorption; oil absorbing paper