專利名稱：一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人造毛發(fā)的制備方法，特別與一種膠原蛋白纖維的制備方 法有關。
背景技術：
膠原蛋白是一種天然的高分子化合物，它主要存在于動物的皮、骨、軟骨、 牙齒、肌腱、韌帶和血管中，是結(jié)締組織重要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，起著支撐器官、 保護機體的功能。動物生皮及制革廢棄物通過酸-堿法或酶法處理可以提取出膠 原蛋白，將提取出的膠原蛋白溶解在某種溶劑中，調(diào)節(jié)溶液的濃度和粘度，再 經(jīng)過濕法或干濕法紡絲可以得到膠原蛋白纖維。
單純的膠原蛋白配制成的紡絲原液，原液的可紡性差，纖維力學性能，耐 水性能均不理想，限制了它的應用。將膠原蛋白與某種成纖聚合物，如聚乙烯 醇、聚丙烯腈等共混配制紡絲原液，可以改善原液的可紡性，特別是通過與水 溶性聚合物聚乙烯醇共混紡絲得到的纖維，保留了膠原蛋白富含氨基和羧基， 吸濕透氣性強，與人體皮膚親和性好等特點，且具有較好的力學性能，耐熱水 性能和很好的染色性，使其在服用、醫(yī)用保健品、發(fā)制品等領域有著廣泛的用 途。
膠原蛋白與聚乙烯醇共混紡絲也存在一些問題，如共混得到的紡絲原液易 發(fā)生相分離，原液的粘度不易控制，在經(jīng)凝固浴成型及纖維后處理過程中蛋白 質(zhì)損失較大。在膠原蛋白與聚乙烯醇共混紡絲原液中加入交聯(lián)劑使膠原蛋白與
聚乙烯醇發(fā)生交聯(lián)，可以提高原液穩(wěn)定性。CN1696362專利就公開了一種金屬離 子改性的膠原蛋白-聚乙烯醇復合纖維及其制備方法，采用具有配位能力的鋅離子、鋁離子、鋯離子、銅離子和鐵離子中的一種或兩種金屬離子，在膠原蛋白-聚乙烯醇中形成螯合交聯(lián)，提高了紡絲原液穩(wěn)定性，使成纖順利，強度均勻。 這種方法由于金屬離子的螯合交聯(lián)作用較弱，導致在紡絲凝固過程及縮醛化處 理過程中膠原蛋白損失量較大。
CN101008110專利公開了一種用二醛作為交聯(lián)劑制備膠原蛋白/聚乙烯醇復 合纖維的方法，減少了膠原蛋白的損失。
但以上兩種方法得到的纖維線密度較小，不適于制作人造毛發(fā)蛋白纖維。 CN1481461專利公開了一種再生膠原纖維的制造方法以及定形方法，采用單 官能環(huán)氧化合物和金屬鋁鹽對膠原纖維進行處理。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，該方法 得到的纖維的水中軟化點(即RP值)并不十分理想，該纖維在7CTC以上的水 中浸泡，纖維保持形狀能力不佳，易發(fā)生10%以上的長度收縮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法。 本發(fā)明是在紡絲原液中添加單官能環(huán)氧化合物作為交聯(lián)劑，提高膠原蛋白 (或明膠)與聚乙烯醇相容性，得到具有一定濃度和粘度的紡絲原液，原液經(jīng) 濕法紡絲得到的初生纖維，再經(jīng)醛類、金屬離子水溶液后交聯(lián)處理得到人造毛 發(fā)蛋白纖維。該方法的制備工藝步驟依次為紡絲原液制備、濕法紡絲和初生 纖維后處理。即溶劑、膠原蛋白或明膠、聚乙烯醇、單官能環(huán)氧化合物、酸堿 溶液、原液染料混合形成均相的紡絲原液，紡絲原液經(jīng)濕法紡絲得到初生纖維， 初生纖維經(jīng)過后處理得到人造毛發(fā)蛋白纖維。具體工藝步驟如下 1、紡絲原液制備。
將100重量份分子量為1000-250000的膠原蛋白(或明膠)加熱溶解在 200-600重量份的去離子水溶劑中，攪拌均勻形成溶液A。將100重量份聚乙烯醇溶解在300 800重量份去離子水溶劑中，攪拌均勻，形成溶液B。制備單官 能環(huán)氧化合物試劑C。將10重量份的鹽酸或乙酸溶液溶解在卯重量份的去離子 水溶劑中，形成溶液D。將10重量份的氫氧化鈉溶液溶解在重量90份的去離 子水溶劑中，形成溶液E。將15重量份的染料溶解在85重量份的去離子水溶劑 中，形成溶液F。攪拌條件下，將5 80重量份的溶液A與80 5重量份溶液B 共混，加入10 1重量份溶液D或10 1重量份溶液E，再加入0.1 10重量份 試劑C，加入2 10重量份溶液F，攪拌2 18小時，將溶液加壓過濾，40 80°C 靜置脫泡1 24小時，形成紡絲原液。
2、 濕法紡絲。
釆用孔徑0.10 0.60mm的濕法紡絲噴絲頭，將紡絲原液于40 80'C下保 溫，經(jīng)計量泵、.過濾器，從噴絲頭噴出，紡絲細流在較強凝固能力的凝固浴中 凝固成型。
紡絲凝固浴選用20 50'C、經(jīng)調(diào)節(jié)PH為1-7的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。 中和浴選用20 50'C、 PH為7—10的飽和硫酸鈉一氫氧化鈉水溶液，水洗浴選 用20 50'C、 PH為7的飽和硫酸鈉水溶液。
3、 初生纖維后處理。
熱拉伸定型熱定型溫度150 250°C，熱拉伸1.5 10倍，熱定型時間2 IO分鐘。
后交聯(lián)處理采用甲醛、二醛、金屬離子鹽，在25 70。C下進行交聯(lián)反應， 其中甲醛濃度10 80g/L， 二醛濃度l 20g/L，金屬離子鹽濃度20 200g/L，處 理時間0.1 1小時。二醛為乙二醛、丙二醛、丁二醛或戊二醛中的一種。金屬 離子鹽為包含有鋅、銅、鐵或鋯離子鹽中的一種。
水洗用水將纖維表面的金屬離子鹽、醛、酸洗凈。上油將纖維在含有油劑的溶液中浸泡0.2小時。
經(jīng)后處理后得到成品纖維，纖維的纖度為30-120dtex，斷裂強度為l 8cN/dtexc
本發(fā)明人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維制備方法有如下優(yōu)點
1、 紡絲原液均勻穩(wěn)定，粘度適中，濕法紡絲成纖性好。
2、 由于使用單官能環(huán)氧化合物作為交聯(lián)劑，紡絲原液中膠原蛋白(或明膠) 加入量較大，初生纖維又經(jīng)醛類、金屬離子水溶液后交聯(lián)處理，制得的蛋白纖 維纖度、力學性能、水中軟化點均能滿足發(fā)用要求。
3、 染料直接添加入紡絲原液，人造毛發(fā)蛋白纖維顏色均勻且色牢度好。
4、 本發(fā)明所用膠原蛋白(或明膠)分子量分布廣，對膠原蛋白要求不茍 刻，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
5、 本發(fā)明制得的人造毛發(fā)纖維與人發(fā)在外觀及觸感上相似程度高，纖維 色澤光亮，懸垂性好，且與人體皮膚親和性好，制成假發(fā)后配戴透氣舒適，適 于用作中高檔假發(fā)的制作材料。
本發(fā)明使用的膠原蛋白，可以從制革廢棄物中提取，這不僅降低了假發(fā)蛋 白纖維的原料成本，而且是對皮革廢棄物的再利用，即節(jié)約了資源，又能減少 廢棄物的丟棄造成對環(huán)境的污染，且本發(fā)明制備得到的假發(fā)蛋白纖維一旦超過 使用壽命后，在自然環(huán)境中可降解，降解產(chǎn)物對環(huán)境無污染，因而本發(fā)明提出 的假發(fā)蛋白纖維的制備方法符合當今社會大力倡導的保護環(huán)境、節(jié)約資源的精 神，具有重大的社會意義和經(jīng)濟意義。
具體實施例方式
下面通過實例例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1配制紡絲原液取7.58膠原蛋白和248去離子水混成均相溶液八，取67.5g 聚合度1700、醇解度99%的聚乙烯醇和165.6g去離子水混成均相溶液B，取0.4g 環(huán)氧氯丙垸試劑C，取l.lg鹽酸與13.9g去離子水混成溶液D，取3g染料溶解 于17g去離子水中形成溶液F。在溶液B中，在攪拌條件下，依次加入溶液A、 溶液D、溶液C、溶液F。保持原液溫度75'C。
紡絲原液紡制將上述得到的紡絲原液進行過濾、脫泡后經(jīng)0.6mm孔徑的 噴絲孔噴出，采用25'C、PH為5的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。中和浴選用25°C、 PH為9的飽和硫酸鈉一氫氧化鈉水溶液，水洗浴選用25°C、 PH為7的飽和硫 酸鈉水溶液，濕法紡絲得到初生纖維。
熱拉伸定型初生纖維在220'C下拉伸3 6倍、熱定型3min。
后交聯(lián)處理采用甲醛80g/L、戊二醛lg/L、硫酸鋅20g/L，在25'C下，處 理時間1小時。
水洗用水將纖維表面的金屬離子鹽、醛、酸洗凈。
上油將纖維在含有油劑的溶液中浸泡0,2小時。
得到的成品纖維的纖度為35.7-115.5dtex，斷裂強度為1.5 -2.6cN/dtex。 實施例2
配制紡絲原液取14.4g膠原蛋白和28g去離子水混成均相溶液A，取57.6g 聚合度2000醇解度99%的聚乙烯醇和166.4g去離子水混成均相溶液B，取0.6g 環(huán)氧氯丙烷試劑C，取1.5g乙酸與14.5g去離子水混成溶液D，取2.5g染料溶 解于14.5g去離子水中形成溶液F。在溶液B中，在攪拌條件下，依次加入溶液 A、溶液D、溶液C、溶液F。保持原液溫度75。C。
紡絲原液的紡制將上述得到的紡絲原液進行過濾、脫泡后經(jīng)0.4mm孔徑 的噴絲孔噴出，采用50'C、 PH為3的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。中和浴選用50°C、 PH為11的飽和硫酸鈉一氣氧化鈉水溶液，水洗浴選用50"C、 PH為7的 飽和硫酸鈉水溶液，濕法紡絲得到初生纖維。
熱拉伸定型初生纖維在215'C下拉伸2 5倍、熱定型3min。
后交聯(lián)處理采用甲醛20g/L、乙二醛10g/L、硫酸銅50g/L，在60'C下，處 理時間0.2小時。
水洗用水將纖維表面的金屬離子鹽、醛、酸洗凈。
上油將纖維在含有油劑的溶液中浸泡0,2小時。
得到的成品纖維的纖度為38.1-101.2dtex，斷裂強度為1.8 -2.8 cN/dtex。 實施例3
配制紡絲原液取19.8g膠原蛋白和31g去離子水混成均相溶液A，取46.2g 聚合度2000醇解度99%的聚乙烯醇和182.2g去離子水混成均相溶液B，取0.8g 環(huán)氧氯丙烷試劑C，取0.2g氫氧化鈉與5.8g去離子水混成溶液E，取2g染料溶 解于12g去離子水中形成溶液F。在溶液B中，在攪拌條^f^下，依次加入溶液A、 溶液D、溶液C、溶液F。保持原液溫度75'C。
紡絲原液的紡制將上述得到得紡絲原液進行過濾、脫泡后經(jīng)0.1mm孔徑 的噴絲孔噴出，采用40°C、 PH為6的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。中和浴選用 40°C、 PH為8的飽和硫酸鈉一氫氧化鈉水溶液，水洗浴選用40°C、 PH為7的 飽和硫酸鈉水溶液，濕法紡絲得到初生纖維。
熱拉伸定型初生纖維在210X:下拉伸2 4.5倍、熱定型3.5min。
后交聯(lián)處理采用甲醛40g/L，丙二醛20g/L、硫酸鋯60g/L，在40'C下，處 理時間0.5小時。
水洗用水將纖維表面的金屬離子鹽、醛、酸洗凈。
上油將纖維在含有油劑的溶液中浸泡0.2小時。得到的成品纖維的纖度為30-50dtex，斷裂強度為1.6-3.0 cN/dtex。 實施例4
配制紡絲原液取30g膠原蛋白和46g去離子水混成均相溶液A，取30g聚 合度2000醇解度99%的聚乙烯醇和165g去離子水混成均相溶液B，取lg環(huán)氧 氯丙烷試劑C，取0.3g鹽酸與6.7g去離子水混成溶液D，取3.2g染料溶解于17.8g 去離子水中形成溶液F。在溶液B中，在攪拌條件下，依次加入溶液A、溶液D、 溶液C、溶液F。保持原液溫度70'C。
紡絲原液的紡制將上述得到得紡絲原液進行過濾、脫泡后經(jīng)0.3mm孔徑 的噴絲孔噴出，采用45'C、 PH為4的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。中和浴選用 45'C、 PH為9的飽和硫酸鈉一氫氧化鈉水溶液，水洗浴選用45'C、 PH為7的 飽和硫酸鈉水溶液，濕法紡絲得到初生纖維。
熱拉伸定型初生纖維在205'C下拉伸2 4.5倍、熱定型3.5min。
后交聯(lián)處理采用甲醛65g/L，戊二醛15g/L、硫酸鐵30g/L，在50'C下，處 理時間0.5小時。
水洗用水將纖維表面的金屬離子鹽、醛、酸洗凈。
上油將纖維在含有油劑的溶液中浸泡0.2小時。
得到的成品纖維的纖度為32.7 -94.8 dtex，斷裂強度為2.0 -2.8cN/dtex。
權(quán)利要求
1、一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維紡絲原液的制備。a.溶液A的制備將膠原蛋白(或明膠)，分子量為1000-250000，100重量份加熱溶解在200-600重量份的溶劑中，攪拌均勻形成溶液A。b.溶液B的制備將聚乙烯醇100重量份溶解在300～800重量份溶劑中，攪拌均勻，形成溶液B。c.試劑C單官能團環(huán)氧化合物。d.溶液D的制備將10份重量的酸溶解在90份重量的溶劑中，形成溶液D。e.溶液E的制備將10份重量的堿溶解在90份重量的溶劑中，形成溶液E。f.溶液F的制備將15份重量的染料溶解在85份重量的溶劑中，形成溶液F。g.人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維紡絲原液的制備攪拌下將5～80份的溶液A與80～5份溶液B共混，加入10～1份溶液D或10～1份溶液E，再加入0.1～10份試劑C，加入2～10份溶液F，攪拌2～18小時，將溶液加壓過濾，40～80℃靜置脫泡1～24小時，形成紡絲原液。(2)人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維紡絲原液的濕法紡絲。采用孔徑0.10～0.60mm的濕法紡絲噴絲頭，將紡絲原液于溫度40～80℃下保溫，經(jīng)計量泵、過濾器，從噴絲頭噴出，紡絲細流在較強凝固能力的凝固浴中凝固成型。紡絲凝固浴選用20～50℃、經(jīng)調(diào)節(jié)PH為1-7的飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。中和浴選用20～50℃、PH為7-10的飽和硫酸鈉-氫氧化鈉水溶液，水洗浴選用20～50℃、PH為7的飽和硫酸鈉水溶液。(3)初生纖維的后處理。熱拉伸定型熱定型溫度150～250℃，熱拉伸1.5～10倍，熱定型時間2～10分鐘。后交聯(lián)處理采用甲醛、二醛、金屬離子鹽，在25～70℃下進行交聯(lián)反應，其中甲醛濃度10～80g/L，二醛濃度1～20g/L，金屬離子鹽濃度20～200g/L，處理時間0.1～1小時。水洗用水將纖維表面的金屬鹽、醛、酸洗凈。上油將纖維浸泡在含有油劑的溶液中，時間0.2小時。經(jīng)后處理后得到成品纖維，纖維的纖度為30-120dtex，斷裂強度為1～3cN/dtex。
2、如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于在紡絲原液中加入交聯(lián)劑為單官能環(huán)氧化合物，其中，單官能環(huán)氧化合物是 用通式(I)表示的化合物<formula>formula see original document page 3</formula>(式中R表示以R1—、 R2""0"CH2—或R2—COO~CH2—表示的取代基，上 述取代集中的R1是碳原子數(shù)2以上的烴基或CH2C1， le表示碳原子數(shù)4以上的 烴基)。
3、 如權(quán)利要求2所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，上述式中 的R1是碳原子數(shù)2以上6以下的烴基或CH2C1， 112是碳原子數(shù)4以上6以下的 烴基。
4、 如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于使用酸(鹽酸或乙酸)或堿(氫氧化鈉)調(diào)節(jié)紡絲原液的PH值。
5 、如權(quán)利要求1所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于使用的膠原蛋白(或明膠)的分子量控制范圍在1000-250000。
6、 如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于紡絲原液中加入染料。
7、 如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于紡絲凝固浴選用20 5(TC、 PH為1—7飽和硫酸鈉-硫酸鋁水溶液。
8、 如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于中和浴選用20 50°C、 PH為7—10的飽和硫酸鈉""氫氧化鈉水溶液。
9、 如權(quán)利要求l所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于水洗浴選用20 50°C、 PH為7的飽和硫酸鈉水溶液。
10 Jin權(quán)利要求1所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征在 于后交聯(lián)處理溶液選用加入甲醛、二醛、金屬離子鹽、飽合硫酸鈉溶液，交聯(lián) 溫度25 70。C。其中，二醛為乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛其中一種，金 屬離子鹽為包含有鋅、銅、鐵、鋯離子的其中一種鹽。
11、 如權(quán)利要求1所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征 在牛成纖聚合物為聚乙烯醇。
12、 如權(quán)利要求1所述一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法，其特征 在于溶劑為去離子水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人造毛發(fā)用膠原蛋白纖維的制備方法。其特點是將膠原蛋白(或明膠)、聚乙烯醇共混，并加入一定量的單官能環(huán)氧化合物做交聯(lián)劑，得到具有一定濃度和粘度的紡絲原液，原液經(jīng)濕法紡絲得到的初生纖維，再經(jīng)醛類、金屬離子水溶液后交聯(lián)處理得到假發(fā)用蛋白纖維。假發(fā)蛋白纖維的纖度為30～120dtex，斷裂強度為1.5～3.0cN/dtex。
文檔編號D01F8/04GK101597817SQ200810137629
公開日2009年12月9日 申請日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者葉光斗, 鄭有全 申請人:河南瑞貝卡發(fā)制品股份有限公司;鄭桂花;吳學丙