專利名稱：一種假發(fā)用皮芯式蛋白/聚丙烯腈復合物纖維和方法
一種假發(fā)用皮芯式蛋白/聚丙烯腈復合物纖維和方法本發(fā)明涉及制作假發(fā)的組合物，該組合物包含蛋白質(zhì)、丙烯腈、聚酯和烯烴成分。本發(fā)明還涉及該假發(fā)組合物的紡絲方法。隨著社會的不斷發(fā)展，假發(fā)日漸成為人們對時尚潮流和對美的一種追求。作為假發(fā)原材料的改性聚丙烯腈纖維，雖然具有較好的彈性、平滑性與鮮艷的色澤，但其不阻燃、親膚性、透氣性及吸濕性較差，與天然人發(fā)存在較大差距。
利用天然蛋白質(zhì)制造再生蛋白纖維，是目前研究開發(fā)的熱點，通過接枝或添加的方法可以使化學纖維具有手感柔軟，吸濕透氣性佳等優(yōu)良的特性。例如，用蠶絲蛋白接枝聚丙烯腈用以改善聚丙烯腈纖維的性能，但是此法存在的主要問題是丙烯腈的接枝率比較低，而且紡絲原液的可紡性較差，因此研究工作進展不大。發(fā)明專利CN1412356公開了一種蠶蛹蛋白-丙烯腈接枝共聚纖維紡絲原液的制備工藝，該法使用蠶蛹蛋白作為共聚骨架分子，會使纖維力學性能不能滿足要求；發(fā)明專利CN1370859A公開了一種蛋白質(zhì)聚丙烯腈復合纖維及其制造方法，該方法不僅涉及到從蛋白原料豆柏中提取蛋白質(zhì)的復雜工序，而且蛋白質(zhì)分布于整個纖維中，使表面蛋白質(zhì)含量降低，影響纖維手感及親膚性等性能的發(fā)揮；發(fā)明專利CN1690259A公開了一種蛋白質(zhì)功能性纖維，該方法使用添加蛋白質(zhì)及金屬元素與聚丙烯腈共混紡絲，可以提供纖維抗紫外線的性能，但是金屬元素的添加會對人體健康造成或多或少不利的影響?？偟膩砜?，要滿足制造蛋白改性的似人發(fā)仿真發(fā)制品，現(xiàn)有技術(shù)都仍然存在一定的缺點和問題。除此之外，目前多數(shù)市售的蛋白改性假發(fā)纖維都還不具備阻燃性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種手感好、吸濕透氣性佳，燃燒特性似人發(fā)，又具有阻燃性的皮芯式蛋白/聚丙烯腈復合物纖維和制備方法方法。為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種假發(fā)用皮芯式蛋白/聚丙烯腈復合物纖維，包括皮層和芯層，皮層質(zhì)量芯層質(zhì)量=15:85 40:60，a)所述的皮層由占皮層重量百分比10 40%的蛋白質(zhì)和O. 05 1%的蠟類分散劑，以及其余為酰胺類或砜類溶劑，共混制得，b)所述的芯層為芯層重量百分比35 45%的丙烯腈、35 45%的偏氯乙烯、10 20%的烯酸酯、6 10%的磺酸基鹽、O. 3>/o的阻燃劑和O. 2 1%偶氮二異丁腈共聚制得分子量在45000 70000的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯和磺酸基鹽的四元共聚物。本發(fā)明的復合物纖維具有皮芯復合結(jié)構(gòu)。纖維皮層部分含蛋白成分，有利于對聚丙烯腈發(fā)用纖維手感、吸濕透氣性的改善，纖維芯層為含阻燃劑的四種單體共聚制得，使紡出絲束不僅具有蛋白纖維手感、吸濕透氣性好，燃燒性質(zhì)似人發(fā)的超仿真效果，而且具有阻燃的性能，可滿足發(fā)制品使用者多方面的要求。但采用皮芯復合的方法，含銻的阻燃劑被包裹在芯層，使用中不容易泄露出來，從而在保證對人體無害的前提下，達到阻燃的目的。本發(fā)明的假發(fā)用復合物纖維極限氧指數(shù)可達28 30。 上述配方還具有如下優(yōu)選方案所述的蛋白質(zhì)為不溶或微溶于水的氨基酸。所述的氨基酸為胱氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、絲氨酸或蘇氨酸中的一種或多種。所述的烯酸酯為丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或羧酸乙烯酯。所述阻燃劑為赤磷、磷酸酯、鹵代磷酸酯及含氧化銻和多聚磷酸銨的復合型阻燃劑中的一種。所述有機溶劑為二甲基甲酰胺(DMF )、二甲基乙酰胺(DMAC )、二甲基亞砜(DMSO ) 中的一種。所述蠟類分散劑包括聚乙烯蠟及聚乙二醇中的一種；所述著色劑為顏料和/或染料，優(yōu)選顏料與陽離子染料復合著色劑。陽離子染料顏色品種多，可選擇余地大，但光澤太亮，不適合作為假發(fā)制品使用，采用顏料與染料的復合著色較為理想，且能大幅節(jié)省成本。本發(fā)明還包括一種制備上述復合物纖維的皮芯紡絲方法，該方法包括以下步驟，i.制備皮層紡絲液將所述配比的蛋白質(zhì)、蠟類分散劑、和所述的酰胺類或砜類溶劑均勻混合，ii.制備芯層紡絲液將所述配比的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯、磺酸基鹽、阻燃劑和偶氮二異丁腈進行共聚反應(yīng)，溫度為45 65°C，反應(yīng)得到所述四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000，iii.皮芯復合紡絲將所述的皮層紡絲液和所述的芯層紡絲液通過皮芯雙組分紡絲組件中紡絲成型得到凝膠纖維，其中皮芯雙組份紡絲組件的凝固浴溫度為O 5°C，在該步驟中，可以獲得結(jié)構(gòu)均一，拉伸性能優(yōu)良的凝膠絲。此凝膠絲中不含有微孔。這是在紡絲的后道工藝中實施高倍、多道拉伸的重要條件。iv.將所述的凝膠纖維進行濕熱拉伸并水洗，拉伸總倍數(shù)為10 15倍，溫度為25 98 ，V.將經(jīng)過上述步驟的凝膠纖維進行干熱拉伸，溫度為120 180°C，拉伸倍數(shù)為
I.5 2,vi.將經(jīng)過上述步驟的凝膠纖維進行熱松弛處理，溫度為200 220°C，松弛率控制在40 50%。經(jīng)過干熱拉伸與熱松弛，纖維的物理性能進一步得到改善，斷裂強度、結(jié)節(jié)強度以及斷裂伸長率都得到了進一步的提高和增加，纖維的光澤度提高，平滑性、耐熱性都得到了提高。上述制備方法還具有如下優(yōu)化方案步驟i中的混合時間優(yōu)選O. 5 3小時，可采用高速攪拌機攪拌，轉(zhuǎn)速優(yōu)選為4000 5000 r/min。所述的蛋白質(zhì)粒徑小于5Mm，并在60 70°C下經(jīng)過烘干處理。步驟i的混合是在40 60°C下進行的，并且進行了脫泡處理，脫泡溫度優(yōu)選40 60。。。所述的阻燃劑粒徑為20 500nm。
所述的干熱拉伸為兩道干熱拉伸。通過逐級的高倍拉伸，使所獲得的假發(fā)纖維，結(jié)構(gòu)更加均一，纖維內(nèi)共聚大分子的趨向度更高。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比還具有如下優(yōu)點直接使用氨基酸作為蛋白改性添 加物，將蛋白質(zhì)與高效分散劑在有機溶劑中制成蛋白漿，然后再與聚丙烯腈紡絲液共混，制成蛋白改性紡絲液，此法省去了常規(guī)技術(shù)對動物毛的處理、提取蛋白的復雜工序，采用添加分散劑與聚丙烯腈共混的方法，方法簡便易操作
且無毒無害。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。本申請中的生產(chǎn)設(shè)備都是本領(lǐng)域的常用設(shè)備，應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明采用的設(shè)備包括但不限于雙組份復合紡絲機、其內(nèi)部含有皮芯雙組份紡絲組件，紡絲機的凝固浴的由二甲基甲酰胺與水按體積比30:70 45:55組合而成。實施例I將按皮層重量份計算的10%胱氨酸砂磨3h，使其粒徑達到5Mm以下，經(jīng)烘箱60°C烘干后與相當于體系重量比O. 05%的分散劑聚乙烯蠟，共混于其余重量百分比的二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻。隨后將其加于35%聚丙烯腈紡絲溶液中，邊加邊高速攪拌。之后再加入O. 1%復合著色劑，攪拌速度3000r/min，攪拌溫度40°C，O. 5h，40°C脫泡待用。將四種單體與阻燃劑按質(zhì)量比為丙烯腈35%，偏氯乙烯45%，丙烯酸酯13%，乙醇磺酸鈉6. 5%以及阻燃劑赤磷O. 3%，采用偶氮二異丁腈O. 2%做引發(fā)劑，通過定量泵，分別送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工藝，聚合溫度45°C，得丙烯腈-偏氯乙烯-丙烯酸酯-乙醇磺酸鈉的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000較為合適，紡絲液濃度為2lwt%，紡絲液中含顏料O. 05%。將上述皮芯兩種紡絲原液，經(jīng)各自的計量泵計量后通過雙組份紡絲組件，紡絲成形，凝固浴組成為溶劑與水，凝固浴濃度在38%,溫度為0°C。隨后進行拉伸，拉伸總倍數(shù)為10倍，溫度為25°C。在干燥和熱處理過程中，進行了二道干熱拉伸和二道熱松弛處理。其中，干燥溫度為120°C，干熱拉伸總倍數(shù)為I. 5，總熱松弛率為40%，熱處理溫度為200°C，按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為28。實施例2將按重量份計算的25%谷氨酸砂磨4h，使其粒徑達到5Mm以下，經(jīng)烘箱65°C烘干后與相當于體系重量比O. 5%的分散劑聚乙二醇，共混于二甲基乙酰胺(DMAC)中，攪拌均勻。隨后將其加于40%聚丙烯腈紡絲溶液中，邊加邊高速攪拌。之后再加入O. 5%復合著色齊U，攪拌速度3500r/min，攪拌溫度45°C，lh，45°C脫泡待用。將四種單體按質(zhì)量比為丙烯腈40%，偏氯乙烯35%，丙烯酸甲酯16%，丙酰烯胺甲基丙烯磺酸鈉7%以及阻燃劑磷酸酯I. 5%，采用偶氮二異丁腈O. 5%做引發(fā)劑，通過定量泵，分別送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工藝，聚合溫度55°C，得丙烯腈-偏氯乙烯-丙烯酸甲酯-丙酰烯胺甲基丙烯磺酸鈉的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000較為合適，紡絲液濃度為21. 5wt%，紡絲液中含顏料O. 2%。
將上述皮芯兩種紡絲原液，經(jīng)各自的計量泵計量后通過雙組份紡絲組件，紡絲成形，凝固浴組成為溶劑與水，凝固浴濃度在45%，溫度為2°C。隨后進行拉伸，拉伸總倍數(shù)為12倍，溫度為40°C。在干燥和熱處理過程中，進行了二道干熱拉伸和二道熱松弛處理。其中，干燥溫度為140°C，干熱拉伸總倍數(shù)為I. 6，總熱松弛率為40%，熱處理溫度為210°C，按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為30。實施例3將按重量份計算的30%絲氨酸砂磨4. 5h，使其粒徑達到5Mm以下，經(jīng)烘箱60°C烘干后與相當于體系重量比O. 5%的分散劑聚乙烯蠟，共混于二甲基亞砜(DMSO)中，攪拌均勻。隨后將其加于50%聚丙烯腈紡絲溶液中，邊加邊高速攪拌。之后再加入O. 8%復合著色齊U，攪拌速度4000r/min，攪拌溫度50°C，I. 5h，50°C脫泡待用。將四種單體按質(zhì)量比為丙烯腈45%，偏氯乙烯35%，甲基丙烯酸甲酯10%，乙醇磺酸鈉6. 5%以及阻燃劑鹵代磷酸酯2. 7%，采用偶氮二異丁腈O. 8%做引發(fā)劑，通過定量泵，分 別送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工藝，聚合溫度60°C，得丙烯腈-偏氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-乙醇磺酸鈉的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000較為合適，紡絲液濃度為22wt%，紡絲液中含顏料O. 5%。將上述皮芯兩種紡絲原液，經(jīng)各自的計量泵計量后通過雙組份紡絲組件，紡絲成形，凝固浴組成為溶劑與水，凝固浴濃度在50%，溫度為3°C。隨后進行拉伸，拉伸總倍數(shù)為13倍，溫度為60°C。在干燥和熱處理過程中，進行了二道干熱拉伸和二道熱松弛處理。其中，干燥溫度為160°C，干熱拉伸總倍數(shù)為I. 8，總熱松弛率為45%，熱處理溫度為210°C，按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為29。實施例4將按重量份計算的40%蘇氨酸砂磨6h，使其粒徑達到5Mm以下，經(jīng)烘箱70°C烘干后與相當于體系重量比1%的分散劑聚乙烯蠟，共混于二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌均勻。隨后將其加于55%聚丙烯腈紡絲溶液中，邊加邊高速攪拌。之后再加入2%復合著色劑，攪拌速度5000r/min，攪拌溫度60°C，3h，60°C脫泡待用。將四種單體按質(zhì)量比為丙烯腈35%，偏氯乙烯35%，羧酸乙烯酯15%，丙酰烯胺甲基丙烯磺酸鈉10%以及阻燃劑含氧化銻和多聚磷酸銨的復合阻燃劑4%，采用偶氮二異丁腈1%做引發(fā)劑，通過定量泵，分別送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工藝，聚合溫度65°C，得丙烯腈-偏氯乙烯-羧酸乙烯酯-丙酰烯胺甲基丙烯磺酸鈉的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000較為合適，紡絲液濃度為22wt%，紡絲液中含顏料1%。將上述皮芯兩種紡絲原液，經(jīng)各自的計量泵計量后通過雙組份紡絲組件，紡絲成形，凝固浴組成為溶劑與水，凝固浴濃度在55%，溫度為5°C。隨后進行拉伸，拉伸總倍數(shù)為15倍，溫度為98°C。在干燥和熱處理過程中，進行了二道干熱拉伸和二道熱松弛處理。其中，干燥溫度為180°C，干熱拉伸總倍數(shù)為2，總熱松弛率為50%，熱處理溫度為220°C，按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為28。實施例5除氨基酸為胱氨酸與谷氨酸共用，比例為3:2外，其余同實施例2。按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為29。實施例6
除氨基酸為胱氨酸、谷氨酸與絲氨酸的共用，比例為5:3:2外，其余同實施例2。按照GB/T5454-1997紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)30。比較例將三種單體按質(zhì)量比為丙烯腈45%，偏氯乙烯35%，丙烯酸甲酯10%，乙醇磺酸鈉
9.2%，采用偶氮二異丁腈O. 8%做引發(fā)劑，通過定量泵，分別送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工藝，聚合溫度55 °C，得四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000較為合適，紡絲液濃度為21. 5wt%，紡絲液中含顏料O. 2%。將該紡絲原液，經(jīng)計量泵計量后通過紡絲組件，紡絲成形，凝固浴組成為溶劑與水，凝固浴濃度在45%，溫度為2°C。隨后進行拉伸，拉伸總倍數(shù)為12倍，溫度為40°C。在干燥和熱處理過程中，進行了二道干熱拉伸和二道熱松弛處理。其中，干燥溫度為140°C，干熱拉伸總倍數(shù)為I. 6，總熱松弛率為40%，熱處理溫度為210°C，按照GB/T5454-1997紡織品燃 燒性能試驗氧指數(shù)法，對制得纖維測試其極限氧指數(shù)為17。
權(quán)利要求
1.一種假發(fā)用皮芯式蛋白/聚丙烯腈復合物纖維，包括皮層和芯層，其特征在于皮層質(zhì)量芯層質(zhì)量=15:85 40:60, a)所述的皮層由占皮層重量百分比1(Γ40%的蛋白質(zhì)和O.05^1%的蠟類分散劑，以及其余為酰胺類或砜類溶劑，共混制得， b)所述的芯層為占芯層重量百分比35 45%的丙烯腈、35 45%的偏氯乙烯、10 20%的烯酸酯、6 10%的磺酸基鹽、O. 3>/o的阻燃劑和O. 2^1%偶氮二異丁腈共聚制得分子量在45000 70000的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯和磺酸基鹽的四元共聚物。
2.如權(quán)利要求I所述的復合物纖維，其特征在于所述的蛋白質(zhì)為不溶或微溶于水的氨基酸。
3.如權(quán)利要求2所述的復合物纖維，其特征在于所述的氨基酸為胱氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、絲氨酸或蘇氨酸中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求I所述的復合物纖維，其特征在于所述的烯酸酯為丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或羧酸乙烯酯。
5.如權(quán)利要求I所述的復合物纖維，其特征在于所述的磺酸基鹽為乙醇磺酸鈉或丙酰烯胺甲基丙烯磺酸鈉。
6.制備權(quán)利要求I至5中任一所述復合物纖維的皮芯紡絲方法，其特征在于該方法包括以下步驟， i.制備皮層紡絲液將所述配比的蛋白質(zhì)、蠟類分散劑、著色劑和所述的酰胺類或砜類溶劑均勻混合， .制備芯層紡絲液將所述配比的丙烯腈、烯酸酯、磺酸基鹽、阻燃劑和偶氮二異丁腈進行共聚反應(yīng)，溫度為45飛5°C，反應(yīng)得到所述的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000 70000， iii.皮芯復合紡絲將所述的皮層紡絲液和所述的芯層紡絲液通過皮芯雙組分紡絲組件中紡絲成型得到凝膠纖維，其中皮芯雙組份紡絲組件的凝固浴溫度為(T5°C， iv.將所述的凝膠纖維進行濕熱拉伸并水洗，拉伸總倍數(shù)為1(Γ15倍，溫度為25、8°C， V.將經(jīng)過上述步驟的凝膠纖維進行干熱拉伸，溫度為12(T180°C，拉伸倍數(shù)為I. 5 2， vi.將經(jīng)過上述步驟的凝膠纖維進行熱松弛處理，溫度為20(T22(TC，松弛率控制在40 50%。
7.如權(quán)利要求6所述的復合物纖維的皮芯紡絲方法，其特征在于所述的蛋白質(zhì)粒徑小于5Mm，并在6(T70°C下經(jīng)過烘干處理。
8.如權(quán)利要求6所述的復合物纖維的皮芯紡絲方法，其特征在于步驟(i)的混合是在4(Γ60 V下進行的，并且進行了脫泡處理。
9.如權(quán)利要求6所述的復合物纖維的皮芯紡絲方法，其特征在于所述的阻燃劑粒徑為20 500nm。
10.如權(quán)利要求6所述的復合物纖維的皮芯紡絲方法，其特征在于所述的干熱拉伸為兩道干熱拉伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及制作假發(fā)的組合物和紡絲方法，該組合物包含蛋白質(zhì)、丙烯腈、聚酯和烯烴成分，包括皮層和芯層，所述的皮層由占皮層重量百分比10～40%的蛋白質(zhì)和0.05～1%、蠟類分散劑，以及其余為酰胺類或砜類溶劑，共混制得，所述的芯層為占芯層重量百分比35~45%的丙烯腈、35~45%的偏氯乙烯、10~20%的烯酸酯、6~10%的磺酸基鹽、0.3~4%的阻燃劑和0.2~1%偶氮二異丁腈共聚制得分子量在45000～70000的聚合物，將皮芯層紡絲液通過雙組份復合紡絲機，經(jīng)濕法紡絲工藝，制成具有阻燃性的假發(fā)用蛋白復合纖維，極限氧指數(shù)可達到28～30。該復合纖維作為時尚發(fā)制品及高貴人造毛皮使用，具有親膚性好、吸濕透氣性好，染色性好，手感似真發(fā)，且具有燃燒特性的仿真與超真的假發(fā)纖維。
文檔編號D01D5/06GK102864521SQ20121039349
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者李全民, 楊明遠, 劉術(shù)佳, 劉超文, 鞠芳英, 楊翠平 申請人:上海瑞貝卡纖維材料科技有限公司