CN101096785A - 一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，包括步骤：(1)超细人发粉末与丙烯腈共聚物在55-75℃下，溶于溶剂中，搅拌混合2-5小时，压滤，脱泡得到混合纺丝原液；(2)以45-75％的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液为凝固浴，经喷丝、凝固、水洗、牵伸热定型后得到阻燃蛋白发丝。该方法操作简便、原料来源广、成本低，制备的假发具有天然人发的质感和外观，具有良好的阻燃性能。

Description

一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法

技术领域

本发明属人造蛋白发丝的制备方法，特别是涉及一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法。

背景技术

人造发丝是现代生活中重要的时尚饰品，每年全世界的消费量在10万吨以上。国外人造发丝的生产应用开始于20世纪70年代，而在我国则开始于20世纪90年代，至今应用普及率还很低，生产的大多数产品用于出口。

初期人造发丝大都采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生产，这种人造发丝具有高熔点、高弹性模量、好的透明性、耐化学品等优异性能，且价格较低。但PET纤维易燃的，为了得到阻燃的PET人造发丝，人们对此进行了研究，例如CN11435517A公开了一种聚亚烷基对苯二甲酸酯是由反应型磷系阻燃剂共聚合得到，其中还含有多芳基聚合物，在100份聚合物中，阻燃剂含1～20重量份。经过熔融混炼得到的组合物再纤维化，该聚酯纤维在80～200℃的温度范围内可以卷发定型，极限氧指数(LOI)25以上。为了得到维持聚酯纤维的纤维物性、耐热性、透明性较好的阻燃性聚酯系人造头发纤维，CN1890414A(欧洲专利号EP1639490A1)公开了使用含聚对苯二甲酸亚烷基酯或以聚对苯二甲酸烷基酯为主体的共聚酯的1种以上的聚酯100重量份、溴化环氧系阻燃剂8～20份及反应促进剂0.05～1重量份制得的阻燃聚酯系人造头发纤维。促进剂是C_6-32的有机羧酸金属盐和/或磷酸酯系化合物，纤维采用空冷式的熔融纺丝方法形成。CN1929879A公开了利用回收的废PET瓶与含磷阻燃剂和/或含溴阻燃剂、和选自碳二亚胺化合物、双噁唑啉化合物、异氰酸酯化合物的至少1种的化合物熔融混炼纺丝制得阻燃性聚酯类人造头发。该人造头发具有纺丝加工性优异，保持耐热性、强度和伸长率等纤维物性，发卷保持力、烫发定型性优异的阻燃性聚酯类人造头发。此外欧洲专利EP1728900A1、EP1650333A1公开了含溴阻燃剂与聚酯制得复合纤维的方法。

PET人造发丝虽然具有一些优异性能，但由于纤维结构上的特点，只能在高温高压下用分散染料染色，因而对染色的设备和工艺要求苛刻，其色泽、颜色仿真性较差，尤其是高温时熔化，黏附在皮肤上导致肌肤烧伤，虽阻燃的纤维不被点燃，但极易发生熔融粘连、流淌及滴落等问题，因此，在一些场所的应用受到限制。聚丙烯腈人造发丝不仅具有质地饱满，手感好，与人体头发逼真等优点，且燃烧性质与人发相似，不熔化而是直接炭化，特别是近年来国外开发的人造蛋白发丝，不仅具有良好的手感和逼真的外观，而且燃烧时具有类似于人发的气味等特点，深受消费者欢迎。

聚丙烯腈纤维(腈纶)具有较好的弹性、保暖性、蓬松性，手感舒适，耐候性好，易于染色等很多优点，被人们称为“人造羊毛”，在服装、日用装饰品及工业上应用非常广泛。但腈纶吸湿性差，极易产生静电，与人体亲和性差。

为了改善腈纶的性能，使其具有抗静电，吸湿性、与人体亲和性好等特点，研究人员使用动、植物蛋白改性腈纶。第一种方法为共混改性。CN1107906A公开了一种蚕丝聚丙烯腈共混复合纤维制备方法。蚕丝预精炼去胶后与聚丙烯腈在硫氰酸钠溶液中溶解共混，制得的纺丝原液脱泡、过滤，湿法纺丝制备集蚕丝和聚丙烯腈两者优点的蚕丝——聚丙烯腈共混复合纤维。但是天然蚕丝原料紧缺，且价格较贵。CN1370859A公开了以豆粕或毛发为原料提取出蛋白，再与聚丙烯腈共混溶解，湿法纺丝制得蛋白聚丙烯腈复合纤维的方法，毛发为动物毛发或禽类羽毛。该法不需改变腈纶的生产工艺路线，工艺简单，加工成本低。同样采用共混方法制备蛋白聚丙烯腈纤维的专利有：CN1431343A、CN1670274A、CN1676689A等。第二种方法为接枝改性。CN1422880A公开了动植物混合蛋白在侧链修饰剂作用下与丙烯腈共聚合单体接枝得到纺丝原液的方法。该生产方法与现有产品相比降低了产品成本，保证了产品性能，又解决了弹性、色泽较差的缺陷，拓宽了原料来源。CN1590609A则提供了胶原蛋白纤维纺丝液的制备方法，利用明胶或是皮革工业废弃物中分离提取的胶原蛋白溶解在溶剂中加入引发剂、改性剂单体接枝共聚，后与相同溶剂的聚丙烯腈溶液搅拌混合，得到均匀稳定的纺丝液，在进行脱泡，纺丝、拉伸、醛化和后处理，最后得到胶原蛋白-聚丙烯腈复合纤维。其它采用接枝共聚制备蛋白聚丙烯腈纤维的专利有：CN1410464A、CN1478929A、CN1249278C、美国专利6770364等。虽然所制得的蛋白聚丙烯腈纤维具有吸湿、透气、亲肤性、抗静电等优点，但同其它大多数化学纤维一样，具有易燃烧、易点燃性、燃烧速度快等特点，限制它的进一步广泛应用。

研究人员进一步对其阻燃性进行了研究，纤维阻燃方法有：后整理法、共混法、共聚法。后整理法主要是用含阻燃元素的整理剂与高分子链上的侧基反应从而获得阻燃性，该方法整理后的纤维耐洗性差，阻燃效果不持久，整理后纤维手感变差，后加工整理工序复杂。共混法主要是聚丙烯腈与阻燃剂共混配制纺丝原液后纺丝，该方法简单，实用面广，生产灵活，纤维的物力机械性能良好，纺丝工艺条件变化不大。共聚法主要是丙烯腈单体和含卤素的或含磷的乙烯基单体共聚获得纺丝原液，后经纺丝制得阻燃性纤维，该方法要改变聚合和纺丝工艺，工序较复杂。例如CN1455034A公开了一种阻燃聚丙烯腈纤维及其制造方法。该方法为丙烯腈共聚物与含溴阻燃剂亚烷基-双(四溴邻苯二甲酰亚胺)和无机阻燃剂氧化锑等制成共混纺丝原液，经溶剂纺丝制备阻燃丙烯腈共聚物纤维。阻燃剂与丙烯腈共聚物具有良好的相容性，在水洗和凝固浴中不溶，成品中保留率较高且分散均匀。在满足阻燃性能的同时，成品纤维仍具有良好的物理机械性能。需要指出的是：该丙烯腈共聚物是丙烯腈单体与非阻燃性单体和阻燃性单体，如含氯、溴、磷的乙烯基单体共聚制得的。CN1640336A公开了一种假发用蛋白纤维的制备方法，蛋白为动物、植物或两者混合的蛋白，然后与丙烯腈、另一种单体共聚制备蛋白假发纤维。该纤维成分与人发接近，外观和性能及燃烧状况与毛、发酷似，解决了人发长度的局限和动物鬃、尾及化学纤维的诸多弊病。专利中提到制得的纤维中蛋白含量在30～70％。其它阻燃丙烯腈纤维专利有：CN1566421A等。

综上所述，蛋白聚丙烯腈纤维不但具有聚丙烯腈纤维的弹性、保暖性、蓬松性，手感舒适，耐候性好，易于染色等很多优点，而且还具有吸湿性、透气性和与肌肤亲和性等优点，阻燃的蛋白聚丙烯腈纤维更是兼具阻燃性及蛋白聚丙烯腈纤维的所有优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，通过直接采用超细人发粉末和丙烯腈与氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物共混，制备阻燃蛋白假发。该方法操作简便、成本低、阻燃效率高。

本发明的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，包括下列步骤：

(1)超细人发粉末与丙烯腈共聚物在55-75℃下，溶于溶剂中，搅拌混合2-5小时，压滤，脱泡得到混合纺丝原液；

(2)以45-75％的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液为凝固浴，经喷丝、凝固、水洗、牵伸热定型后得到阻燃蛋白发丝。

所述的超细人发粉末是指平均粒径为0.1-10μm，最大粒径不超过15μm的人发粉末，在人造发丝中的含量为1-20％，优选3-10％；

所述的丙烯腈共聚物为丙烯腈与氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物，阻燃元素氯含量为在10-35％(wt％)，优选15-28％(wt％)；

所述的溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或硫氰酸钠水溶液、氯化锌溶液，中的一种或两种以上的混合物，优选丙酮、二甲基甲酰胺、硫氰酸钠水溶液、氯化锌溶液，最优选硫氰酸钠水溶液、二甲基甲酰胺；

所述的纺丝原液浓度为15-30％(wt％)，优选20-25％(wt％)，其中人发粉末的含量为0.15-7.0％(wt％)，丙烯腈共聚物的含量为15-35％(wt％)，溶剂含量为58-84.85％(wt％)。

本发明的有益效果：

(1)制备的假发具有天然人发的质感和外观，具有良好的阻燃性能，且在遇火燃烧时完全炭化成灰，具有人发燃烧的气味；

(2)操作简便，人发经粉碎制备，无需化学提取；

(3)原料来源广泛，阻燃剂价格低廉，易得且阻燃效率高。

具体实施方式

下面的具体实施例，为了进一步阐述本发明，但并不仅限于下面的实例。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

采用通常已知方法制备一定量的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂的丙烯腈共聚物纺丝原液。丙烯腈共聚物的组成为：丙烯腈50％，氯乙烯45％，其它组分5％。纺丝原液中丙烯腈共聚物含量为25％(wt％)，二甲基甲酰胺(DMF)含量为70％(wt％)。将重量为纺丝原液中丙烯腈共聚物重量的5％的超细人发粉末与上述纺丝原液在65℃以下搅拌混合2-3小时，经压滤去除较粗的粒子，然后脱泡得到混合纺丝原液；以65％的二甲基甲酰胺(DMF)水溶液为凝固浴，将上述混合的纺丝原液按照常规方法经喷丝、凝固、水洗、牵伸和热定型后得到蛋白腈纶假发丝。共混纺丝原液可纺性好，所得单丝纤维纤度为50dtex，断裂强度1.8cN/dtex，断裂伸长率15％，阻燃性能：极限氧指数(LOI)为27％。

实施例2

其它同实施例1，所不同的是超细人发粉末的量提高为10％。共混纺丝原液可纺性较好，所得单丝纤维纤度为50dtex，断裂强度1.6cN/dtex，断裂伸长率11％。

实施例3

其它同实施例1，所不同的是原液和凝固液中的溶剂为二甲基乙酰胺(DMAC)，超细人发粉末的量提高为10％。共混纺丝原液可纺性较好，所得单丝纤维纤度为55dtex，断裂强度1.7cN/dtex，断裂伸长率13％。

实施例4

其它同实施例1，所不同的是丙烯腈共聚物的组成为：丙烯腈50％，二氯乙烯45％，其它组分5％。共混纺丝原液可纺性较好，所得单丝纤维纤度为50dtex，断裂强度1.6cN/dtex，断裂伸长率11％，阻燃性能：极限氧指数(LOI)为29％。

Claims (10)

1.一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，包括下列步骤：

(1)超细人发粉末与丙烯腈共聚物在55-75℃下，溶于溶剂中，搅拌混合2-5小时，压滤，脱泡得混合纺丝原液；

(2)以45-75％的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液为凝固浴，经喷丝、凝固、水洗、牵伸热定型后得到阻燃蛋白发丝。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的超细人发粉末是指平均粒径为0.1-10μm，最大粒径不超过15μm的人发粉末，在蛋白发丝中含量为1-20％(wt％)。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的丙烯腈共聚物为丙烯腈与氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物，阻燃元素氯含量为10-35％(wt％)。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的纺丝原液浓度为15-30％(wt％)，其中人发粉末的含量为0.15-7.0％(wt％)，丙烯腈共聚物的含量为15-35％(wt％)，溶剂含量为58-84.85％(wt％)。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或硫氰酸钠水溶液、氯化锌溶液中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求5所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺、硫氰酸钠水溶液、氯化锌溶液。

7.根据权利要求6所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的溶剂为硫氰酸钠水溶液或二甲基甲酰胺。

8.根据权利要求2所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的阻燃蛋白发丝中人发粉末含量为3-10％(wt％)。

9.根据权利要求3所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的阻燃元素氯含量为15-28％(wt％)。

10.根据权利要求4所述的一种阻燃人造蛋白发丝的制备方法，其特征在于：所述的纺丝原液浓度为20-25％(wt％)。