CN101897489B - 具有形状记忆功能的假发、制作方法及其应用 - Google Patents
具有形状记忆功能的假发、制作方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有形状记忆功能的假发、制作方法及其应用，具有形状记忆功能的假发是由刺激相应性聚合物采用纺丝的方法制成假发纤维，然后编织成假发；所述的刺激相应性聚合物包括热塑性共聚物、热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物。本发明的这种具有形状记忆功能的假发可以反复定型和变形，使用方便简单，其制作方法简单、易操作；假发可用于制作假发头套、玩偶毛发或头发饰品。
Description
技术领域
本发明涉及一种假发、制作方法及其应用，尤其涉及一种具有形状记忆功能的假发、其制作方法及其应用。
背景技术
一般认为在头发中存在离子键，双硫键和氢键三种化学键用来保持头发固有的形状。对不同化学键的改变可以达到不同的头发定型效果。比如，对氢键的利用可以用来产生只能维持较短时间的新发型，这种新发型会随着外界湿气或水的影响而逐渐消失。而通过对头发双硫键的重排可以产生永久性定型效果。除此之外，一些特别的化学试剂能使头发产生具有高度可逆的形状记忆效果。在这种情况下，化学试剂首先在头发表面形成聚合物网络，这个网络提供了足够的相互作用力用来克服各种保持头发既有形状的力。经过上述处理的头发最终能够在外部刺激下经历多次的从永久性发型到暂时性发型的转变。但这种定型比较麻烦，而且是一次性定型，目前对于具有形状记忆的假发还没有报道，并且制作假发的发型只能在制作时一次成型，使用中不能任意改变。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中假发的发型只能在制作时一次成型，使用中不能任意改变的问题，而提供的一种可以反复定型和变形、使用方便简单的具有形状记忆功能的假发。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种简单、易操作的具有形状记忆功能假发的制作方法。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种具有形状记忆功能假发在假发头套、玩偶毛发或头发饰品中的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有形状记忆功能的假发，是由刺激相应性聚合物采用纺丝的方法制成假发纤维，然后编织成假发；所述的刺激相应性聚合物包括热塑性共聚物、热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物。这种形状记忆的假发可以反复定型和变形，使用方便简单。
所述的热塑性共聚物为聚乳酸-共聚-聚(丙交脂-共聚-己内脂)、聚乙烯-共聚-聚(亚甲基-1，3-环戊烷)、聚酰胺-共聚-聚己内脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯-共聚-聚乙烯醇、聚酰胺-共聚-聚乙烯或热塑性聚氨酯共聚物。
所述的超分子聚合物为分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯。
所述分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯为侧基或者是端基含有脲酰吡啶酮基团的聚醚多元醇与二异氰酸酯的共聚物，所述脲酰吡啶酮基团是以下基团中的任意一种：
其中R1为甲基；所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯或四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯。
所述的热固性聚合物为交联聚氨酯或交联聚己内脂。
所述假发纤维直径为30～500um。
具有形状记忆功能的假发制作方法，使用具有刺激相应性聚合物为原料，采用湿法纺丝、干法纺丝、熔融纺丝、凝胶纺丝或者共轭纺丝的方法制得假发纤维，所述的刺激相应性聚合物包括热塑性共聚物、热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物。
具有形状记忆功能的假发制作方法中，原料选用热固性聚合物，在纺丝过程中对热固性聚合物单体进行交联反应，或者在纺丝完成以后采用热固性聚合物单体并辐照获得交联结构。
为了获得好的视觉效果，具有形状记忆功能的假发制作方法中，还包括对假发进行着色步骤，所述的着色步骤是在纺丝前采用和着色母粒共混的方法、纺丝过程中加入着色母粒的方法、纺丝后喷涂染料的方法或者纺丝后浸渍在染料中方法对假发进行着色。这些颜色可以是红，橙，黄，蓝，紫，白，金色，银色等，还可以通过其他手段形成复杂的颜色及色调。
为了赋予这些刺激相应性聚合物制成的纤维一定的抗静电性、耐水性、耐候性，在具有形状记忆功能的假发制作方法中，在纺丝过程中添加加工助剂，在纺丝步骤前或纺丝步骤后添加抗静电剂、抗菌剂。
具有形状记忆功能的假发制作方法中，所述的加工助剂为石蜡、矿物油或低分子量聚烯烃；所述抗静电剂为聚氧化烯烃或者离聚物树脂；所述抗菌剂为纳米氧化锌、纳米氧化锆或纳米载银抗菌剂，所述低分子量聚烯烃是分子量为400～10000的聚烯烃。
假发用于制作假发头套、玩偶毛发或头发饰品。
本发明的假发纤维具有显著的形状记忆功能，可以在80～140℃下高温定型被赋予一个原始的形状，然后再通过升高温度到转变温度以上，获得任何一种暂时性形状，此形状在假发温度降低到室温时被固定；再次升温，形状可以进行多次改变，固定和恢复。
本发明的这种具有形状记忆功能的假发可以反复定型和变形，使用方便简单，其制作方法简单、易操作。假发除了应用在制作假发头套，还可以制作玩偶毛发或头发饰品。
具体实施方式
原料中的热塑性共聚物、热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物的制备方法是现在技术，本发明以热塑性共聚物为例具体说明它们的制备方法：
热塑性共聚物具体制备方法如下：
1、聚乳酸-共聚-聚(丙交脂-共聚-己内脂)的制备方法：聚乳酸二醇采用丙交酯开环聚合获得，使用乙二醇作为起始剂，2-乙基己酸酯为催化剂。聚(丙交脂-共聚-己内脂)采用乙交酯开环聚合，和己内脂开环聚合在160摄氏度反应4天获得，丙交酯和己内酯的摩尔比为1∶2，乙二醇作为起始剂。产物提纯干燥，用六亚甲基二异氰酸酯耦合反应，1，2-二氯乙烷作溶剂，80摄氏度反应2小时。
2、聚乙烯-共聚-聚(亚甲基-1，3-环戊烷)的制备方法：反应器中加入甲苯溶剂，加入1，5-己二烯和茂金属催化剂，控制反应温度在70摄氏度，采用氩气保护，保持体系水分含量小于10ppm，反应24小时；乙烯逐步加入反应体系，发生加聚反应加入甲醇，提纯产物。
3、聚酰胺-共聚-聚己内脂的制备方法：采用聚己内脂二醇与二胺封端聚酰胺低聚物首先合成聚酰胺低聚物，然后采用二异氰酸酯封端，获得改性的聚酰胺低聚物，反应物要干燥，并且反应过程高纯氮气保护，然后与聚己内脂二醇在80摄氏度反应30分钟，使用溶剂为二甲基甲酰胺。
4、聚对苯二甲酸乙二醇酯-共聚-聚乙烯醇的制备方法：采用两步法完成，第一步采用对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇制备低聚物，第二步低聚物在高温下搅拌，高真空条件下发生酯化缩聚反应生成高分子量的共聚物。
5、聚酰胺-共聚-聚乙烯的制备方法：首先制备PE接枝马来酸酐，过氧化二异丙苯作为引发剂，采用熔体反应，反应完成后用丙酮抽提，去除没有反应马来酸酐单体和少量均聚物，然后加入聚酰胺熔体反应在230摄氏度停留5分钟制备聚酰胺-共聚-聚乙烯。
6、热塑性聚氨酯共聚物的制备方法见实施例。
纺织工业目前所采用的纺丝方法，可适用于本发明，本发明主要采用湿法纺丝、干法纺丝、熔融纺丝、凝胶纺丝或者共轭纺丝的方法。
实施例1，
使用聚乳酸-共聚-聚(丙交脂-共聚-己内脂)在45℃干燥50小时，在直径为15mm的螺杆进行熔融纺丝，纺丝温度为190-220度，牵伸3倍，牵伸棍温度80℃，制得直径为150um的纤维长丝。切成20cm长度的短纤，做成玩偶人造头发，使用热水或者电吹风可以把毛发卷成任意形状，并固定这种任意的形状，在以后的过程中，可以使用热水或者电吹风，更改任何其它的形状，并固定。
实施例2，
将300mL乳酸置于500mL三口烧瓶中，加热至120℃，恒温约30min除水分，加入适量的催化剂ZnO，在117×104Pa、160℃条件下，反应约60min，脱水，将体系升温至240℃左右，蒸馏获得淡黄色丙交酯晶体粗产品。用蒸馏水冲洗2～3次后，减压过滤，然后用乙酸乙酯重结晶，经3～4次重结晶后，得透明晶体，在50℃真空干燥24h。将丙交酯加入氧化锌催化剂，在117×104Pa下升温至170℃反应3h，停止。用乙酸乙酯溶解后过滤，滤液中加入适量蒸馏水，充分搅拌后静置，真空干燥获得聚乳酸。采用熔融纺丝法制备聚乳酸的假发纤维。获得纤维的形状固定率为90％，形状恢复率为75％。形状转变温度为60℃。将所得的聚乳酸假发纤维着色成黄色，切成30cm长度的短纤，用做美人玩偶的人造毛发，将毛发卷成所喜欢的波浪形，波浪形的形状可以固定，并且长时间不会破坏。使用电吹风，或者热水可以使最初的直的纤维形状恢复，或者再次进行变形。
实施例3，
在浇注机内对各组份进行连续计量和初混合，将聚己内脂熔化后加入A料罐，加热到100℃，低速搅拌下真空脱水2h，解除真空通氮气后备用。将二苯甲烷二异氰酸酯熔化后加入B料罐，加热到60℃后在低速搅拌下真空脱气1小时，解除真空并通氮气后备用；将低分子1，4-丁二醇BDO加入C料罐加热到要求温度(30-50℃)后在低速搅拌下真空脱水1小时，解除真空并通氮气后备用。各组原液通过计量泵的输到浇注头，在高速搅拌下进行均匀初混合后，输至双螺反应挤出机使其进一步混合均匀和化学反应，相对运动的两螺杆间剪切速度梯度(＞2000S-1)捏合次数可达10次/S，高压水流切粒机及离心干燥，制成热塑性形状记忆聚氨酯聚合物，采用熔融法纺丝，纺丝过程中加入石蜡加工助剂，抗静电剂聚氧化乙烯和抗菌剂纳米氧化锌。获得的用于形状记忆的假发纤维。熔融纺丝参数如表1，纤维性能参数如表2。
表1：形状记忆纤维纺丝参数
| 纺丝条件 | 值 |
| 一区温度/℃ | 175 |
| 二区温度/℃ | 200 |
| 三区温度℃ | 201 |
| 四区温度/℃ | 206 |
| 机头温度/℃ | 210 |
| 纺丝组件温度/℃ | 210 |
| 熔体管温度/℃ | 210 |
| 计量泵温度/℃ | 210 |
| 喷丝孔直径(mm) | 0.3 |
| 喷丝孔数目 | 1 |
| 测吹风温度/℃ | 20 |
| 机头压力/MPa | 4.5 |
| 纺丝速度(m/min) | 100 |
表2：形状记忆假发的纤维性能
| 性能 | 值 |
| 直径/um | 170 |
| 形状恢复率/％ | 90％ |
| 形状固定率/％ | 86％ |
| 断裂强力/cN/dtex | 1.00 |
| 初始模量/cN/dtex | 0.11 |
| 断裂伸长/％ | 520 |
| 沸水收缩％ | 8.00 |
| 转变温度/℃ | 40.02 |
将所得的着色成黄色长丝切成400mm长度，在圆筒形卷发卡上缠绕数圈，然后采用60度的水，或者吹风机，使之在此温度下保持1分钟，然后从发卡上面取出，在室温保持1分钟，卷发的形状被固定。如果需要改变形状，可以在发卡上面再进行变形，并根据需要二次变形。变形后的形状可以恢复，恢复的过程是：把假发放入60℃的温水中，或者采用吹风机在60℃左右加热，2分钟内可以恢复原来的形状。
实施例4，
将聚己内酯二醇、二甲苯甲烷二异氰酸酯加入反应器中，于温80℃下反应2小时。然后加入1，4-丁二醇和二苯甲烷二异氰酸酯，控温100～110℃之间的任何温度，反应2～3分钟后，将反应物倒入模具，继续在100～110℃之间的任何温度，反应10～40小时，获得热塑性聚氨酯共聚物薄膜，将上述薄膜溶于二甲基甲酰胺，固含量为30％，采用湿法纺丝制备形状记忆的假发纤维。其中纺丝孔直径0.1，孔数36。凝固浴为水，凝固浴温度为23℃，溶剂萃取后经过水洗，烘干获得形状记忆的假发纤维，纺丝速度20m/min.获得的纤维性能见表3：
表格3纤维性能：
| 性能 | 值 |
| 直径/um | 170 |
| 形状恢复率/％ | 90％ |
| 形状固定率/％ | 94％ |
| 断裂强力/cN/dtex | 0.10 |
| 初始模量/cN/dtex | 0.27 |
| 断裂伸长/％ | 130 |
| 开关温度/℃ | 37.32 |
将所得的假发纤维染成黑色的长丝，切成250mm长度，用来制作人造假发头套。将假发头套采用发卡完成任何形状，然后将头套放入60度热水中，1分钟后取出，在室温固定发型，根据个人喜好，发型可以通过在热水中变形的方法，多次设计需要的发型。最初的原始没有经过变形的发型可以通过温度处理或者热吹风的方法还原。
实施例5，
将实施例2中制备的聚乳酸与聚乙烯醇采用单螺杆共混，在180℃挤出造粒制成聚乳酸/聚乙烯醇共混物切片。再用切片进行熔融纺丝。获得的用于形状记忆假发的纤维。熔融纺丝的工艺：使用5个喷丝孔的喷丝板，纺丝孔直径为0.3mm，侧吹风温度为20℃。纺丝速度为400m/min.获得的形状记忆的假发纤维拉伸强度3.5cN/dtex，断裂伸长率350％，形状固定率90％，形状恢复率85％。将所得的着色成黄色长丝切成400mm长度，在圆筒形卷发卡上缠绕数圈，然后采用70度的水，或者吹风机，使之在此温度下保持1分钟，然后从发卡上面取出，在室温保持1分钟，卷发的形状被固定。如果需要改变形状，可以在发卡上面再进行变形，并根据需要二次变形。变形后的形状可以恢复，恢复的过程是：把假发放入70℃的温水中，或者采用吹风机在70℃左右加热，2分钟内可以恢复原来的形状。
实施例6，
分子量为1000的聚丙二醇，1-2mmHg，80℃下干燥12小时，使用二甲基甲酰胺作为溶剂，预先干燥。第一步采用聚丙二醇，2，2-二羥甲基丙酸，和1，6-己二異氰酸酯，70℃下反应2小时获得预聚物。第二步加入1，4丁二醇，二苯甲烷二异氰酸酯，80℃下反应2小时。第三步加入计量的环氧丙醇，采用三苯基膦做催化剂在100℃下反应5小时，第四步，采用2-脲基-4[1H]-嘧啶酮和1，6-己二異氰酸酯反应获得悬垂链官能团，采用二丁基二锡作为催化剂，和第三步得到的聚合物进行反应，获得超分子聚合物-分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯，进行纺丝，得到具有形状记忆的聚合物假发纤维，再制得具有形状记忆功能的假发饰品。
实施例7，
采用聚己二酸丁二醇酯二醇，丙三醇，二甲苯甲烷二异氰酸酯合成预聚体，纺丝浴为乙二胺和二乙烯三胺，最后硬化浴为二胺溶液。纺丝过程中产生交联，获得部分交联的形状记忆热固性聚氨酯纤维，纺丝条件见表4，假发的性能见表5。
表4：纺丝条件
| 值 | |
| 预聚合温度(℃) | 70 |
| 纺丝孔直径(mm) | 0.1 |
| 纺丝孔数 | 12 |
| 二胺浴温度(℃) | 60 |
| 纺丝速度(m/min) | 50 |
表5：假发性能
| 性能 | 值 |
| 直径/um | 70 |
| 恢复率/％ | 90％ |
| 固定率/％ | 84％ |
| 断裂强度/cN/dtex | 0.13 |
| 初识模量/cN/dtex | 0.25 |
| 断裂伸长/％ | 200 |
| 开关温度/℃ | 41.77 |
将所得的着色成黄色长丝切成400mm长度，在圆筒形卷发卡上缠绕数圈，然后采用70度的水，或者吹风机，使之在此温度下保持1分钟，然后从发卡上面取出，在室温保持1分钟，卷发的形状被固定。如果需要改变形状，可以在发卡上面再进行变形，并根据需要二次变形。变形后的形状可以恢复，恢复的过程是：把假发放入70℃的温水中，或者采用吹风机在70℃左右加热，2分钟内可以恢复原来的形状。
实施例8，
将聚己内脂、二苯甲烷二异氰酸酯和低分子1，4-丁二醇BDO，分别加入料罐，加热到适当温度使粘度小于3000mpas。用失重式计量给料系统，将各个组分，按比例精确注入反应型双螺杆挤出机，完成大部分的化学反应后，高温挤出，再冷却造粒，制成热塑性的形状记忆聚氨酯切片。切片熟化干燥后，进行熔融法纺丝，纺丝过程中加入石蜡加工助剂，抗静电剂聚氧化乙烯和抗菌剂纳米氧化锌，获得可用作形状记忆假发的纤维长丝。熔融纺丝参数如表6，纤维性能参数如表7。
表6：形状记忆纤维纺丝参数
| 纺丝条件 | 值 |
| 一区温度/℃ | 170 |
| 二区温度/℃ | 230 |
| 三区温度℃ | 230 |
| 四区温度/℃ | 230 |
| 机头温度/℃ | 230 |
| 纺丝组件温度/℃ | 230 |
| 熔体管温度/℃ | 230 |
| 计量泵温度/℃ | 230 |
| 喷丝孔直径(mm) | 0.1 |
| 喷丝榜孔数(孔) | 6 |
| 测吹风温度/℃ | 20 |
| 计量泵速度(HZ) | 20 |
| 组件压力(KG) | 45 |
| 纺丝速度(m/min) | 500 |
表7：形状记忆假发的纤维性能
| 性能 | 值 |
| 直径/um | 150 |
| 形状恢复率/％ | 95％ |
| 形状固定率/％ | 85％ |
| 断裂强力/cN/dtex | 1.6 |
| 初始模量/cN/dtex | 2.5 |
| 断裂伸长/％ | 150 |
| 沸水收缩％ | 5 |
| 转变温度/℃ | 46 |
将所得的着色成黄色长丝切成400mm长度，在圆筒形卷发卡上缠绕数圈，然后采用70度的水，或者吹风机，使之在此温度下保持1分钟，然后从发卡上面取出，在室温保持1分钟，卷发的形状被固定。如果需要改变形状，可以在发卡上面再进行变形，并根据需要二次变形。变形后的形状可以恢复，恢复的过程是：把假发放入70℃的温水中，或者采用吹风机在70℃左右加热，2分钟内可以恢复原来的形状。
Claims (8)
1.一种具有形状记忆功能的假发，其特征在于，是由刺激响应型聚合物采用纺丝的方法制成假发纤维，然后编织成假发；所述的刺激响应型聚合物包括热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物，所述的热塑性高聚物为聚乳酸-共聚-聚（丙交酯-共聚-己内酯）、聚乙烯-共聚-聚（亚甲基-1，3-环戊烷）、聚酰胺-共聚-聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-共聚-聚乙烯醇、聚酰胺-共聚-聚乙烯或热塑性聚氨酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸或聚乙交酯；所述的热塑性高聚物的共混物为酰胺/聚己内酯共混物、聚乳酸/聚醋酸乙烯酯共混物或聚醋酸乙烯酯/聚乳酸/聚乙交酯共混物，所述超分子聚合物为分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯，所述热固性聚合物为交联聚氨酯或交联聚己内酯。
2.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的假发，其特征在于，所述分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯为侧基或者是端基含有脲酰吡啶酮基团的聚醚多元醇与二异氰酸酯的共聚物，所述脲酰吡啶酮基团是以下基团中的任意一种：
其中R1为甲基；所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯或四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的假发，其特征在于，所述假发纤维直径为30～500μm。
4.权利要求1所述的具有形状记忆功能的假发的制作方法，其特征在于，使用具有刺激响应型聚合物为原料，采用湿法纺丝、干法纺丝、熔融纺丝、凝胶纺丝或者共轭纺丝的方法制得假发纤维，然后编织成假发；所述的刺激响应型聚合物包括热塑性高聚物、热塑性高聚物的共混物、超分子聚合物或热固性聚合物；所述的热塑性高聚物为聚乳酸-共聚-聚（丙交酯-共聚-己内酯）、聚乙烯-共聚-聚（亚甲基-1，3-环戊烷）、聚酰胺-共聚-聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-共聚-聚乙烯醇、聚酰胺-共聚-聚乙烯或热塑性聚氨酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸或聚乙交酯；所述的热塑性高聚物的共混物为酰胺/聚己内酯共混物、聚乳酸/聚醋酸乙烯酯共混物或聚醋酸乙烯酯/聚乳酸/聚乙交酯共混物，所述超分子聚合物为分子链含有脲酰吡啶酮基团的聚氨酯，所述热固性聚合物为交联聚氨酯或交联聚己内酯。
5.根据权利要求4所述的具有形状记忆功能的假发的制作方法，其特征在于，原料选用热固性聚合物，在纺丝过程中对聚合物单体进行交联反应，或者在纺丝完成以后采用可交联聚合物单体辐照获得交联结构。
6.根据权利要求4所述的具有形状记忆功能的假发的制作方法，其特征在于，还包括对假发进行着色步骤，所述的着色步骤是在纺丝前采用和着色母粒共混的方法、纺丝过程中加入着色母粒的方法、纺丝后喷涂染料的方法或者纺丝后浸渍在染料中方法对假发进行着色。
7.根据权利要求4所述的具有形状记忆功能的假发的制作方法，其特征在于，在纺丝过程中添加加工助剂，在纺丝步骤前或纺丝步骤后添加抗静电剂及抗菌剂。
8.根据权利要求7所述的具有形状记忆功能的假发的制作方法，其特征在于，所述的加工助剂为石蜡、矿物油或低分子量聚烯烃；所述抗静电剂为聚氧化烯烃或者离聚物树脂；所述抗菌剂为纳米氧化锌、纳米氧化锆或纳米载银抗菌剂；所述低分子量聚烯烃是分子量为400～10000的聚烯烃。
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