CN102345185A - 聚苯硫醚合成头发纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚苯硫醚合成头发纤维。所述合成头发纤维包含(A)聚苯硫醚树脂；和(B)无机颗粒消光剂，其中所述PPS树脂熔融指数范围为60～110，其中每100重量份的PPS树脂中添加0.1～2.0重量份的所述无机消光剂。所述合成头发纤维具有约30至约80分特的纤维尺寸。所述聚苯硫醚树脂(A)具有85摩尔％以上的对亚苯基硫重复单元。所述无机颗粒消光剂可以是二氧化硅、滑石或其结合。优选的无机颗粒消光剂具有0.01～3.0μm的平均粒径。

Description

聚苯硫醚合成头发纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚苯硫醚合成头发纤维及其制备方法。更具体而言，本发明涉及将消光剂与聚苯硫醚(PPS)树脂混合以制造聚苯硫醚合成头发纤维以及所述合成头发纤维的制备方法。

背景技术

在假发中使用的合成头发纤维需要并要求头发纤维的颜色鲜艳、光泽自然、重量轻、手感光滑、柔顺、可以形成并保持卷发，并且是阻燃且耐热的纤维。在此所采用的“阻燃性”被描述为自熄灭的并且熔融聚合物是抗熔滴的。在此所采用的“耐热性”被描述为纤维具有可以耐受电吹风和烫发器的常规温度的性能，从而不会发生因常规温度引起的收缩或变形。为了代替自然头发的功能，耐热性和阻燃性是合成头发纤维所需的重要性质。

传统上，由具有非常高的阻燃性能的聚氯乙烯(PVC)和改性聚丙烯腈纤维制造合成头发纤维。然而，尽管这些纤维具有高阻燃性，但是它们具有显著的缺点，其中纤维缺乏对电吹风和烫发器的耐热性，在使用电吹风和烫发器时发生头发损伤。

通常，为了解决耐热性问题，开发并使用由聚酯制造的合成头发纤维，其含有耐高温树脂。具体而言，在聚酯合成头发纤维中使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二酯(PPT)树脂。这些纤维具有高耐热性，但是非常易燃，并因此需要添加阻燃剂以满足常规合成头发用途。在聚酯树脂中添加阻燃剂的技术是广为人知的。

如韩国专利No.10-0714782和No.10-0577584所公开的，本发明人之前提出了用PET树脂和高分子型溴阻燃剂制备的阻燃合成头发纤维的技术。

此外，国际申请WO 2005/010247公开了一种合成头发组合物，其含有100重量份的PET、PBT、PPT树脂和5至30重量份的数均分子量为20,000至80,000的溴化环氧阻燃剂。

然而，上述公开的阻燃合成头发具有220～260℃的树脂熔融温度，由于阻燃剂的软化温度要低得多，所以通过混合阻燃剂制备的聚酯合成头发的问题在于耐热温度比仅用聚酯制备的合成头发纤维低得多。因此，通过混合树脂制备的合成头发的缺点在于合成头发不能耐受接近180℃的烫发器常规温度。与低耐热性有关的问题是合成头发纤维发生损坏和变形，在这种情况下外观被破坏。

通常，聚酯阻燃合成头发是单独使用的或通过与真的头发纤维混合来制备的。然而，这些产品的缺点在于诸如卷发的发型是在制造期间通过在90～120℃下进行蒸汽处理或通过空气压力形成的，在这种情况下卷发形成是永久性的，从而消费者们需要在家里或去找美发师来改变发型。

在这些情况下使用的美容用具为家用烫发器或烫发钳(stove irons)。家用烫发器含有传感器，通过传感器精确控制温度，但是在发廊使用的烫发钳不含有温度传感器，所以难以精确控制温度。因此，当对比人的头发耐热性低的聚酯阻燃合成头发使用烫发钳时，加热可能导致合成头发发生变形或变异。因此，需要开发允许对假发产品使用烫发钳并且具有比人的头发更好性能，例如耐热性，的合成头发。

当在发廊或在家对以聚酯作为基本树脂的合成头发做发型时，或者在合成头发是由阻燃剂制备的情况下，在家或在发廊利用烫发器制作的卷发要比人的头发形成得慢。聚酯合成头发的缺点在于为了形成卷发需要高温并且在使用烫发器之后还需要经过一个冷却步骤。因此，聚酯合成头发会给消费者带来麻烦，即为了给他们的头发形成卷发，需要学习合适的步骤，这些合适的步骤包括为了形成合适的卷发而经历冷却期的步骤。

聚苯硫醚树脂主要在塑料外壳、电子部件或镜片中用作原料。此外，聚苯硫醚树脂已经在烘干机帆布或过滤器中作为织物使用。然而，聚苯硫醚从未用于合成头发。其原因在于PPS纤维的折射率达到1.7，这使得纤维的表面在阳光下呈现出金属光泽，因此不适合用作合成头发纤维。

本发明人开发并申请了合成头发纤维的产品和方法专利，韩国专利申请No.2008-60443(2008年6月25日提交)。其中描述了合成头发纤维，其使用聚苯硫醚树脂(PPS)作为基础树脂并施用适量消光剂，其阻燃性能和耐热性能高，从而可以随意地形成卷发并且可以保持与人的头发类似的光泽。

但是，发现PPS树脂的缺点在于织造过程工作条件取决于熔融指数。因此，本发明人用具有最佳熔融指数范围的PPS发明了一种聚苯硫醚合成头发纤维，其可以在纺丝工艺期间使工作条件最大化。

发明内容

本发明的一个目的在于用聚苯硫醚树脂制造一种用于合成头发纤维的新材料，其具有诸如优异的耐热性能、优异的阻燃性能和优异的抗熔滴性能等性能。

本发明的另一目的在于提供具有优异的耐热性和阻燃性的聚苯硫醚合成头发纤维，在常规操作温度下使用家用烫发器或烫发钳时其不会而受到影响并且不会发生变形。

本发明的又一目的在于提供一种消费者可以在家任意地使用烫发器或烫发钳快速形成卷发的聚苯硫醚合成头发纤维。

本发明的又一目的在于提供一种聚苯硫醚合成头发纤维，通过向聚苯硫醚中添加适量的无机颗粒消光剂使其具有与人的头发相似的自然光泽。

本发明的又一目的在于提供一种具有280～290℃的熔融温度的PPS合成头发纤维，其耐热性比传统聚酯合成头发纤维高30℃。

本发明的又一目的在于提供可与人的头发组合的合成头发纤维。

本发明的又一目的在于提供一种满足优良假发纤维基本要求的聚苯硫醚合成头发纤维，这些性能是良好的光泽、鲜艳的颜色、卷发形成性、卷发保持性、卷发弹性、重量轻、最低的缠结性和与人的头发相似的品质。

本发明的又一目的在于提供一种制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法，所述方法在纺丝工艺期间不发生断丝现象，并且可以顺利地进行卷绕。

本发明的又一目的在于提供一种由聚苯硫醚合成头发纤维制作的假发。

为了达到其目的，本发明具有在以下说明书中和所附权利要求书中详述的特征。

本发明提供一种聚苯硫醚合成头发纤维。本发明的聚苯硫醚合成头发纤维包括(A)聚苯硫醚(PPS)树脂；和(B)无机颗粒消光剂。聚苯硫醚(PPS)树脂(A)可以包括熔融指数范围为60～110的聚苯硫醚(PPS)树脂。100重量份的PPS树脂使用0.1～2.0重量份的无机消光剂。

在本发明的一个方面，合成头发纤维的尺寸为30至约80分特。

聚苯硫醚(PPS)树脂(A)可以含有约85摩尔％以上的对亚苯基硫重复单元。

无机颗粒消光剂包括二氧化硅、滑石及其组合。无机颗粒消光剂平均直径的优选范围为0.01～3.0μm。

在本发明的一个方面，聚苯硫醚合成头发纤维可以含有选自以下组中的至少一个组分：热稳定剂、光稳定剂、UV吸收剂、荧光剂、抗氧化剂、抗静电剂、颜料、染料、增塑剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃补充剂和无机填料。

本发明提供一种由聚苯硫醚合成头发纤维制作的假发。

本发明提供一种制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法。所述方法包括提供具有PPS色母粒和无机颗粒消光剂组合物的聚苯硫醚树脂到挤出机的主喂料器中，形成颗粒；将所述颗粒干燥至水分含量低于500ppm；将干燥的颗粒熔融并纺丝；并使用拉伸机将所纺的未拉伸纤维拉伸2至4倍。

在本发明的另一方面，所述方法可以进一步包括在160～250℃的温度范围内使用加热装置加热拉伸后的纤维。

在本发明的另一方面，所述方法可以进一步包括在90～160℃的温度范围内使用加热装置对经过加热的拉伸后的纤维进行加热。

参照以下说明书和所附权利要求书可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点。

具体实施方式

本发明的聚苯硫醚合成头发纤维可以采用含有消光剂(B)的聚苯硫醚(PPS)树脂(A)来制备。

(A)聚苯硫醚(PPS)树脂

本发明中的基本树脂可以由聚苯硫醚(PPS)树脂制备。通常，PPS树脂因化学组成中所固有的硫而具有阻燃性，并因其285℃的高熔点而具有耐热性。此外，由于PPS的结晶性高，所以PPS树脂具有特殊的性质，与需要冷却过程的聚酯树脂制备的合成头发纤维相比，可以直接用烫发器形成自然卷发，而不需要冷却过程。

在本发明的示例性实施方案中，本发明的PPS树脂的熔融指数(MI)在60～110的范围内。在MI低于60的情况下，熔融的聚合物流动是不符合要求的，这种情况下所排出的纤维不易拉伸，并因此难以卷绕。在MI超过110的情况下，熔融的聚合物流动太快，这种情况下难以卷绕。在熔融指数在低于60至约50和高于110至约200的情况下可以使用PPS树脂。但是，在本发明的示例性实施方案中，为了保持切断和卷绕不困难的工作条件，PPS树脂的熔融指数范围为60～110。在PPS树脂的熔融指数低于50或高于200的情况下，几乎不可能使用这种树脂。

本发明的聚苯硫醚树脂(A)可以但不限于通过使对二氯苯与硫化钠缩合来制备。

在示例性实施方案中，聚苯硫醚树脂(A)可以优选具有如化学式1中所示的对亚苯基硫重复单元。

[化学式1]

其中优选的聚苯硫醚树脂(A)可以具有85摩尔％以上的对亚苯基硫重复单元，更优选地，对亚苯基硫重复单元在87摩尔％以上，最优选地，对亚苯基硫重复单元在90摩尔％以上。

在本发明的一个实施方案中，可以通将不超过10摩尔％的三氯苯与对二氯苯共聚来制备聚苯硫醚树脂。

在本发明的一个实施方案中，可以通过使对亚苯基硫单元与间亚苯基硫单元共聚来制备聚苯硫醚树脂。

尽管可以使用亚芳基硫或可共聚单体的其他共聚合混合物，但是在任何情况下优选对亚苯基硫重复单元含量占正常分子结构的85重量％以上。当合成头发纤维的对亚苯基硫单元含量低于85摩尔％时，强度等级将下降，不正常纤维将不适于本发明，并且纤维的形成的不好，进而由于树脂具有较高的交联性能使得结晶取向下降，因此由于低强度而不合适。

(B)消光剂

本发明的PPS树脂沿纤维的轴向具有1.7的折射率，因此在阳光下呈现出明显的金属光泽，所以不适合用作合成头发纤维。

本发明的消光剂可以使用无机颗粒。所述消光剂通过将无机颗粒与熔融的树脂混合，并通过消光剂的自然漫反射性质或通过在纤维表面上形成的细微凸起来形成制备。以上制备方法的重要的方面在于颗粒类型、平均尺寸和添加剂的选择，特别是对于PPS，选择与PPS可混的优良的颗粒十分重要。在本发明中，将各种颗粒，例如硫酸钡、二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、滑石、三氧化锑等进行组合，并通过将以上所列颗粒与PPS树脂混合来进行测试，结果显示二氧化硅和滑石不会使合成头发纤维的颜色变暗，因此优选用作消光剂。因此，在本发明中，可以使用二氧化硅、滑石或其组合的无机颗粒。

无机颗粒的用量为每100重量份的PPS树脂约0.1至约2重量份。如果消光剂的用量低于0.1重量份，则消光剂的效果微弱；如果消光剂的用量在2重量份以上，则合成头发的色调是暗的，从而不能获得纤维的逼真和颜色美观；在纺丝和拉伸工艺期间，断丝的出现可能增多；在表面可能出现凸起，并且在梳理时缠结增多；因此，不适合用作合成头发纤维。在本发明的示例性实施方案中，无机颗粒的用量优选为每100重量份的PPS树脂0.2至1.5重量份，更优选为0.3至1.0重量份。

在本发明的示例性实施方案中，本发明的无机颗粒具有0.01～3.0μm的平均粒径。在混合工艺期间，如果粒径低于0.01μm，则可能在纺丝和拉伸工艺期间发生粘结，并可能增加断丝的出现；如果粒径超过3.0μm，则在纤维表面出现凸起，这导致梳理性差；因此不适合本发明。

在本发明中，除了上述主要成分外，可以根据需要加入诸如热稳定剂、光稳定剂、UV吸收剂、荧光剂、抗氧化剂、抗静电剂、颜料、染料、增塑剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃补充剂、无机填料等常用添加剂。以上添加剂可以独立使用或者可以组合并使用两种或多种其组合。

本发明提供一种制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法。本发明的聚苯硫醚合成头发纤维可以通过将无机颗粒消光剂与PPS色母粒与聚苯硫醚树脂复合，并以颗粒的形式将组合物熔融挤出；将颗粒干燥至水分含量低于500ppm；将干燥后的颗粒熔融纺丝；使用拉伸机将熔融纺出的未拉伸纤维拉伸2至4倍。

本发明的复合组合物可以通过以颗粒形式熔融挤出的常规方法来制备。挤出机优选双螺杆挤出机。

广泛使用的PPS色母粒为含有炭黑或颜料的色母粒。

本发明的干燥方法没有特别限定，但是，常规方法是在80～180℃的温度下干燥。干燥温度优选在95～150℃，干燥约3至约10小时；更优选干燥时间为约4至约8小时，水含量低于500ppm；最优选水含量为100ppm。

本发明的干燥后的颗粒可以通过常规熔融纺丝方法来制备。在本发明的一个实施方案中，将其投入到在前端部设置有喷嘴的挤出机来制备未拉伸的纤维。对受限纺丝喷嘴形式不做限定，例如可以使用圆形、花生形、星形、椭圆形、中空椭圆形。挤出机机筒的纺丝温度可以为220～350℃，优选为约250～310℃。

此外，所述方法可以进一步包括使用拉伸机将熔融纺出的未拉伸纤维拉伸2～4倍的步骤。拉伸机可以包括但不限于常规加热鼓拉伸装置。

在本发明的一个实施方案中，所述方法可以进一步包括在加热装置中将拉伸后的纤维在150～250℃的温度范围内加热的步骤，优选在200～250℃的温度下进行附加的加热。加热方法和加热装置可以通过常规方法实现，并可以被本领域普通技术人员使用。在本发明的一个实施方案中，加热工艺在低张力状态下完成。

在本发明的一个实施方案中，所述方法可以进一步包括在加热装置中对拉伸后的纤维在90～160℃的温度下进行第二次加热的步骤。在第二次加热工艺期间，纤维在松弛的无张力状态下可以形成波浪。

本发明的最终加热后的聚苯硫醚合成头发纤维的尺寸为约30至80分特。

本发明的聚苯硫醚合成头发纤维具有诸如可形成自然的卷发、可耐受烫发器在120～230℃下加热、高阻燃性、抗熔滴性、与人的头发相似的光泽以及适合用作假发的鲜艳颜色的性质。

本发明提供一种由聚苯硫醚合成头发纤维制造的假发。本发明中的假发可以通过常规方法制造，并可以被本领域普通技术人员所使用。在本发明的一个实施方案中，可以单独使用聚苯硫醚合成头发纤维制造假发。在本发明的一个实施方案中，与人的头发组合的聚苯硫醚合成头发纤维可以适用于制造假发、接发等。

参照以下实施例可以更好地理解本发明，这些实施例是为了说明并不能解释为对本发明范围的限定，本发明的范围在所附权利要求中进行限定。

实施例

实施例1-3

将100重量份的MI如下表1所示的PPS树脂进行纺丝，二氧化硅消光剂的量为0.5～1.0重量份。纺丝机的机筒温度为290℃，机头温度设定为313℃，使用160孔的喷嘴来制备未拉伸纤维，并使用辊式拉伸机将所述纤维拉伸3.8倍。使用240℃的辊式热处理装置加热拉伸后的纤维，并且在张力状态下加热。之后立即通过在150℃的加热箱中在无应力状态下松弛并且形成轻微的波浪来制备50分特的合成头发纤维。

对比例

对比例1

除使用MI为40的PPS外，如实施例1那样混合和挤出组分。

对比例2

工艺同实施例2，但是不使用消光剂。

对比例3

除使用MI为600的PPS外，如实施例1那样混合和挤出组分。

实施例1-3和对比例1-3的组成和物理性质如下表1所示。

表1

PPS的MI为按照ASTM D1238-86在316℃、5kg测试重量下10分钟流出的聚合物克数。表1中的物理性质通过以下方法检测。

(1)可加工性：在纺丝工艺期间检测断丝发生率5个小时。(◎：断丝出现率0次，○：断丝出现率1次，△：断丝出现率2～3次，×：断丝出现率超过4次)

(2)亮度：将80,000分特(160单元×50分特×10根)的合成头发纤维集中纤维束切成10cm，并评价亮度性质。(◎：与人的头发相似的光泽，○：比人的头发亮的光泽，△：比人的头发等级低的光泽，×：比人的头发等级低且暗的光泽)

(3)颜色的鲜艳性：将80,000分特(160单元×50分特×10根)的合成头发纤维集中纤维束切成10cm并进行评价。鲜艳性分为四个等级。(◎：非常鲜艳，○：鲜艳，△：比较不鲜艳，×：暗)

(4)卷发形成性：将40,000分特(160单元×50分特×5根)的合成头发纤维集中纤维束切成30cm，夹住，在180℃的电烫发器上卷绕3圈，保持5秒钟，取出电烫发器，然后评价之前和之后的状态。卷发形成列于下表1：◎：卷发形成的长度与人的头发相同的情况(即标准)，○：相对于标准相头发卷松弛1～2cm，△：相对于标准头发卷松弛3～4cm，×：相对于标准头发卷松弛5cm或更多。

(5)卷发保持性：将40,000分特(160单元×50分特×5根)的合成头发纤维集中纤维束切成30cm，夹住，在180℃的电烫发器上卷绕3圈，保持5秒钟，卷发形成之后静置，并评价卷发的减少。在20℃的室温65％的相对湿度下将样本在没有负载的情况下悬挂24小时并静置，然后评价卷发的减少。卷发保持性列于下表1中：◎：卷发松弛小于1cm，○：卷发松弛2～3cm，△：卷发松弛4～5cm，×：卷发松弛6cm或更多。

(6)强度和伸长率：使用LLoyd仪器的LRX型号正伸长率检测系统检测。通过集中160根纤维来制备检测样本。传感器安装1kN负载单元，样本的标距为200mm，拉伸速度200mm/s，检测强度和伸长率。同一检测重复5次，得到平均值。强度单位为g/d，将伸长率单位换算为％。

如表1所示，在实施例1～3的情况下，具有本发明MI的PPS树脂具有良好的纺丝均匀性，并呈现出有光泽的颜色鲜艳的纤维。另一方面。如对比例1所示，当MI非常低时，流动性差，断丝过多，导致难以实现卷绕，如对比例3所示，当MI非常高时，喷出的丝流动太快，从而不能卷绕。此外，如对比例2所示，当不添加消光剂时，纺丝工艺平稳且令人满意，可以制备纤维，但是亮度太高，不适合用作假发。对比例1和3中的情况表明未拉伸的纤维无法卷绕，无法检测卷发形成性和纤维性质。通过观察喷出的纤维的性质来了解纤维的光泽和颜色的鲜艳。

在前述说明书的教导下本领域技术人员可以想到许多对本发明的改进和其他实施方案，因此，应当理解本发明不能限定为公开的具体实施方式，并且改进和其他实施方案包含在所附权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种聚苯硫醚合成头发纤维，包括：

(A)100重量份熔融指数范围为60～110的聚苯硫醚(PPS)树脂；和(B)0.1～2.0重量份的无机消光剂。

2.如权利要求1所述的聚苯硫醚合成头发纤维，其中所述合成头发纤维的尺寸为约30至约80分特。

3.如权利要求1所述的聚苯硫醚合成头发纤维，其中所述聚苯硫醚树脂(A)具有85摩尔％以上的对亚苯基硫重复单元。

4.如权利要求1所述的聚苯硫醚合成头发纤维，其中所述无机消光剂的平均粒径为0.01～3.0μm，其包括二氧化硅、滑石或其结合。

5.如权利要求1所述的聚苯硫醚合成头发纤维，还包括选自热稳定剂、光稳定剂、UV吸收剂、荧光剂、抗氧化剂、抗静电剂、颜料、染料、增塑剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃补充剂、无机填料及其混合物的添加剂。

6.一种制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法，包括：

将PPS基色母粒和无机消光剂的组合加入到熔融指数范围在60～110的聚苯硫醚(PPS)树脂中，加入到熔融挤出机中形成颗粒；

将所述颗粒干燥至水分含量在500ppm以下；

将干燥后的颗粒熔融纺丝；和

使用拉伸机将纺出的未拉伸纤维拉伸2至4倍。

7.如权利要求6所述的制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法，其中每100重量份的PPS树脂中加入0.1～2.0重量份的无机颗粒消光剂，并且所述无机颗粒具有0.01～3.0μm的平均粒径。

8.如权利要求6所述的制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法，其中将所述拉伸后的纤维在160～250℃下在加热装置中加热。

9.如权利要求8所述的制备聚苯硫醚合成头发纤维的方法，其中将所述拉伸后的纤维在90～160℃下在加热装置中加热。

10.一种由权利要求1至5中任一项所述的聚苯硫醚合成头发纤维制备的假发。