CN102864521B - 一种假发用皮芯式蛋白/聚丙烯腈复合物纤维和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制作假发的组合物和纺丝方法，该组合物包含蛋白质、丙烯腈、聚酯和烯烃成分，包括皮层和芯层，所述的皮层由：占皮层重量百分比10～40%的蛋白质和0.05～1%、蜡类分散剂，以及其余为酰胺类或砜类溶剂，共混制得，所述的芯层为：占芯层重量百分比35~45%的丙烯腈、35~45%的偏氯乙烯、10~20%的烯酸酯、6~10%的磺酸基盐、0.3~4%的阻燃剂和0.2~1%偶氮二异丁腈共聚制得分子量在45000～70000的聚合物，将皮芯层纺丝液通过双组份复合纺丝机，经湿法纺丝工艺，制成具有阻燃性的假发用蛋白复合纤维，极限氧指数可达到28～30。该复合纤维作为时尚发制品及高贵人造毛皮使用，具有亲肤性好、吸湿透气性好，染色性好，手感似真发，且具有燃烧特性的仿真与超真的假发纤维。

Description

一种假发用皮芯式蛋白/聚丙烯腈复合物纤维和方法

[技术领域]

本发明涉及制作假发的组合物，该组合物包含蛋白质、丙烯腈、聚酯和烯烃成分。

本发明还涉及该假发组合物的纺丝方法。

[背景技术]

随着社会的不断发展，假发日渐成为人们对时尚潮流和对美的一种追求。作为假发原材料的改性聚丙烯腈纤维，虽然具有较好的弹性、平滑性与鲜艳的色泽，但其不阻燃、亲肤性、透气性及吸湿性较差，与天然人发存在较大差距。

利用天然蛋白质制造再生蛋白纤维，是目前研究开发的热点，通过接枝或添加的方法可以使化学纤维具有手感柔软，吸湿透气性佳等优良的特性。例如，用蚕丝蛋白接枝聚丙烯腈用以改善聚丙烯腈纤维的性能，但是此法存在的主要问题是丙烯腈的接枝率比较低，而且纺丝原液的可纺性较差，因此研究工作进展不大。发明专利CN1412356公开了一种蚕蛹蛋白-丙烯腈接枝共聚纤维纺丝原液的制备工艺，该法使用蚕蛹蛋白作为共聚骨架分子，会使纤维力学性能不能满足要求；发明专利CN1370859A公开了一种蛋白质聚丙烯腈复合纤维及其制造方法，该方法不仅涉及到从蛋白原料豆粕中提取蛋白质的复杂工序，而且蛋白质分布于整个纤维中，使表面蛋白质含量降低，影响纤维手感及亲肤性等性能的发挥；发明专利CN1690259A公开了一种蛋白质功能性纤维，该方法使用添加蛋白质及金属元素与聚丙烯腈共混纺丝，可以提供纤维抗紫外线的性能，但是金属元素的添加会对人体健康造成或多或少不利的影响。

总的来看，要满足制造蛋白改性的似人发仿真发制品，现有技术都仍然存在一定的缺点和问题。除此之外，目前多数市售的蛋白改性假发纤维都还不具备阻燃性。

[发明内容]

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种手感好、吸湿透气性佳，燃烧特性似人发，又具有阻燃性的皮芯式蛋白/聚丙烯腈复合物纤维和制备方法方法。

为实现上述目的，设计一种假发用皮芯式蛋白/聚丙烯腈复合物纤维，包括皮层和芯层，皮层质量：芯层质量=15:85～40:60，

a）所述的皮层由：占皮层重量百分比10～40%的蛋白质和0.05～1%的蜡类分散剂，以及其余为酰胺类或砜类溶剂，共混制得，

b）所述的芯层为：芯层重量百分比35~45%的丙烯腈、35~45%的偏氯乙烯、10~20%的烯酸酯、6~10%的磺酸基盐、0.3~4%的阻燃剂和0.2~1%偶氮二异丁腈共聚制得分子量在45000～70000的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯和磺酸基盐的四元共聚物。

本发明的复合物纤维具有皮芯复合结构。纤维皮层部分含蛋白成分，有利于对聚丙烯腈发用纤维手感、吸湿透气性的改善，纤维芯层为含阻燃剂的四种单体共聚制得，使纺出丝束不仅具有蛋白纤维手感、吸湿透气性好，燃烧性质似人发的超仿真效果，而且具有阻燃的性能，可满足发制品使用者多方面的要求。但采用皮芯复合的方法，含锑的阻燃剂被包裹在芯层，使用中不容易泄露出来，从而在保证对人体无害的前提下，达到阻燃的目的。本发明的假发用复合物纤维极限氧指数可达28～30。

上述配方还具有如下优选方案：

所述的蛋白质为不溶或微溶于水的氨基酸。

所述的氨基酸为胱氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、丝氨酸或苏氨酸中的一种或多种。

所述的烯酸酯为丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或羧酸乙烯酯。

所述阻燃剂为赤磷、磷酸酯、卤代磷酸酯及含氧化锑和多聚磷酸铵的复合型阻燃剂中的一种。

所述有机溶剂为二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲基亚砜（DMSO）中的一种。

所述蜡类分散剂包括聚乙烯蜡及聚乙二醇中的一种；

所述着色剂为颜料和/或染料，优选颜料与阳离子染料复合着色剂。阳离子染料颜色品种多，可选择余地大，但光泽太亮，不适合作为假发制品使用，采用颜料与染料的复合着色较为理想，且能大幅节省成本。

本发明还包括一种制备上述复合物纤维的皮芯纺丝方法，该方法包括以下步骤，

i.制备皮层纺丝液：将所述配比的蛋白质、蜡类分散剂、和所述的酰胺类或砜类溶剂均匀混合，

ii.制备芯层纺丝液：将所述配比的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯、磺酸基盐、阻燃剂和偶氮二异丁腈进行共聚反应，温度为45～65℃，反应得到所述四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000，

iii.皮芯复合纺丝：将所述的皮层纺丝液和所述的芯层纺丝液通过皮芯双组分纺丝组件中纺丝成型得到凝胶纤维，其中皮芯双组份纺丝组件的凝固浴温度为0～5℃，在该步骤中，可以获得结构均一，拉伸性能优良的凝胶丝。此凝胶丝中不含有微孔。这是在纺丝的后道工艺中实施高倍、多道拉伸的重要条件。

iv.将所述的凝胶纤维进行湿热拉伸并水洗，拉伸总倍数为10～15倍，温度为25～98℃，

v.将经过上述步骤的凝胶纤维进行干热拉伸，温度为120～180℃，拉伸倍数为1.5～2，

vi.将经过上述步骤的凝胶纤维进行热松弛处理，温度为200～220℃，松弛率控制在40～50%。经过干热拉伸与热松弛，纤维的物理性能进一步得到改善，断裂强度、结节强度以及断裂伸长率都得到了进一步的提高和增加，纤维的光泽度提高，平滑性、耐热性都得到了提高。

上述制备方法还具有如下优化方案：

步骤i中的混合时间优选0.5~～3小时，可采用高速搅拌机搅拌，转速优选为4000～5000 r/min。

所述的蛋白质粒径小于5μm，并在60～70℃下经过烘干处理。

步骤i的混合是在40～60℃下进行的，并且进行了脱泡处理，脱泡温度优选40～60℃。

所述的阻燃剂粒径为20～500nm。

所述的干热拉伸为两道干热拉伸。通过逐级的高倍拉伸，使所获得的假发纤维，结构更加均一，纤维内共聚大分子的趋向度更高。

本发明同现有技术相比还具有如下优点：

直接使用氨基酸作为蛋白改性添加物，将蛋白质与高效分散剂在有机溶剂中制成蛋白浆，然后再与聚丙烯腈纺丝液共混，制成蛋白改性纺丝液，此法省去了常规技术对动物毛的处理、提取蛋白的复杂工序，采用添加分散剂与聚丙烯腈共混的方法，方法简便易操作且无毒无害。

[具体实施方式]

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。本申请中的生产设备都是本领域的常用设备，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明采用的设备包括但不限于双组份复合纺丝机、其内部含有皮芯双组份纺丝组件，纺丝机的凝固浴的由二甲基甲酰胺与水按体积比：30:70～45:55组合而成。

实施例1

将按皮层重量份计算的10%胱氨酸砂磨3h，使其粒径达到5μm以下，经烘箱60℃烘干后与相当于体系重量比0.05%的分散剂聚乙烯蜡，共混于其余重量百分比的二甲基甲酰胺（DMF）中，搅拌均匀。随后将其加于35%聚丙烯腈纺丝溶液中，边加边高速搅拌。之后再加入0.1%复合着色剂，搅拌速度3000r/min，搅拌温度40℃,0.5h，40℃脱泡待用。

将四种单体与阻燃剂按质量比为：丙烯腈35%，偏氯乙烯45%，丙烯酸酯13%，乙醇磺酸钠6.5%以及阻燃剂赤磷0.3%，采用偶氮二异丁腈0.2%做引发剂，通过定量泵，分别送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工艺，聚合温度45℃，得丙烯腈-偏氯乙烯-丙烯酸酯-乙醇磺酸钠的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000较为合适，纺丝液浓度为21wt%，纺丝液中含颜料 0.05%。

将上述皮芯两种纺丝原液，经各自的计量泵计量后通过双组份纺丝组件，纺丝成形，凝固浴组成为溶剂与水，凝固浴浓度在38%，温度为0℃。随后进行拉伸，拉伸总倍数为10倍，温度为25℃。在干燥和热处理过程中，进行了二道干热拉伸和二道热松弛处理。其中，干燥温度为120℃，干热拉伸总倍数为1.5，总热松弛率为40%，热处理温度为200℃，按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为28。

实施例2

将按重量份计算的25%谷氨酸砂磨4h，使其粒径达到5μm以下，经烘箱65℃烘干后与相当于体系重量比0.5%的分散剂聚乙二醇，共混于二甲基乙酰胺（DMAC）中，搅拌均匀。随后将其加于40%聚丙烯腈纺丝溶液中，边加边高速搅拌。之后再加入0.5%复合着色剂，搅拌速度3500r/min，搅拌温度45℃,1h，45℃脱泡待用。

将四种单体按质量比为：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钠7%以及阻燃剂磷酸酯1.5%，采用偶氮二异丁腈0.5%做引发剂，通过定量泵，分别送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工艺，聚合温度55℃，得丙烯腈-偏氯乙烯-丙烯酸甲酯-丙酰烯胺甲基丙烯磺酸钠的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000较为合适，纺丝液浓度为21.5wt%，纺丝液中含颜料 0.2%。

将上述皮芯两种纺丝原液，经各自的计量泵计量后通过双组份纺丝组件，纺丝成形，凝固浴组成为溶剂与水，凝固浴浓度在45%，温度为2℃。随后进行拉伸，拉伸总倍数为12倍，温度为40℃。在干燥和热处理过程中，进行了二道干热拉伸和二道热松弛处理。其中，干燥温度为140℃，干热拉伸总倍数为1.6，总热松弛率为40%，热处理温度为210℃，按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为30。

实施例3

将按重量份计算的30%丝氨酸砂磨4.5h，使其粒径达到5μm以下，经烘箱60℃烘干后与相当于体系重量比0.5%的分散剂聚乙烯蜡，共混于二甲基亚砜（DMSO）中，搅拌均匀。随后将其加于50%聚丙烯腈纺丝溶液中，边加边高速搅拌。之后再加入0.8%复合着色剂，搅拌速度4000r/min，搅拌温度50℃,1.5h，50℃脱泡待用。

将四种单体按质量比为：丙烯腈45%，偏氯乙烯35%，甲基丙烯酸甲酯10%，乙醇磺酸钠6.5%以及阻燃剂卤代磷酸酯2.7%，采用偶氮二异丁腈0.8%做引发剂，通过定量泵，分别送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工艺，聚合温度60℃，得丙烯腈-偏氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-乙醇磺酸钠的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000较为合适，纺丝液浓度为22wt%，纺丝液中含颜料 0.5%。

将上述皮芯两种纺丝原液，经各自的计量泵计量后通过双组份纺丝组件，纺丝成形，凝固浴组成为溶剂与水，凝固浴浓度在50%，温度为3℃。随后进行拉伸，拉伸总倍数为13倍，温度为60℃。在干燥和热处理过程中，进行了二道干热拉伸和二道热松弛处理。其中，干燥温度为160℃，干热拉伸总倍数为1.8，总热松弛率为45%，热处理温度为210℃，按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为29。

实施例4

将按重量份计算的40%苏氨酸砂磨6h，使其粒径达到5μm以下，经烘箱70℃烘干后与相当于体系重量比1%的分散剂聚乙烯蜡，共混于二甲基甲酰胺（DMF）中，搅拌均匀。随后将其加于55%聚丙烯腈纺丝溶液中，边加边高速搅拌。之后再加入2%复合着色剂，搅拌速度5000r/min，搅拌温度60℃, 3h， 60℃脱泡待用。

将四种单体按质量比为：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钠10%以及阻燃剂含氧化锑和多聚磷酸铵的复合阻燃剂4%，采用偶氮二异丁腈1%做引发剂，通过定量泵，分别送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工艺，聚合温度65℃，得丙烯腈-偏氯乙烯-羧酸乙烯酯-丙酰烯胺甲基丙烯磺酸钠的四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000较为合适，纺丝液浓度为22wt%，纺丝液中含颜料 1%。

将上述皮芯两种纺丝原液，经各自的计量泵计量后通过双组份纺丝组件，纺丝成形，凝固浴组成为溶剂与水，凝固浴浓度在55%，温度为5℃。随后进行拉伸，拉伸总倍数为15倍，温度为98℃。在干燥和热处理过程中，进行了二道干热拉伸和二道热松弛处理。其中，干燥温度为180℃，干热拉伸总倍数为2，总热松弛率为50%，热处理温度为220℃，按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为28。

实施例5

除氨基酸为胱氨酸与谷氨酸共用，比例为3:2外，其余同实施例2。按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为29。

实施例6

除氨基酸为胱氨酸、谷氨酸与丝氨酸的共用，比例为5:3:2外，其余同实施例2。按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数30。

比较例

将三种单体按质量比为：丙烯腈45%，偏氯乙烯35%，丙烯酸甲酯10%，乙醇磺酸钠9.2%，采用偶氮二异丁腈0.8%做引发剂，通过定量泵，分别送至聚合釜聚合，采用溶液聚合工艺，聚合温度55℃，得四元共聚物，共聚物分子量控制在45000～70000较为合适，纺丝液浓度为21.5wt%，纺丝液中含颜料 0.2%。

将该纺丝原液，经计量泵计量后通过纺丝组件，纺丝成形，凝固浴组成为溶剂与水，凝固浴浓度在45%，温度为2℃。随后进行拉伸，拉伸总倍数为12倍，温度为40℃。在干燥和热处理过程中，进行了二道干热拉伸和二道热松弛处理。其中，干燥温度为140℃，干热拉伸总倍数为1.6，总热松弛率为40%，热处理温度为210℃，按照GB/T5454-1997纺织品燃烧性能试验 氧指数法，对制得纤维测试其极限氧指数为17。

Claims (9)

1.一种假发用皮芯式蛋白/聚丙烯腈复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于该方法包括以下步骤，

i.制备皮层纺丝液：将占皮层重量百分比10～40%的蛋白质和0.05～1%的蜡类分散剂，以及其余为酰胺类或砜类溶剂均匀混合，

ii.制备芯层纺丝液：将占芯层重量百分比35～45%的丙烯腈、35～45%的偏氯乙烯、10～20%的烯酸酯、6～10%的磺酸基盐、0.3～4%的阻燃剂和0.2～1%偶氮二异丁腈进行共聚反应，温度为45～65℃，反应得到分子量在45000～70000的丙烯腈、偏氯乙烯、烯酸酯和磺酸基盐的四元共聚物，

iii.皮芯复合纺丝：将所述的皮层纺丝液和所述的芯层纺丝液通过皮芯双组分纺丝组件中纺丝成型得到凝胶纤维，其中皮芯双组份纺丝组件的凝固浴温度为0～5℃，

iv.将所述的凝胶纤维进行湿热拉伸并水洗，拉伸总倍数为10～15倍，温度为25～98℃，

v.将经过上述步骤的凝胶纤维进行干热拉伸，温度为120～180℃，拉伸倍数为1.5～2，

vi.将经过上述步骤的凝胶纤维进行热松弛处理，温度为200～220℃，松弛率控制在40～50%。

2.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的蛋白质为不溶或微溶于水的氨基酸。

3.如权利要求2所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的氨基酸为胱氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、丝氨酸或苏氨酸中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的烯酸酯为丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或羧酸乙烯酯。

5.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的磺酸基盐为乙醇磺酸钠或丙酰烯胺甲基丙烯磺酸钠。

6.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的蛋白质粒径小于5μm，并在60～70℃下经过烘干处理。

7.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于步骤（i）的混合是在40～60℃下进行的，并且进行了脱泡处理。

8.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的阻燃剂粒径为20～500nm。

9.如权利要求1所述的复合物纤维的皮芯纺丝方法，其特征在于所述的干热拉伸为两道干热拉伸。