CN104674375A - 一种假发用复合纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及假发用复合纤维的制备方法，尤其涉及一种高强度海藻/磷虾蛋白仿真假发用复合纤维的制备方法。该制备方法，在纺丝原液的制备过程中加入复合增强剂，按重量百分含量所述的复合增强剂的组成为：小分子二醛70-90％、盐酸和醋酸混合物10-30％，其中所述的混合物中盐酸和醋酸的体积比为1:1-1:3。本发明采用天然绿色可将解的海藻酸钠和南极磷虾蛋白进行有机复合，制备具有和真发性能相媲美的仿真假发，并通过在原料中加入增强剂来提高复合纤维的力学强度，根据加入的增强剂阈限不同，力学强度可提高1-7％。

Description

一种假发用复合纤维的制备方法

技术领域

本发明属于复合纤维制备技术领域，涉及假发用复合纤维的制备方法，尤其涉及将海藻酸钠和南极磷虾蛋白两种海洋生物质材料有机复合，提出用增强剂与湿法纺丝技术结合来生产和制备一种高强度海藻/磷虾蛋白仿真假发复合纤维。

背景技术

假发被誉为“头上时装”，作为一种高附加值的产品，在国内外具有广阔的市场发展空间，但目前市售的假发产品存在性能上的缺陷，如阻燃性能达不到要求，容易造成二次烧伤，而消费者更青睐于假发具有真发的仿真性能，如亲肤性、烫染、卷曲等。以化纤为原料的假发生产存在的高能耗、高污染的弊端，寻找新型绿色环保可降解的假发原料成为研究热点。

海藻酸钠是由海洋藻类植物中提取的一种线性高分子多糖，来源广泛，南极磷虾生活在南极海域储量巨大，因其体内氟含量过高导致其在食品方面的应用受限，将两者复合既能实现海洋生物质资源的有效利用，又能使二者在性能上形成互补，制得的成品纤维不仅具有海藻纤维优异的阻燃性能，还拥有了蛋白纤维靓丽的光泽、良好的亲肤性和舒适的手感。以此为原料生产的仿真假发，具有和真发类似的化学结构和模量，但力学强度稍有欠缺，本发明提供了一种提高力学强度的有效途径和技术，使以海洋生物质为原料的仿真假发更趋完美。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度的假发用复合纤维的制备方法。该方法在纺丝原液的制备过程中加入特定组成和比例的复合增强剂提高假发用复合纤维的力学强度。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种假发用复合纤维的制备方法，其在纺丝原液的制备过程中加入复合增强剂，按重量百分含量所述的复合增强剂的组成为：小分子二醛70-90％、盐酸和醋酸混合物10-30％，其中所述的混合物中盐酸和醋酸的体积比为1:1-1:3。

在上述的技术方案中，所述的复合增强剂在纺丝原液中的重量百分含量优选为1-10％，更优选为5-10％，最优选为7％。

在上述的所有技术方案中，所述的小分子二醛优选为戊二醛、丁二醛中的一种或两种的混合物，更优选为戊二醛。

在本发明的技术方案中，以海藻酸钠和南极磷虾蛋白为原料的纺丝原液的制备方法如下：将南极磷虾蛋白加入到0.2-2％的NaOH水溶液中，在40-60℃下搅拌溶解，然后加入复合增强剂搅拌混合后，加入海藻酸钠搅拌均匀，真空静置脱泡，得纺丝原液；其中所述的纺丝原液中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠的重量百分比分别为20-40％、1-10％和59-70％。

在上述的技术方案中，制备得到的纺丝原液(以海藻酸钠和南极磷虾蛋白为原料)采用如下纺丝步骤制备得到海藻酸钠/南极磷虾蛋白复合纤维，所述纺丝步骤为：将纺丝原液置于纺丝罐中30-50℃下挤出，在三道3-9％的梯度复合金属离子凝固浴中于25-50℃条件下固化成丝，经水浴热定型、水洗后，紧张条件下烘干，烘干至含水率小于4％，按重量百分比所述的复合金属离子的组成为氯化钙80-100％，可溶性铝盐0-20％。

在上述的技术方案中，所述的可溶性铝盐优选为Al(NO₃)₃、AlCl₃中的一种或两种的混合物，更优选Al(NO₃)₃。

在上述的技术方案中，梯度固化成丝后纤维的牵伸倍数优选为1-3倍。

在上述的技术方案中，所述的水浴热定型的温度为80-90℃；所述的烘干温度为80-120℃。

在上述的技术方案中，所述的假发用复合纤维优选为含海藻类的复合纤维，更优选地，所述的含海藻类的复合纤维为海藻酸钠/南极磷虾蛋白复合纤维、海藻酸/明胶共混纤维、海藻酸/黏胶共混纤维、海藻酸钠/大豆分离蛋白共混纤维、海藻酸钠/羧甲基纤维共混纤维、海藻酸钠/壳聚糖共混纤维、海藻酸钠/纤维素共混纤维。

在上述的技术方案中，所述的在紧张条件下烘干是指在有应力存在下烘干，即在纤维的两端施加适当的拉力，有利于防止纤维在烘干过程中收缩，使纤维具有较好的模量。本发明中施加的拉力控制在0.1-0.25CN/dtex范围内，拉力过大使纤维发生断裂，出现断头丝，过小不利于控制收缩率。在80-120℃烘干，烘干时间可以根据纤维的干基含水率来确定，一般烘干至含水率小于4％。

本发明中，复合增强剂在复合纤维的纺丝原液中加入可以明显提高复合纤维的力学强度。本发明的复合增强剂通过与纤维中的活性的羟基反应而增强复合纤维的力学强度。在具体应用时，所述的复合增强剂可以应用于假发用复合纤维的制备，包括含海藻类的假发用复合纤维的制备中应用。

本发明还提供海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的优选的制备方法，包括如下步骤：

(1)纺丝原液的制备：将南极磷虾蛋白加入到0.2-2％的NaOH水溶液中，在40-60℃下搅拌溶解，然后加入本发明的复合增强剂搅拌混合后，加入海藻酸钠搅拌均匀，真空静置脱泡，得纺丝原液；其中所述的纺丝原液中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠的重量百分比分别为20-40％、1-10％和59-70％；

(2)纺丝步骤：将纺丝原液置于纺丝罐中30-50℃下挤出，在三道3-9％的梯度复合金属离子凝固浴中于25-50℃条件下固化成丝，经水浴热定型、水洗后，紧张条件下烘干，得海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维；其中按重量百分比所述复合金属离子的组成为：氯化钙80-100％，可溶性铝盐0-20％。

在上述制备方法中，步骤(2)所述的可溶性铝盐为Al(NO₃)₃、AlCl₃中的一种或两种的混合物；所述的梯度固化成丝后纤维的牵伸倍数为1-3倍，所述的水浴热定型的温度为80-90℃，所述的烘干温度为80-120℃。

在本发明中，所述的三道3-9％的梯度复合金属离子凝固浴，是指复合金属离子浓度由低浓度到高浓度的顺序构成的具有适当梯度的三道复合金属离子凝固浴，优选复合金属离子浓度梯度依次为2-5％、5-8％、8-9％，更优选复合金属离子浓度梯度依次为5％、7％、9％。

本发明中，所述复合金属离子凝固浴为含有所述复合金属离子的水溶液。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种假发用复合纤维的制备方法，即在纺丝原液的制备过程中加入特定组成和比例的复合增强剂提高假发用纤维的力学强度，测定结果表明，本发明的方法制备得到的海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的断裂强度、初始模量等力学强度明显提高。本发明的纺丝过程是在由氯化钙和Al(NO₃)₃等金属离子组成的不同浓度梯度的复合凝固浴中固化纺丝，梯度凝固浴优化缓和成型条件，是纤维的强度和模量得到提高，并在紧张条件下烘干纤维，有利于防止烘干过程中纤维的收缩。

附图说明

图1为海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的SEM图片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、方案、流程和优点更加清楚明晰，结合附图和实施例对本项发明的纺丝工艺做进一步的详细说明，值得注意的是，此处具体实施例仅作为解释说明本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。

以下实施例中使用的材料：

南极磷虾蛋白，郭静等，南极磷虾蛋白的提取及其复合纤维的性能[J]，大连工业大学学报，2014,33(4)270-273中提供的方法来制备。

醋酸的浓度为99.5％；盐酸的浓度为35-37％。

实施例1

高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的制备：

(1)将南极磷虾蛋白加入到0.2％的NaOH水溶液中，在60℃的恒温水浴中溶解20min，然后加入复合增强剂混合均匀，最后加入海藻酸钠搅拌均匀，在25℃真空静置脱泡制得纺丝原液；其中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠在纺丝原液中的重量百分比分别为20％、10％和70％；

(2)将纺丝原液置于纺丝罐中30℃下挤出，依次放入质量百分浓度梯度为3％、5％、7％的氯化钙凝固浴中固化成丝，三个凝固浴的温度分别为30℃、40℃、40℃，纺丝原液在每一凝固浴中的固化时间分别为20-30s；经过三道凝固浴得牵伸3倍的初生纺丝纤维，初生纺丝纤维在90℃水浴中热定型、水洗、于90℃紧张条件下烘干10-20s，得高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维。

步骤(1)中，按重量百分比复合增强剂的组成为：戊二醛90％，醋酸和盐酸的混合物10％，混合物中醋酸和盐酸的体积比为1:3。

所述氯化钙凝固浴为水溶液。

图1为实施例1的方法制备得到的高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的SEM图片，其中A为500倍放大图，B为2000倍放大图，图1中可知，纤维的表面具有沟槽结构并且沿着轴向均匀分布。

实施例2

高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的制备：

(1)将南极磷虾蛋白加入到2％的NaOH水溶液中，在40℃的恒温水浴中溶解60min，然后加入复合增强剂混合均匀，最后加入海藻酸钠搅拌均匀，在25℃真空静置脱泡制得纺丝原液；其中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠在纺丝原液中的重量百分比分别为40％、1％和59％；

(2)将纺丝原液置于纺丝罐中50℃下挤出，依次放入质量百分浓度为5％、7％、9％的复合金属离子凝固浴中固化成丝，三个凝固浴的温度分别为30℃、40℃、40℃，纺丝原液在每一凝固浴中的固化时间分别为20-30s；经过三道凝固浴得牵伸1倍的初生纺丝纤维，初生纺丝纤维在90℃热水浴定型、水洗、于30℃紧张条件下烘干10-20s，得高强度海藻/磷虾蛋白仿真假发复合纤维；

步骤(1)中，按重量百分比复合增强剂的组成为：戊二醛70％，醋酸和盐酸的混合物30％，混合物中醋酸和盐酸的体积比为1:1。

步骤(2)中所述的复合金属离子，按重量百分比其组成为：CaCl₂80％，Al(NO₃)₃20％；所述复合金属离子凝固浴为含有所述复合金属离子的水溶液。

实施例3

高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的制备：

(1)将南极磷虾蛋白加入到1％的NaOH水溶液中，在60℃的恒温水浴中溶解30min，然后加入复合增强剂混合均匀，最后加入海藻酸钠搅拌均匀，在25℃真空静置脱泡制得纺丝原液；其中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠在纺丝原液中的重量百分比分别为30％、5％和65％；

(2)将纺丝原液置于纺丝罐中40℃下挤出，依次放入质量百分浓度为3％、5％、9％的复合金属离子凝固浴中固化成丝，三个凝固浴的温度分别为30℃、40℃、40℃，纺丝原液在每一凝固浴中的固化时间分别为20-30s；经过三道凝固浴得牵伸2倍的初生纺丝纤维，初生纺丝纤维在90℃热水浴定型、水洗、于80℃紧张条件下烘干10-20s，得高强度海藻/磷虾蛋白仿真假发复合纤维；

步骤(1)中，按重量百分比复合增强剂的组成为：戊二醛80％，醋酸和盐酸的混合物20％，混合物中醋酸和盐酸的体积比为1:2；

步骤(2)中所述的复合金属离子，按重量百分比其组成为：氯化钙90％，Al(NO₃)₃10％；所述复合金属离子凝固浴为含有所述复合金属离子的水溶液。

表1为本发明的方法制备的海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的力学性能的检测结果。表1中，SA/AKP复合纤维是指海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维。

表1高强度海藻酸钠/南极磷虾蛋白仿真假发复合纤维的力学性能

表1的结果表明，加入复合增强剂后，复合纤维的断裂强度明显增加，断裂伸长率减小，初始模量增大，断裂功几乎没有发生变化。

Claims (10)

1.一种假发用复合纤维的制备方法，其特征在于，在纺丝原液的制备过程中加入复合增强剂，按重量百分含量所述的复合增强剂的组成为：小分子二醛70-90％、盐酸和醋酸混合物10-30％，其中所述的混合物中盐酸和醋酸的体积比为1:1-1:3。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的复合增强剂在纺丝原液中的重量百分含量为1-10％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的小分子二醛为戊二醛、丁二醛中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的纺丝原液的制备方法为：将南极磷虾蛋白加入到0.2-2％的NaOH水溶液中，在40-60℃下搅拌溶解，然后加入复合增强剂搅拌混合后，加入海藻酸钠搅拌均匀，真空静置脱泡，得纺丝原液；其中所述的纺丝原液中南极磷虾蛋白、复合增强剂和海藻酸钠的重量百分含量为20-40％、1-10％和59-70％。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括纺丝原液的纺丝步骤：将纺丝原液置于纺丝罐中30-50℃下挤出，在三道3-9％的梯度复合金属离子凝固浴中于25-50℃条件下固化成丝，经水浴热定型、水洗后，紧张条件下烘干，烘干至含水率小于4％，其中按重量百分比所述，复合金属离子的组成为氯化钙80-100％，可溶性铝盐0-20％。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶性铝盐为Al(NO₃)₃、AlCl₃中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的梯度固化成丝后纤维的牵伸倍数为1-3倍。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的水浴热定型的温度为80-90℃；所述的烘干温度为80-120℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的假发用复合纤维为含海藻类的复合纤维。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的含海藻类的复合纤维为海藻酸钠/南极磷虾蛋白复合纤维、海藻酸/明胶共混纤维、海藻酸/黏胶共混纤维、海藻酸钠/大豆分离蛋白共混纤维、海藻酸钠/羧甲基纤维共混纤维、海藻酸钠/壳聚糖共混纤维、海藻酸钠/纤维素共混纤维。