CN104878473A - 一种皮肤友好型氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮肤友好型氨纶纤维及其制备方法，其质量百分比配方为：聚醚多元醇结构单元60.0～70.8％，胶原蛋白结构单元28.0～38.0％，抗紫外剂0.3～0.5％，抗氧剂0.3～0.5％，润滑剂0.3～0.5％，消光剂0.3～0.5％。制造方法为：1.按配方比例制造含有聚醚多元醇结构单元的预聚物，用扩链剂扩链，再用胶原蛋白封端，制得高分子溶液；2.将高分子溶液与添加剂浆料混合后，经充分熟化，制得纺丝原液；3.最后通过湿干法纺丝的设备和工艺制得。本发明氨纶纤维具有回潮率高、吸湿排汗、与皮肤友好的特性；性能稳定，满足舒适氨纶应用领域的要求；所制造的纺织品爽滑、舒适，对皮肤有保健之功效。

Description

一种皮肤友好型氨纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种皮肤友好型氨纶纤维及其制备方法。

背景技术

纺织品与人类朝夕相处，直接与人体的皮肤相接触，皮肤友好型纤维将进一步提高纺织品的舒适度，进而提高人们的生活品质，是科技改变生活的一种体现。氨纶是一种聚氨酯弹性纤维，能够提升纺织品的弹性，穿着后行动更加自如，从而提高舒适感。胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，比如低抗原性、能促进细胞成活与生长、促进血小板凝结等，在食品、医药、组织工程、化妆品等领域得到广泛应用。通过共聚改性的方法，将胶原蛋白分子引入氨纶纤维，改性后的产品既具有原有的弹性，还具有保健作用，大大提高纤维的舒适程度，同时保证纤维的应用性能。

目前关于皮肤友好型氨纶纤维生产方面的专利技术及文献较少，因此，需要开发一种生产舒适氨纶纤维的新技术，同时克服制造工艺上的技术难题，以满足氨纶纤维制造技术及应用领域发展的需要。

发明内容

技术问题：本发明拟解决的技术问题是设计一种皮肤友好型氨纶纤维及其制造方法。该制造方法的实施过程稳定，能耗低。该氨纶纤维制造工艺技术先进，设备常规，可以工业化实施。

技术方案：本发明的一种皮肤友好型氨纶纤维，其质量百分比配方为：

本发明的皮肤友好型氨纶纤维的制造方法按以下工艺进行：

1.1)制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.6～1.9在70～90℃下预聚合90～120min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为35～45％的预聚物溶液；

1.2)制备端基为异氰酸酯基的聚合物溶液：扩链剂为乙二胺、丙二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4.0～5.0％；扩链剂添加到步骤1.1)制备的预聚物溶液中扩链，反应温度为70～100℃，扩链后即制得端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液；

1.3)制备胶原蛋白分子封端的高聚物溶液：将质量百分比浓度为25～35％的胶原蛋白分子的N，N-二甲基乙酰胺溶液与端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液反应，胶原蛋白分子与端基为异氰酸酯基的聚合物的摩尔比为2.1～2.5在35～45℃下聚合90～150min，聚合完成后，制得胶原蛋白分子封端的高聚物溶液；

1.4)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂和N，N-二甲基乙酰胺混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为25～35％；

1.5)制备纺丝原液：将步骤1.3)制备的高聚物溶液与步骤1.4)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀后，进入熟化阶段。在熟化阶段，温度为30～40℃，储存40～60小时，熟化完全后，得到纺丝原液；

1.6)将纺丝原液从喷丝板组合件挤出，通过湿干法纺丝，溶剂挥发后制得皮肤友好型氨纶纤维。

其中所述的胶原蛋白分子的相对分子量为15000～30000。胶原蛋白分子的分子式如下：

其中所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

其中所述湿干法纺丝方法为：

1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度为5.0％～15.0％的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为3.0～6.0米，凝固浴的温度为40～50℃，经此过程制得生丝；

2)生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为150～180℃。

有益效果：本发明通过利用独特的工艺，制备的皮肤友好型氨纶纤维具备与皮肤较好的亲和性，同时具有吸湿、排汗的功效，大大提升服用时的舒适感；另外，该纤维具备生物降解的特性，是环境友好型产品。其制备方法较为独特，通过嵌段共聚将胶原蛋白分子嫁接在聚氨酯分子的两端，嵌段过程保持在低温下进行，保证了胶原蛋白分子的活性，从而达到分子级别的材料复合技术水平，使制备的材料既有弹性，又有胶原蛋白的活性。采用独特的湿干法纺丝技术，在湿法纺丝过程中尽量将大部分溶剂去除，而且在纤维表面形成大量的微孔结构；在干法纺丝过程中，降低热量，主要起到干燥纤维的作用，减少高温对高分子的影响。本发明制造工艺先进，对设备没有特殊要求，工业化实施容易，便于推广。

具体实施方式

本发明的一种皮肤友好型氨纶纤维，其质量百分比配方为：

所述的胶原蛋白分子的相对分子量为15000～30000。胶原蛋白分子的分子式如下：

所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

实施例1：

第一步：制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物溶液

将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.8在90℃下预聚合120min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为35％的预聚物溶液；

第二步：制备端基为异氰酸酯基的聚合物溶液

扩链剂为乙二胺、丙二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为5.0％；扩链剂添加到制备的预聚物溶液中扩链，反应温度为80℃，扩链后即制得端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液；

第三步：制备胶原蛋白分子封端的高聚物溶液

将质量百分比浓度为25％的胶原蛋白分子的N，N-二甲基乙酰胺溶液与端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液反应，胶原蛋白分子与端基为异氰酸酯基的聚合物的摩尔比为2.1在40℃下聚合150min，聚合完成后，制得胶原蛋白分子封端的高聚物溶液；其中胶原蛋白分子的相对分子量为15000。

第四步：制备助剂浆料

将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂和N，N-二甲基乙酰胺混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为30％；

第五步：制备纺丝原液

将制备的高聚物溶液与制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀后，进入熟化阶段。在熟化阶段，温度为30℃，储存40小时，熟化完全后，得到纺丝原液；

第六步：纺丝

1)湿法纺丝

a.凝固浴为质量百分比浓度为5.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为5米；c.凝固浴的温度为45℃；

2)干法纺丝

a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝170/145/110；c.纺丝速度：600m/min。

经以上步骤制得皮肤友好型氨纶纤维。

实施例2：

第一步：制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物溶液

将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.8在80℃下预聚合100min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为35％的预聚物溶液；

第二步：制备端基为异氰酸酯基的聚合物溶液

扩链剂为乙二胺、丙二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为5.0％；扩链剂添加到制备的预聚物溶液中扩链，反应温度为80℃，扩链后即制得端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液；

第三步：制备胶原蛋白分子封端的高聚物溶液

将质量百分比浓度为25％的胶原蛋白分子的N，N-二甲基乙酰胺溶液与端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液反应，胶原蛋白分子与端基为异氰酸酯基的聚合物的摩尔比为2.2在40℃下聚合150min，聚合完成后，制得胶原蛋白分子封端的高聚物溶液；其中胶原蛋白分子的相对分子量为20000。

第四步：制备助剂浆料

将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂和N，N-二甲基乙酰胺混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为30％；

第五步：制备纺丝原液

将制备的高聚物溶液与制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀后，进入熟化阶段。在熟化阶段，温度为30℃，储存40小时，熟化完全后，得到纺丝原液；

第六步：纺丝

1)湿法纺丝

a.凝固浴为质量百分比浓度为5.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为5米；c.凝固浴的温度为45℃；

2)干法纺丝

a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝170/145/110；c.纺丝速度：600m/min。

经以上步骤制得皮肤友好型氨纶纤维。

实施例3：

第一步：制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物溶液

将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.8在70℃下预聚合110min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为35％的预聚物溶液；

第二步：制备端基为异氰酸酯基的聚合物溶液

扩链剂为乙二胺、丙二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为5.0％；扩链剂添加到制备的预聚物溶液中扩链，反应温度为80℃，扩链后即制得端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液；

第三步：制备胶原蛋白分子封端的高聚物溶液

将质量百分比浓度为25％的胶原蛋白分子的N，N-二甲基乙酰胺溶液与端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液反应，胶原蛋白分子与端基为异氰酸酯基的聚合物的摩尔比为2.3在40℃下聚合150min，聚合完成后，制得胶原蛋白分子封端的高聚物溶液；其中胶原蛋白分子的相对分子量为30000。

第四步：制备助剂浆料

将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂和N，N-二甲基乙酰胺混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为30％；

第五步：制备纺丝原液

将制备的高聚物溶液与制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀后，进入熟化阶段。在熟化阶段，温度为30℃，储存40小时，熟化完全后，得到纺丝原液；

第六步：纺丝

1)湿法纺丝

a.凝固浴为质量百分比浓度为5.0％的DMAc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为5米；c.凝固浴的温度为45℃；

2)干法纺丝

a.风量：上进/上回/下回＝0.65/0.35/0.28；b.温度(℃)：上甬/中甬/下甬＝170/145/110；c.纺丝速度：600m/min。

经以上步骤制得皮肤友好型氨纶纤维。

Claims (5)

1.一种皮肤友好型氨纶纤维，其质量百分比配方为：

2.根据权利要求1所述的皮肤友好型氨纶纤维，其特征在于，所述的胶原蛋白分子的相对分子量为15000～30000，胶原蛋白分子的分子式如下：

3.一种如权利要求1所述的皮肤友好型氨纶纤维的制造方法，其特征在于该制造方法按以下工艺进行：

1.1)制备含有聚醚多元醇结构单元的预聚物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1.6～1.9在70～90℃下预聚合90～120min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为35～45％的预聚物溶液；

1.2)制备端基为异氰酸酯基的聚合物溶液：扩链剂为乙二胺、丙二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4.0～5.0％；扩链剂添加到步骤1.1)制备的预聚物溶液中扩链，反应温度为70～100℃，扩链后即制得端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液；

1.3)制备胶原蛋白分子封端的高聚物溶液：将质量百分比浓度为25～35％的胶原蛋白分子的N，N-二甲基乙酰胺溶液与端基为异氰酸酯基的聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液反应，胶原蛋白分子与端基为异氰酸酯基的聚合物的摩尔比为2.1～2.5在35～45℃下聚合90～150min，聚合完成后，制得胶原蛋白分子封端的高聚物溶液；

1.4)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂和N，N-二甲基乙酰胺混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为25～35％；

1.5)制备纺丝原液：将步骤1.3)制备的高聚物溶液与步骤1.4)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散均匀后，进入熟化阶段。在熟化阶段，温度为30～40℃，储存40～60小时，熟化完全后，得到纺丝原液；

1.6)将纺丝原液从喷丝板组合件挤出，通过湿干法纺丝，溶剂挥发后制得皮肤友好型氨纶纤维。

4.根据权利要求3所述的皮肤友好型氨纶纤维，其特征在于，所述的抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑，抗氧剂为双(N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基)甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛。

5.根据权利要求3所述的皮肤友好型氨纶纤维的制造方法，其特征在于，所述湿干法纺丝方法为：

1)纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度为5.0％～15.0％的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为3.0～6.0米，凝固浴的温度为40～50℃，经此过程制得生丝；

2)生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为150～180℃。