一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，包括以下步驟：將脫膠后的蠶絲經(jīng)溶解透析后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液干燥膜后，再完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到改性的再生蠶絲蛋白溶液，將水溶性聚氨酯預(yù)聚體加入再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)嚢?，再加入N?異丙基丙烯酰胺和胍類化合物，加熱得到紡絲液，經(jīng)濕法紡絲得到初生纖維，再經(jīng)蒸汽處理得到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。該方法制備的形狀記憶纖維的響應(yīng)溫度低，舒適性好，可以根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化調(diào)節(jié)織物與皮膚的接觸緊度，繼而調(diào)節(jié)皮膚的溫度。
【專利說明】
-種低溫度感應(yīng)型形狀巧憶纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的不斷進(jìn)步，智能材料在人們的生活和生產(chǎn)中有越來越多的應(yīng)用。智能 材料是一種能隨著周圍環(huán)境中光線、溫度、濕度等條件的變化而采取相應(yīng)對策的一種新型 材料，該材料的物理性質(zhì)或者化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生可逆的變化。目前市面上有抑響應(yīng)型、溫度響 應(yīng)型、光響應(yīng)型、葡萄糖響應(yīng)型等一系列新型智能材料。
[0003] 目前溫度響應(yīng)型材料多為水凝膠和形狀記憶材料，水凝膠如聚(N-異丙基丙締酷 胺)水凝膠會隨著溫度的變化從軟的透明狀至稍溶脹的不透明狀變化，該水凝膠可應(yīng)用于 藥物緩釋、分離萃取、活性酶固定和組織工程領(lǐng)域。形狀記憶材料是具有初始形狀的制品， 經(jīng)形變固定后，通過加熱等外部條件刺激處理可使其恢復(fù)初始形態(tài)。形狀記憶材料分為形 狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。
[0004] 目前，在紡織領(lǐng)域，溫度響應(yīng)型材料也有諸多應(yīng)用。形狀記憶合金鐵儀合金纖維被 滲雜與高分子纖維中形成形狀記憶纖維，繼而制備出具有形狀記憶功能的衣服面料。形狀 記憶聚合物聚氨醋也可W通過濕法紡絲或者烙融紡絲制備出形狀記憶纖維。但是目前制備 的溫度響應(yīng)型紡織材料的響應(yīng)溫度較高，從80-180°C不等，需要借助加熱工具才能響應(yīng)。因 此，基于較低溫度的響應(yīng)型紡織材料并不多見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維，該纖維由再生 蠶絲蛋白、聚氨醋、N-異丙基丙締酷胺和脈類化合物作為原料，經(jīng)濕法紡絲技術(shù)制備得到。 該方法制備的形狀記憶纖維的響應(yīng)溫度低，舒適性好，制備成織物后可W根據(jù)外界環(huán)境溫 度的變化調(diào)節(jié)織物與皮膚的接觸緊度，繼而調(diào)節(jié)皮膚的溫度。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維，所述低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維中包含蠶絲蛋 白、聚氨醋和助劑，所述蠶絲蛋白為改性的再生蠶絲蛋白，所述聚氨醋為水溶性聚氨醋，所 述助劑為N-異丙基丙締酷胺和脈類化合物。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述改性的再生蠶絲蛋白為預(yù)結(jié)晶化的再生蠶絲蛋 白，所述水溶性聚氨醋為橫酸型聚氨醋或者簇酸型聚氨醋。
[0009] 本發(fā)明還提供一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，包括W下步驟：
[0010] (1)將脫膠后的蠶絲經(jīng)溶解透析后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液干燥 形成蠶絲蛋白膜，再將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到改性的再 生蠶絲蛋白溶液；
[0011] (2)將水溶性聚氨醋預(yù)聚體加入步驟（1)制備的再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)?拌，再加入N-異丙基丙締酷胺和脈類化合物，加熱反應(yīng)得到紡絲液；
[0012] (3)將步驟(2)制備的紡絲液經(jīng)濕法紡絲得到初生纖維，初生纖維再經(jīng)蒸汽處理得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（1)中，溶解工藝為:溶劑為lOmol/L的漠化裡 水溶液，溫度為60°C，時間為2-化。
[0014] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，改性的再生蠶絲蛋白水溶液的質(zhì)量分 數(shù)為8-15 %。
[0015] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟（1)中，再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為 3500-8000〇
[0016] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，水溶性聚氨醋、再生蠶絲蛋白溶液、N- 異丙基丙締酷胺和脈類化合物的質(zhì)量比為:35-50:80-100:5-10:6-18。
[0017] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，加熱反應(yīng)的溫度為60-80°C，時間為1- 3h〇
[0018] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，濕法紡絲的工藝條件為:噴絲孔徑為 0.05mm，噴絲速度為0.5-lml/min，凝固浴為5-20g/ml的硫酸錠溶液。
[0019] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，蒸汽處理溶劑為乙醇水蒸汽，溫度為 100°C，時間為5-15min。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0021] (1)本發(fā)明制備的低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維中含有形狀記憶聚合物聚氨醋，聚 氨醋可W調(diào)節(jié)結(jié)晶度控制記憶溫度，而且聚氨醋的質(zhì)量輕，耐氣候性好，來源性廣，重復(fù)變 形性好，本發(fā)明制備的低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維中通過將聚氨醋與蠶絲蛋白混合，添加 N-異丙基丙締酷胺和脈類化合物使兩者發(fā)生交聯(lián)，降低聚氨醋的結(jié)晶度，而且本發(fā)明中含 有N-異丙基丙締酷胺聚合后形成的聚(N-異丙基丙締酷胺)也屬于一種形狀記憶高分子材 料，聚(N-異丙基丙締酷胺）W微小的凝膠形式存在于纖維內(nèi)部，降低纖維的感應(yīng)溫度。
[0022] (2)本發(fā)明制備的低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的記憶溫度介于25-40°C，當(dāng)外界環(huán) 境溫度較高時，纖維變的柔軟，使織物更加寬松舒適，當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時，纖維變得硬 導(dǎo)致織物收緊，更有利于保暖。
[0023] (3)本發(fā)明制備低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維中含有蠶絲蛋白，蠶絲蛋白的生物相 容性好，可W提高纖維的舒適性，而且該再生蠶絲蛋白是蠶絲蛋白成膜后再溶解于甲醇溶 液中得到的，該方法處理的再生蠶絲蛋白的結(jié)晶度提高，再生蠶絲蛋白可W與N-異丙基丙 締酷胺發(fā)生交聯(lián)，既可W提高水凝膠在纖維中分散的均勻性，降低水凝膠的響應(yīng)溫度，還可 W提交水凝膠的溶脹和退溶脹的速率。
【具體實施方式】
[0024] 下面將結(jié)合具體實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例W及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0025] 實施例1:
[00%] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白膜， 將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的預(yù)結(jié)晶化的 再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為8000。
[0027] (2)按重量份計，將35份的水溶性橫酸型聚氨醋預(yù)聚體加入80份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌?，再加?份的N-異丙基丙締酷胺和6份的脈類化合物，在 60 °C下加熱反應(yīng)化得到紡絲液。
[0028] (3)將步驟(2)制備的紡絲液W〇.5ml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) 5g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理5min得到 低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0029] 實施例2:
[0030] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白膜， 將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的預(yù)結(jié)晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為3500。
[0031] (2)按重量份計，將50份的水溶性簇酸型聚氨醋預(yù)聚體加入100份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌?，再加?0份的N-異丙基丙締酷胺和18份的脈類化合物， 在80 °C下加熱反應(yīng)化得到紡絲液。
[0032] (3)將步驟（2)制備的紡絲液Wlml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) 20g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0033] 實施例3:
[0034] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解2.化，再透析3 天后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白 膜，將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的預(yù)結(jié)晶 化的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為6000。
[0035] (2)按重量份計，將40份的水溶性橫酸型聚氨醋預(yù)聚體加入90份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌?，再加?份的N-異丙基丙締酷胺和12份的脈類化合物， 在70 °C下加熱反應(yīng)化得到紡絲液。
[0036] (3)將步驟(2)制備的紡絲液W〇.7ml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) lOg/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理lOmin得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0037] 實施例4:
[0038] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白膜， 將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的預(yù)結(jié)晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為5000。
[0039] (2)按重量份計，將45份的水溶性簇酸型聚氨醋預(yù)聚體加入90份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌?，再加?份的N-異丙基丙締酷胺和14份的脈類化合物， 在75 °C下加熱反應(yīng)2.化得到紡絲液。
[0040] (3)將步驟(2)制備的紡絲液W〇.7ml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) 15g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理lOmin得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0041 ] 實施例5:
[0042] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白膜， 將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的預(yù)結(jié)晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為6000。
[0043] (2)按重量份計，將45份的水溶性橫酸型聚氨醋預(yù)聚體加入95份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌?，再加?0份的N-異丙基丙締酷胺和10份的脈類化合物， 在75°C下加熱反應(yīng)化得到紡絲液。
[0044] (3)將步驟（2)制備的紡絲液Wlml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) 15g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0045] 實施例6:
[0046] (1)將脫膠后的蠶絲置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中抽風(fēng)干燥形成蠶絲蛋白膜， 將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的預(yù)結(jié)晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為8000。
[0047] (2)按重量份計，將50份的水溶性簇酸型聚氨醋預(yù)聚體加入100份的預(yù)結(jié)晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)埌瑁偌尤?份的N-異丙基丙締酷胺和18份的脈類化合物， 在80°C下加熱反應(yīng)1.化得到紡絲液。
[004引 （3)將步驟(2)制備的紡絲液W0.8ml/min的速度經(jīng)孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經(jīng) 16g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經(jīng)100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。
[0049]經(jīng)檢測，實施例1-6制備的低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的響應(yīng)溫度和機械強度的 結(jié)果如下所示： Γ00501
[0051] ~由上表可見，本發(fā)明制備的低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的響應(yīng)溫度較低，機械強I 度適中，可用于制備紡織服裝。
[0052] 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人±皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1. 一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維，其特征在于：所述低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維中 包含蠶絲蛋白、聚氨酯和助劑，所述蠶絲蛋白為改性的再生蠶絲蛋白，所述聚氨酯為水溶性 聚氨酯，所述助劑為N-異丙基丙烯酰胺和胍類化合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維，其特征在于，所述改性的再 生蠶絲蛋白為預(yù)結(jié)晶化的再生蠶絲蛋白，所述水溶性聚氨酯為磺酸型聚氨酯或者羧酸型聚 氨酯。3. -種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脫膠后的蠶絲經(jīng)溶解透析后形成蠶絲蛋白水溶液，將蠶絲蛋白水溶液干燥形成 蠶絲蛋白膜，再將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到改性的再生蠶 絲蛋白溶液； (2) 將水溶性聚氨酯預(yù)聚體加入步驟（1)制備的再生蠶絲蛋白水溶液中，充分?jǐn)嚢?，?加入N-異丙基丙烯酰胺和胍類化合物，加熱反應(yīng)得到紡絲液； (3) 將步驟(2)制備的紡絲液經(jīng)濕法紡絲得到初生纖維，初生纖維再經(jīng)蒸汽處理得到低 溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(1)中，溶解工藝為:溶劑為10m 〇l/L的溴化鋰水溶液，溫度為60°C，時間為2-3h。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(1)中，改性的再生蠶絲蛋白水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-15%。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(1)中，再生蠶絲蛋白的相對分子質(zhì)量為3500-8000。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中，水溶性聚氨酯、再生蠶絲蛋白溶液、N-異丙基丙烯酰胺和胍類化合物的質(zhì)量 比為：35-50:80-100:5-10:6-18。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中，加熱反應(yīng)的溫度為60-80°C，時間為l_3h。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(3)中，濕法紡絲的工藝條件為：噴絲孔徑為0.05mm，噴絲速度為0.5-lml/min，凝固 浴為5-20g/ml的硫酸銨溶液。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫度感應(yīng)型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于： 所述步驟(3)中，蒸汽處理溶劑為乙醇水蒸汽，溫度為100°C，時間為5-15min。
【文檔編號】D01F8/02GK105970347SQ201610371045
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運營管理有限公司