專利名稱：一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬人造蛋白發(fā)絲的制備方法，特別是涉及一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法。
背景技術(shù)：
人造發(fā)絲是現(xiàn)代生活中重要的時尚飾品，每年全世界的消費量在10萬噸以上。國外 人造發(fā)絲的生產(chǎn)應(yīng)用開始于20世紀70年代，而在我國則開始于20世紀90年代，至今應(yīng) 用普及率還很低，生產(chǎn)的大多數(shù)產(chǎn)品用于出口。
初期人造發(fā)絲大都采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)生產(chǎn)，這種人造發(fā)絲具有高熔 點、高彈性模量、好的透明性、耐化學品等優(yōu)異性能，且價格較低。但PET纖維易燃的， 為了得到阻燃的PET人造發(fā)絲，人們對此進行了研究，例如CN1I435517A公開了一種聚 亞烷基對苯二甲酸酯是由反應(yīng)型磷系阻燃劑共聚合得到，其中還含有多芳基聚合物，在100 份聚合物中，阻燃劑含1 20重量份。經(jīng)過熔融混煉得到的組合物再纖維化，該聚酯纖維 在80 20(TC的溫度范圍內(nèi)可以巻發(fā)定型，極限氧指數(shù)(LOI) 25以上。為了得到維持聚 酯纖維的纖維物性、耐熱性、透明性較好的阻燃性聚酯系人造頭發(fā)纖維，CN1890414A(歐 洲專利號EP1639490A1)公開了使用含聚對苯二甲酸亞垸基酯或以聚對苯二甲酸烷基酯為 主體的共聚酯的1種以上的聚酯100重量份、溴化環(huán)氧系阻燃劑8 20份及反應(yīng)促進劑
o.o5~i重量份制得的阻燃聚酯系人造頭發(fā)纖維。促進劑是<:6.32的有機羧酸金屬鹽和/或磷
酸酯系化合物，纖維采用空冷式的熔融紡絲方法形成。CN1929879A公開了利用回收的廢 PET瓶與含磷阻燃劑和/或含溴阻燃劑、和選自碳二亞胺化合物、雙噁唑啉化合物、異氰酸 酯化合物的至少1種的化合物熔融混煉紡絲制得阻燃性聚酯類人造頭發(fā)。該人造頭發(fā)具有 紡絲加工性優(yōu)異，保持耐熱性、強度和伸長率等纖維物性，發(fā)巻保持力、燙發(fā)定型性優(yōu)異 的阻燃性聚酯類人造頭發(fā)。此外歐洲專利EP1728900A1、 EP1650333A1公開了含溴阻燃劑 與聚酯制得復合纖維的方法。
PET人造發(fā)絲雖然具有一些優(yōu)異性能，但由于纖維結(jié)構(gòu)上的特點，只能在高溫高壓下 用分散染料染色，因而對染色的設(shè)備和工藝要求苛刻，其色澤、顏色仿真性較差，尤其是 高溫時熔化，黏附在皮膚上導致肌膚燒傷，雖阻燃的纖維不被點燃，但極易發(fā)生熔融粘連、 流淌及滴落等問題，因此，在一些場所的應(yīng)用受到限制。聚丙烯腈人造發(fā)絲不僅具有質(zhì)地 飽滿，手感好，與人體頭發(fā)逼真等優(yōu)點，且燃燒性質(zhì)與人發(fā)相似，不熔化而是直接炭化， 特別是近年來國外開發(fā)的人造蛋白發(fā)絲，不僅具有良好的手感和逼真的外觀，而且燃燒時 具有類似于人發(fā)的氣味等特點，深受消費者歡迎。
聚丙烯腈纖維(腈綸)具有較好的彈性、保暖性、蓬松性，手感舒適，耐候性好，易 于染色等很多優(yōu)點，被人們稱為"人造羊毛"，在服裝、日用裝飾品及工業(yè)上應(yīng)用非常廣 泛。但腈綸吸濕性差，極易產(chǎn)生靜電，與人體親和性差。
為了改善腈綸的性能，使其具有抗靜電，吸濕性、與人體親和性好等特點，研究人員 使用動、植物蛋白改性腈綸。第一種方法為共混改性。CN1107906A公開了一種蠶絲聚丙 烯腈共混復合纖維制備方法。蠶絲預(yù)精煉去膠后與聚丙烯腈在硫氰酸鈉溶液中溶解共混， 制得的紡絲原液脫泡、過濾，濕法紡絲制備集蠶絲和聚丙烯腈兩者優(yōu)點的蠶絲——聚丙烯 腈共混復合纖維。但是天然蠶絲原料緊缺，且價格較貴。CN1370859A公開了以豆粕或毛 發(fā)為原料提取出蛋白，再與聚丙烯腈共混溶解，濕法紡絲制得蛋白聚丙烯腈復合纖維的方 法，毛發(fā)為動物毛發(fā)或禽類羽毛。該法不需改變腈綸的生產(chǎn)工藝路線，工藝簡單，加工成 本低。同樣采用共混方法制備蛋白聚丙烯腈纖維的專利有CN1431343A、 CN1670274A、 CN1676689A等。第二種方法為接枝改性。CN1422880A公開了動植物混合蛋白在側(cè)鏈修 飾劑作用下與丙烯腈共聚合單體接枝得到紡絲原液的方法。該生產(chǎn)方法與現(xiàn)有產(chǎn)品相比降 低了產(chǎn)品成本，保證了產(chǎn)品性能，又解決了彈性、色澤較差的缺陷，拓寬了原料來源。 CN1590609A則提供了膠原蛋白纖維紡絲液的制備方法，利用明膠或是皮革工業(yè)廢棄物中 分離提取的膠原蛋白溶解在溶劑中加入引發(fā)劑、改性劑單體接枝共聚，后與相同溶劑的聚 丙烯腈溶液攪拌混合，得到均勻穩(wěn)定的紡絲液，在進行脫泡，紡絲、拉伸、醛化和后處理, 最后得到膠原蛋白一聚丙烯腈復合纖維。其它采用接枝共聚制備蛋白聚丙烯腈纖維的專利 有CN1410464A、 CN1478929A、 CN1249278C、美國專利6770364等。雖然所制得的蛋 白聚丙烯腈纖維具有吸濕、透氣、親膚性、抗靜電等優(yōu)點，但同其它大多數(shù)化學纖維一樣， 具有易燃燒、易點燃性、燃燒速度快等特點，限制它的進一步廣泛應(yīng)用。
研究人員進一步對其阻燃性進行了研究，纖維阻燃方法有后整理法、共混法、共聚 法。后整理法主要是用含阻燃元素的整理劑與高分子鏈上的側(cè)基反應(yīng)從而獲得阻燃性，該 方法整理后的纖維耐洗性差，阻燃效果不持久，整理后纖維手感變差，后加工整理工序復 雜。共混法主要是聚丙烯腈與阻燃劑共混配制紡絲原液后紡絲，該方法簡單，實用面廣， 生產(chǎn)靈活，纖維的物力機械性能良好，紡絲工藝條件變化不大。共聚法主要是丙烯腈單體 和含卣素的或含磷的乙烯基單體共聚獲得紡絲原液，后經(jīng)紡絲制得阻燃性纖維，該方法要 改變聚合和紡絲工藝，工序較復雜。例如CN1455034A公開了一種阻燃聚丙烯腈纖維及其 制造方法。該方法為丙烯腈共聚物與含溴阻燃劑亞垸基-雙(四溴鄰苯二甲酰亞胺)和無機 阻燃劑氧化銻等制成共混紡絲原液，經(jīng)溶劑紡絲制備阻燃丙烯腈共聚物纖維。阻燃劑與丙
烯腈共聚物具有良好的相容性，在水洗和凝固浴中不溶，成品中保留率較高且分散均勻。 在滿足阻燃性能的同時，成品纖維仍具有良好的物理機械性能。需要指出的是該丙烯腈 共聚物是丙烯腈單體與非阻燃性單體和阻燃性單體，如含氯、溴、磷的乙烯基單體共聚制
得的。CN1640336A公開了一種假發(fā)用蛋白纖維的制備方法，蛋白為動物、植物或兩者混 合的蛋白，然后與丙烯腈、另一種單體共聚制備蛋白假發(fā)纖維。該纖維成分與人發(fā)接近， 外觀和性能及燃燒狀況與毛、發(fā)酷似，解決了人發(fā)長度的局限和動物鬃、尾及化學纖維的 諸多弊病。專利中提到制得的纖維中蛋白含量在30 70 %。其它阻燃丙烯腈纖維專利有 CN1566421A等。
綜上所述，蛋白聚丙烯腈纖維不但具有聚丙烯腈纖維的彈性、保暖性、蓬松性，手感 舒適，耐候性好，易于染色等很多優(yōu)點，而且還具有吸濕性、透氣性和與肌膚親和性等優(yōu) 點，阻燃的蛋白聚丙烯腈纖維更是兼具阻燃性及蛋白聚丙烯腈纖維的所有優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，通過直接采用超細人發(fā)粉末 和丙烯腈與氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物共混，制備阻燃蛋白假發(fā)。該方法操作簡便、成 本低、阻燃效率高。
本發(fā)明的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，包括下列步驟
(1) 超細人發(fā)粉末與丙烯腈共聚物在55-75'C下，溶于溶劑中，攪拌混合2-5小時，壓 濾，脫泡得到混合紡絲原液；
(2) 以45-75%的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液為凝固 浴，經(jīng)噴絲、凝固、水洗、牽伸熱定型后得到阻燃蛋白發(fā)絲。
所述的超細人發(fā)粉末是指平均粒徑為0.1-10 pm，最大粒徑不超過15nm的人發(fā)粉末， 在人造發(fā)絲中的含量為1-20%，優(yōu)選3-10%;
所述的丙烯腈共聚物為丙烯腈與氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物，阻燃元素氯含量為在 10-35% (wt%)，優(yōu)選15-28% (wt%);
所述的溶劑為丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅溶液， 中的一種或兩種以上的混合物，優(yōu)選丙酮、二甲基甲酰胺、硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅溶液， 最優(yōu)選硫氰酸鈉水溶液、二甲基甲酰胺；
所述的紡絲原液濃度為15-30% (wt%)，優(yōu)選20-25% (wt%)，其中人發(fā)粉末的含量 為0.15-7.0%(wt%)，丙烯腈共聚物的含量為15-35% (wt%)，溶劑含量為58-84.85% (wt%)。
本發(fā)明的有益效果
(1) 制備的假發(fā)具有天然人發(fā)的質(zhì)感和外觀，具有良好的阻燃性能，且在遇火燃燒 時完全炭化成灰，具有人發(fā)燃燒的氣味；
(2) 操作簡便，人發(fā)經(jīng)粉碎制備，無需化學提??；
(3) 原料來源廣泛，阻燃劑價格低廉，易得且阻燃效率高。
具體實施例方式
下面的具體實施例，為了進一步闡述本發(fā)明，但并不僅限于下面的實例。應(yīng)理解， 這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明
講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落 于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實施例1
采用通常己知方法制備一定量的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)為 溶劑的丙烯腈共聚物紡絲原液。丙烯腈共聚物的組成為丙烯腈50%，氯乙烯45%，其它 組分5%。紡絲原液中丙烯腈共聚物含量為25% (wt%)， 二甲基甲酰胺(DMF)含量為70% (wt%)。將重量為紡絲原液中丙烯腈共聚物重量的5%的超細人發(fā)粉末與上述紡絲原液在 65'C以下攪拌混合2-3小時，經(jīng)壓濾去除較粗的粒子，然后脫泡得到混合紡絲原液；以65% 的二甲基甲酰胺(DMF)水溶液為凝固浴，將上述混合的紡絲原液按照常規(guī)方法經(jīng)噴絲、 凝固、水洗、牽伸和熱定型后得到蛋白腈綸假發(fā)絲。共混紡絲原液可紡性好，所得單絲纖 維纖度為50dtex，斷裂強度1.8cN/dtex，斷裂伸長率15%，阻燃性能極限氧指數(shù)(LOI) 為27%。
實施例2
其它同實施例1，所不同的是超細人發(fā)粉末的量提高為10%。共混紡絲原液可紡性較 好，所得單絲纖維纖度為50dtex，斷裂強度1.6cN/dtex，斷裂伸長率11%。
實施例3
其它同實施例l，所不同的是原液和凝固液中的溶劑為二甲基乙酰胺(DMAC)，超細
人發(fā)粉末的量提高為10%。共混紡絲原液可紡性較好，所得單絲纖維纖度為55dtex，斷裂 強度1.7cN/dtex，斷裂伸長率13%。
實施例4
其它同實施例l，所不同的是丙烯腈共聚物的組成為丙烯腈50%， 二氯乙烯45%， 其它組分5%。共混紡絲原液可紡性較好，所得單絲纖維纖度為50dtex，斷裂強度1.6cN/dtex， 斷裂伸長率11%，阻燃性能極限氧指數(shù)(LOI)為29%。
權(quán)利要求
1.一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，包括下列步驟(1)超細人發(fā)粉末與丙烯腈共聚物在55-75℃下，溶于溶劑中，攪拌混合2-5小時，壓濾，脫泡得混合紡絲原液；(2)以45-75％的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液為凝固浴，經(jīng)噴絲、凝固、水洗、牽伸熱定型后得到阻燃蛋白發(fā)絲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的超細 人發(fā)粉末是指平均粒徑為0.1-10 pm，最大粒徑不超過15nm的人發(fā)粉末，在蛋白發(fā)絲中含 量為1-20% (wt%)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的丙烯 腈共聚物為丙烯腈與氯乙烯和/或二氯乙烯的共聚物，阻燃元素氯含量為10-35% (wt%)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的紡絲 原液濃度為15-30% (wt%)，其中人發(fā)粉末的含量為0.15-7.0% (wt%)，丙烯腈共聚物的 含量為15-35% (wt%)，溶劑含量為58-84.85% (wt%)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的溶劑 為丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅溶液中的一種或兩種以 上的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的溶劑 為丙酮、二甲基甲酰胺、硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的溶劑為硫氰酸鈉水溶液或二甲基甲酰胺。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的阻燃 蛋白發(fā)絲中人發(fā)粉末含量為3-10% (wt%)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的阻燃 元素氯含量為15-28% (wt%)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，其特征在于所述的紡絲 原液濃度為20-25% (wt%)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃人造蛋白發(fā)絲的制備方法，包括步驟(1)超細人發(fā)粉末與丙烯腈共聚物在55-75℃下，溶于溶劑中，攪拌混合2-5小時，壓濾，脫泡得到混合紡絲原液；(2)以45-75％的二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)的水溶液為凝固浴，經(jīng)噴絲、凝固、水洗、牽伸熱定型后得到阻燃蛋白發(fā)絲。該方法操作簡便、原料來源廣、成本低，制備的假發(fā)具有天然人發(fā)的質(zhì)感和外觀，具有良好的阻燃性能。
文檔編號D01F8/00GK101096785SQ20071004282
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者彭治漢, 朱新軍 申請人:東華大學