一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，包括以下步骤：将脱胶后的蚕丝经溶解透析后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液干燥膜后，再完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到改性的再生蚕丝蛋白溶液，将水溶性聚氨酯预聚体加入再生蚕丝蛋白水溶液中，充分搅拌，再加入N?异丙基丙烯酰胺和胍类化合物，加热得到纺丝液，经湿法纺丝得到初生纤维，再经蒸汽处理得到低温度感应型形状记忆纤维。该方法制备的形状记忆纤维的响应温度低，舒适性好，可以根据外界环境温度的变化调节织物与皮肤的接触紧度，继而调节皮肤的温度。
【专利说明】
-种低溫度感应型形状巧忆纤维及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于纺织材料技术领域，具体设及一种低溫度感应型形状记忆纤维及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的不断进步，智能材料在人们的生活和生产中有越来越多的应用。智能 材料是一种能随着周围环境中光线、溫度、湿度等条件的变化而采取相应对策的一种新型 材料，该材料的物理性质或者化学性质会发生可逆的变化。目前市面上有抑响应型、溫度响 应型、光响应型、葡萄糖响应型等一系列新型智能材料。
[0003] 目前溫度响应型材料多为水凝胶和形状记忆材料，水凝胶如聚(N-异丙基丙締酷 胺)水凝胶会随着溫度的变化从软的透明状至稍溶胀的不透明状变化，该水凝胶可应用于 药物缓释、分离萃取、活性酶固定和组织工程领域。形状记忆材料是具有初始形状的制品， 经形变固定后，通过加热等外部条件刺激处理可使其恢复初始形态。形状记忆材料分为形 状记忆合金、形状记忆陶瓷和形状记忆聚合物。
[0004] 目前，在纺织领域，溫度响应型材料也有诸多应用。形状记忆合金铁儀合金纤维被 渗杂与高分子纤维中形成形状记忆纤维，继而制备出具有形状记忆功能的衣服面料。形状 记忆聚合物聚氨醋也可W通过湿法纺丝或者烙融纺丝制备出形状记忆纤维。但是目前制备 的溫度响应型纺织材料的响应溫度较高，从80-180°C不等，需要借助加热工具才能响应。因 此，基于较低溫度的响应型纺织材料并不多见。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种低溫度感应型形状记忆纤维，该纤维由再生 蚕丝蛋白、聚氨醋、N-异丙基丙締酷胺和脈类化合物作为原料，经湿法纺丝技术制备得到。 该方法制备的形状记忆纤维的响应溫度低，舒适性好，制备成织物后可W根据外界环境溫 度的变化调节织物与皮肤的接触紧度，继而调节皮肤的溫度。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] -种低溫度感应型形状记忆纤维，所述低溫度感应型形状记忆纤维中包含蚕丝蛋 白、聚氨醋和助剂，所述蚕丝蛋白为改性的再生蚕丝蛋白，所述聚氨醋为水溶性聚氨醋，所 述助剂为N-异丙基丙締酷胺和脈类化合物。
[0008] 作为上述技术方案的优选，所述改性的再生蚕丝蛋白为预结晶化的再生蚕丝蛋 白，所述水溶性聚氨醋为横酸型聚氨醋或者簇酸型聚氨醋。
[0009] 本发明还提供一种低溫度感应型形状记忆纤维的制备方法，包括W下步骤：
[0010] (1)将脱胶后的蚕丝经溶解透析后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液干燥 形成蚕丝蛋白膜，再将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到改性的再 生蚕丝蛋白溶液；
[0011] (2)将水溶性聚氨醋预聚体加入步骤（1)制备的再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽 拌，再加入N-异丙基丙締酷胺和脈类化合物，加热反应得到纺丝液；
[0012] (3)将步骤(2)制备的纺丝液经湿法纺丝得到初生纤维，初生纤维再经蒸汽处理得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0013] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，溶解工艺为:溶剂为lOmol/L的漠化裡 水溶液，溫度为60°C，时间为2-化。
[0014] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，改性的再生蚕丝蛋白水溶液的质量分 数为8-15 %。
[0015] 作为上述技术方案的优选，所述步骤（1)中，再生蚕丝蛋白的相对分子质量为 3500-8000〇
[0016] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，水溶性聚氨醋、再生蚕丝蛋白溶液、N- 异丙基丙締酷胺和脈类化合物的质量比为:35-50:80-100:5-10:6-18。
[0017] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加热反应的溫度为60-80°C，时间为1- 3h〇
[0018] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，湿法纺丝的工艺条件为:喷丝孔径为 0.05mm，喷丝速度为0.5-lml/min，凝固浴为5-20g/ml的硫酸锭溶液。
[0019] 作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，蒸汽处理溶剂为乙醇水蒸汽，溫度为 100°C，时间为5-15min。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0021] (1)本发明制备的低溫度感应型形状记忆纤维中含有形状记忆聚合物聚氨醋，聚 氨醋可W调节结晶度控制记忆溫度，而且聚氨醋的质量轻，耐气候性好，来源性广，重复变 形性好，本发明制备的低溫度感应型形状记忆纤维中通过将聚氨醋与蚕丝蛋白混合，添加 N-异丙基丙締酷胺和脈类化合物使两者发生交联，降低聚氨醋的结晶度，而且本发明中含 有N-异丙基丙締酷胺聚合后形成的聚(N-异丙基丙締酷胺)也属于一种形状记忆高分子材 料，聚(N-异丙基丙締酷胺）W微小的凝胶形式存在于纤维内部，降低纤维的感应溫度。
[0022] (2)本发明制备的低溫度感应型形状记忆纤维的记忆溫度介于25-40°C，当外界环 境溫度较高时，纤维变的柔软，使织物更加宽松舒适，当外界环境溫度较低时，纤维变得硬 导致织物收紧，更有利于保暖。
[0023] (3)本发明制备低溫度感应型形状记忆纤维中含有蚕丝蛋白，蚕丝蛋白的生物相 容性好，可W提高纤维的舒适性，而且该再生蚕丝蛋白是蚕丝蛋白成膜后再溶解于甲醇溶 液中得到的，该方法处理的再生蚕丝蛋白的结晶度提高，再生蚕丝蛋白可W与N-异丙基丙 締酷胺发生交联，既可W提高水凝胶在纤维中分散的均匀性，降低水凝胶的响应溫度，还可 W提交水凝胶的溶胀和退溶胀的速率。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例W及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0025] 实施例1:
[00%] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白膜， 将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为8%的预结晶化的 再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为8000。
[0027] (2)按重量份计，将35份的水溶性横酸型聚氨醋预聚体加入80份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入5份的N-异丙基丙締酷胺和6份的脈类化合物，在 60 °C下加热反应化得到纺丝液。
[0028] (3)将步骤(2)制备的纺丝液W〇.5ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 5g/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理5min得到 低溫度感应型形状记忆纤维。
[0029] 实施例2:
[0030] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白膜， 将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为15%的预结晶化 的再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为3500。
[0031] (2)按重量份计，将50份的水溶性簇酸型聚氨醋预聚体加入100份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入10份的N-异丙基丙締酷胺和18份的脈类化合物， 在80 °C下加热反应化得到纺丝液。
[0032] (3)将步骤（2)制备的纺丝液Wlml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 20g/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理15min得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0033] 实施例3:
[0034] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解2.化，再透析3 天后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白 膜，将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为12%的预结晶 化的再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为6000。
[0035] (2)按重量份计，将40份的水溶性横酸型聚氨醋预聚体加入90份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入8份的N-异丙基丙締酷胺和12份的脈类化合物， 在70 °C下加热反应化得到纺丝液。
[0036] (3)将步骤(2)制备的纺丝液W〇.7ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 lOg/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理lOmin得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0037] 实施例4:
[0038] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白膜， 将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为10%的预结晶化 的再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为5000。
[0039] (2)按重量份计，将45份的水溶性簇酸型聚氨醋预聚体加入90份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入7份的N-异丙基丙締酷胺和14份的脈类化合物， 在75 °C下加热反应2.化得到纺丝液。
[0040] (3)将步骤(2)制备的纺丝液W〇.7ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 15g/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理lOmin得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0041 ] 实施例5:
[0042] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白膜， 将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为12%的预结晶化 的再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为6000。
[0043] (2)按重量份计，将45份的水溶性横酸型聚氨醋预聚体加入95份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入10份的N-异丙基丙締酷胺和10份的脈类化合物， 在75°C下加热反应化得到纺丝液。
[0044] (3)将步骤（2)制备的纺丝液Wlml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 15g/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理15min得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0045] 实施例6:
[0046] (1)将脱胶后的蚕丝置于lOmol/L的漠化裡水溶液中，在60°C下溶解化，再透析3天 后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液倒入塑料培养皿中抽风干燥形成蚕丝蛋白膜， 将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到质量分数为12%的预结晶化 的再生蚕丝蛋白溶液，其中再生蚕丝蛋白的相对分子质量为8000。
[0047] (2)按重量份计，将50份的水溶性簇酸型聚氨醋预聚体加入100份的预结晶化的的 再生蚕丝蛋白水溶液中，充分揽拌，再加入5份的N-异丙基丙締酷胺和18份的脈类化合物， 在80°C下加热反应1.化得到纺丝液。
[004引 （3)将步骤(2)制备的纺丝液W0.8ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经 16g/ml的硫酸锭溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100°C的乙醇水蒸汽处理15min得 到低溫度感应型形状记忆纤维。
[0049]经检测，实施例1-6制备的低溫度感应型形状记忆纤维的响应溫度和机械强度的 结果如下所示： Γ00501
[0051] ~由上表可见，本发明制备的低溫度感应型形状记忆纤维的响应溫度较低，机械强I 度适中，可用于制备纺织服装。
[0052] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种低温度感应型形状记忆纤维，其特征在于：所述低温度感应型形状记忆纤维中 包含蚕丝蛋白、聚氨酯和助剂，所述蚕丝蛋白为改性的再生蚕丝蛋白，所述聚氨酯为水溶性 聚氨酯，所述助剂为N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物。2. 根据权利要求1所述的一种低温度感应型形状记忆纤维，其特征在于，所述改性的再 生蚕丝蛋白为预结晶化的再生蚕丝蛋白，所述水溶性聚氨酯为磺酸型聚氨酯或者羧酸型聚 氨酯。3. -种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将脱胶后的蚕丝经溶解透析后形成蚕丝蛋白水溶液，将蚕丝蛋白水溶液干燥形成 蚕丝蛋白膜，再将蚕丝蛋白膜完全溶解于甲醇溶剂，真空抽滤去除甲醇，得到改性的再生蚕 丝蛋白溶液； (2) 将水溶性聚氨酯预聚体加入步骤（1)制备的再生蚕丝蛋白水溶液中，充分搅拌，再 加入N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物，加热反应得到纺丝液； (3) 将步骤(2)制备的纺丝液经湿法纺丝得到初生纤维，初生纤维再经蒸汽处理得到低 温度感应型形状记忆纤维。4. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(1)中，溶解工艺为:溶剂为10m 〇l/L的溴化锂水溶液，温度为60°C，时间为2-3h。5. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(1)中，改性的再生蚕丝蛋白水溶液的质量分数为8-15%。6. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(1)中，再生蚕丝蛋白的相对分子质量为3500-8000。7. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(2)中，水溶性聚氨酯、再生蚕丝蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物的质量 比为：35-50:80-100:5-10:6-18。8. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(2)中，加热反应的温度为60-80°C，时间为l_3h。9. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于:所 述步骤(3)中，湿法纺丝的工艺条件为：喷丝孔径为0.05mm，喷丝速度为0.5-lml/min，凝固 浴为5-20g/ml的硫酸铵溶液。10. 根据权利要求3所述的一种低温度感应型形状记忆纤维的制备方法，其特征在于： 所述步骤(3)中，蒸汽处理溶剂为乙醇水蒸汽，温度为100°C，时间为5-15min。
【文档编号】D01F8/02GK105970347SQ201610371045
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司