一種低溫度感應型形狀記憶纖維及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種低溫度感應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，將水溶性聚氨酯預聚體加入再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攪拌，再加入N?異丙基丙烯酰胺和胍類化合物，加熱得到紡絲液，經濕法紡絲得到初生纖維，再經蒸汽處理得到低溫度感應型形狀記憶纖維。該方法制備的形狀記憶纖維的響應溫度低，舒適性好，可以根據外界環境溫度的變化調節織物與皮膚的接觸緊度，繼而調節皮膚的溫度。
【專利說明】
-種低溫度感應型形狀巧憶纖維及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于紡織材料技術領域，具體設及一種低溫度感應型形狀記憶纖維及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技的不斷進步，智能材料在人們的生活和生產中有越來越多的應用。智能 材料是一種能隨著周圍環境中光線、溫度、濕度等條件的變化而采取相應對策的一種新型 材料，該材料的物理性質或者化學性質會發生可逆的變化。目前市面上有抑響應型、溫度響 應型、光響應型、葡萄糖響應型等一系列新型智能材料。
[0003] 目前溫度響應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，該水凝膠可應用于 藥物緩釋、分離萃取、活性酶固定和組織工程領域。形狀記憶材料是具有初始形狀的制品， 經形變固定后，通過加熱等外部條件刺激處理可使其恢復初始形態。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，在紡織領域，溫度響應型材料也有諸多應用。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 的溫度響應型紡織材料的響應溫度較高，從80-180°C不等，需要借助加熱工具才能響應。因 此，基于較低溫度的響應型紡織材料并不多見。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種低溫度感應型形狀記憶纖維，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，經濕法紡絲技術制備得到。 該方法制備的形狀記憶纖維的響應溫度低，舒適性好，制備成織物后可W根據外界環境溫 度的變化調節織物與皮膚的接觸緊度，繼而調節皮膚的溫度。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0007] -種低溫度感應型形狀記憶纖維，所述低溫度感應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] 作為上述技術方案的優選，所述改性的再生蠶絲蛋白為預結晶化的再生蠶絲蛋 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] 本發明還提供一種低溫度感應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)將水溶性聚氨醋預聚體加入步驟（1)制備的再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬 拌，再加入N-異丙基丙締酷胺和脈類化合物，加熱反應得到紡絲液；
[0012] (3)將步驟(2)制備的紡絲液經濕法紡絲得到初生纖維，初生纖維再經蒸汽處理得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[0013] 作為上述技術方案的優選，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] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，改性的再生蠶絲蛋白水溶液的質量分 數為8-15 %。
[0015] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，再生蠶絲蛋白的相對分子質量為 3500-8000〇
[0016] 作為上述技術方案的優選，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量比為:35-50:80-100:5-10:6-18。
[0017] 作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，加熱反應的溫度為60-80°C，時間為1- 3h〇
[0018] 作為上述技術方案的優選，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] 作為上述技術方案的優選，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] 與現有技術相比，本發明具有W下有益效果：
[0021] (1)本發明制備的低溫度感應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調節結晶度控制記憶溫度，而且聚氨醋的質量輕，耐氣候性好，來源性廣，重復變 形性好，本發明制備的低溫度感應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生交聯，降低聚氨醋的結晶度，而且本發明中含 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部，降低纖維的感應溫度。
[0022] (2)本發明制備的低溫度感應型形狀記憶纖維的記憶溫度介于25-40°C，當外界環 境溫度較高時，纖維變的柔軟，使織物更加寬松舒適，當外界環境溫度較低時，纖維變得硬 導致織物收緊，更有利于保暖。
[0023] (3)本發明制備低溫度感應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晶度提高，再生蠶絲蛋白可W與N-異丙基丙 締酷胺發生交聯，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] 下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例W及說明 用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[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皿中抽風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，得到質量分數為8%的預結晶化的 再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為8000。
[0027] (2)按重量份計，將35份的水溶性橫酸型聚氨醋預聚體加入80份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入5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的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 5g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理5min得到 低溫度感應型形狀記憶纖維。
[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皿中抽風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，得到質量分數為15%的預結晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為3500。
[0031] (2)按重量份計，將50份的水溶性簇酸型聚氨醋預聚體加入100份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入10份的N-異丙基丙締酷胺和18份的脈類化合物， 在80 °C下加熱反應化得到紡絲液。
[0032] (3)將步驟（2)制備的紡絲液Wlml/min的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 20g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[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皿中抽風干燥形成蠶絲蛋白 膜，將蠶絲蛋白膜完全溶解于甲醇溶劑，真空抽濾去除甲醇，得到質量分數為12%的預結晶 化的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為6000。
[0035] (2)按重量份計，將40份的水溶性橫酸型聚氨醋預聚體加入90份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入8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的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 lOg/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理lOmin得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[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皿中抽風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，得到質量分數為10%的預結晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為5000。
[0039] (2)按重量份計，將45份的水溶性簇酸型聚氨醋預聚體加入90份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入7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的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 15g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理lOmin得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[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皿中抽風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，得到質量分數為12%的預結晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為6000。
[0043] (2)按重量份計，將45份的水溶性橫酸型聚氨醋預聚體加入95份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入10份的N-異丙基丙締酷胺和10份的脈類化合物， 在75°C下加熱反應化得到紡絲液。
[0044] (3)將步驟（2)制備的紡絲液Wlml/min的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 15g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[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皿中抽風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，得到質量分數為12%的預結晶化 的再生蠶絲蛋白溶液，其中再生蠶絲蛋白的相對分子質量為8000。
[0047] (2)按重量份計，將50份的水溶性簇酸型聚氨醋預聚體加入100份的預結晶化的的 再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攬拌，再加入5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的速度經孔徑為0.05mm噴絲孔紡絲，經 16g/ml的硫酸錠溶液的凝固浴處理得到初生纖維，最后經100°C的乙醇水蒸汽處理15min得 到低溫度感應型形狀記憶纖維。
[0049]經檢測，實施例1-6制備的低溫度感應型形狀記憶纖維的響應溫度和機械強度的 結果如下所示： Γ00501
[0051] ~由上表可見，本發明制備的低溫度感應型形狀記憶纖維的響應溫度較低，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明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟 悉此技術的人±皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所掲示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1. 一種低溫度感應型形狀記憶纖維，其特征在于：所述低溫度感應型形狀記憶纖維中 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. 根據權利要求1所述的一種低溫度感應型形狀記憶纖維，其特征在于，所述改性的再 生蠶絲蛋白為預結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) 將水溶性聚氨酯預聚體加入步驟（1)制備的再生蠶絲蛋白水溶液中，充分攪拌，再 加入N-異丙基丙烯酰胺和胍類化合物，加熱反應得到紡絲液； (3) 將步驟(2)制備的紡絲液經濕法紡絲得到初生纖維，初生纖維再經蒸汽處理得到低 溫度感應型形狀記憶纖維。4. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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量分數為8-15%。6. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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量為3500-8000。7. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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量 比為：35-50:80-100:5-10:6-18。8. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應型形狀記憶纖維的制備方法，其特征在于:所 述步驟(2)中，加熱反應的溫度為60-80°C，時間為l_3h。9. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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. 根據權利要求3所述的一種低溫度感應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
【發明人】王文慶
【申請人】東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司