一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纺织材料
，具体涉及一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法。
技术介绍
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、温度、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pH响应型、温度响应型、光响应型、葡萄糖响应型等一系列新型智能材料。目前温度响应型材料多为水凝胶和形状记忆材料，水凝胶如聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶会随着温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。目前，在纺织领域，温度响应型材料也有诸多应用。形状记忆合金钛镍合金纤维被掺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酯也可以通过湿法纺丝或者熔融纺丝制备出形状记忆纤维。但是目前制备的温度响应型纺织材料的响应温度较高，从80-180℃不等，需要借助加热工具才能响应。因此，基于较低温度的响应型纺织材料并不多见。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低温度感应型形状记忆纤维，该纤维由再生蚕丝蛋白、聚氨酯、N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物作为原料，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温度低，舒适性好，制备成织物后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。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种低温度感应型形状记忆纤维，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。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，所述水溶性聚氨酯为磺酸型聚氨酯或者羧酸型聚氨酯。本专利技术还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：(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。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10mol/L的溴化锂水溶液，温度为60℃，时间为2-3h。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％。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。作为上述技术方案的优选，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。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加热反应的温度为60-80℃，时间为1-3h。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0.5-1ml/min，凝固浴为5-20g/ml的硫酸铵溶液。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，温度为100℃，时间为5-15min。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的低温度感应型形状记忆纤维中含有形状记忆聚合物聚氨酯，聚氨酯可以调节结晶度控制记忆温度，而且聚氨酯的质量轻，耐气候性好，来源性广，重复变形性好，本专利技术制备的低温度感应型形状记忆纤维中通过将聚氨酯与蚕丝蛋白混合，添加N-异丙基丙烯酰胺和胍类化合物使两者发生交联，降低聚氨酯的结晶度，而且本专利技术中含有N-异丙基丙烯酰胺聚合后形成的聚(N-异丙基丙烯酰胺)也属于一种形状记忆高分子材料，聚(N-异丙基丙烯酰胺)以微小的凝胶形式存在于纤维内部，降低纤维的感应温度。(2)本专利技术制备的低温度感应型形状记忆纤维的记忆温度介于25-40℃，当外界环境温度较高时，纤维变的柔软，使织物更加宽松舒适，当外界环境温度较低时，纤维变得硬导致织物收紧，更有利于保暖。(3)本专利技术制备低温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，可以提高纤维的舒适性，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，再生蚕丝蛋白可以与N-异丙基丙烯酰胺发生交联，既可以提高水凝胶在纤维中分散的均匀性，降低水凝胶的响应温度，还可以提交水凝胶的溶胀和退溶胀的速率。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将脱胶后的蚕丝置于10mol/L的溴化锂水溶液中，在60℃下溶解2h，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。(2)按重量份计，将35份的水溶性磺酸型聚氨酯预聚体加入80份的预结晶化的的再生蚕丝蛋白水溶液中，充分搅拌，再加入5份的N-异丙基丙烯酰胺和6份的胍类化合物，在60℃下加热反应1h得到纺丝液。(3)将步骤(2)制备的纺丝液以0.5ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经5g/ml的硫酸铵溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100℃的乙醇水蒸汽处理5min得到低温度感应型形状记忆纤维。实施例2：(1)将脱胶后的蚕丝置于10mol/L的溴化锂水溶液中，在60℃下溶解3h，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。(2)按重量份计，将50份的水溶性羧酸型聚氨酯预聚体加入100份的预结晶化的的再生蚕丝蛋白水溶液中，充分搅拌，再加入10份的N-异丙基丙烯酰胺和18份的胍类化合物，在80℃下加热反应3h得到纺丝液。(3)将步骤(2)制备的纺丝液以1ml/min的速度经孔径为0.05mm喷丝孔纺丝，经20g/ml的硫酸铵溶液的凝固浴处理得到初生纤维，最后经100℃的乙醇水蒸汽处理15min得到低温度感应型形状记忆纤维。实施例3：(1)将脱胶后的蚕丝置于10mol/L的溴化锂水溶液中，在60℃下溶解2.5h，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。(2)按重量份计，将40份的水溶性磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。3.一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10mol/L的溴化锂水溶液，温度为60℃，时间为2-3h。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文庆，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44