[发明专利]一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种低温度感应型形状记忆纤维及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明的技术方案是：

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。

本发明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，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明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，本发明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，而且本发明中含有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。