[發明專利]一種含31螺旋結構的聚乳酸纖維及其制備方法有效
| 申請號： | 200910101268.3 | 申請日： | 2009-07-24 |
| 公開（公告）號： | CN101613889A | 公開（公告）日： | 2009-12-30 |
| 發明（設計）人： | 陳鵬;顧群;王宗寶;蔣志強;黎俊;嚴慶 | 申請（專利權）人： | 中國科學院寧波材料技術與工程研究所 |
| 主分類號： | D01F6/62 | 分類號： | D01F6/62;D01F6/92;D01F6/84;D01D5/22 |
| 代理公司： | 寧波誠源專利事務所有限公司 | 代理人： | 袁忠衛 |
| 地址： | 315201浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 sub 螺旋 結構 乳酸 纖維 及其 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種含31螺旋結構的生物可降解聚乳酸纖維，該纖維的性能優于通常含103螺旋結構的聚乳酸纖維，本發明還涉及該纖維的制備方法。?
背景技術
聚乳酸纖維以天然可再生資源為原料，減小了對不可再生資源如石油的依賴性，同時具有生物可降解性。隨著人們對環境的日益重視和樹脂成本的下降，及其應用領域的不斷擴展，聚乳酸纖維必將成為最重要的纖維品種之一，有望在很多應用領域代替丙綸、滌綸和錦綸等傳統纖維材料。?
但是目前，與傳統的纖維材料相比，聚乳酸還是存在性能上的不足。如公開號為CN1400343的中國發明專利報道，聚乳酸纖維的高溫力學強度和蠕變性能差。針對這一缺點，該專利介紹了通過高速熔紡再高倍熱牽伸的方法，例如，先在5000m/分的紡絲速度下制得未牽伸絲，再在140℃下熱牽伸1.84倍得到牽伸絲，制備的聚乳酸纖維的力學性能尤其是高溫力學強度得到提高，在25℃下強度為6.1cN/dtex，在90℃下強度為2.1cN/dtex。值得注意的是，這種性能上的提高是由于在聚乳酸纖維中形成了一種31螺旋結構的晶體。?
聚乳酸纖維的31螺旋結構晶體，又稱為β晶，最早見于Eling等(Polymer，1982，23：1587)的報道，是在干法紡絲條件下對高分子量聚乳酸施加高倍熱牽伸所形成的。在隨后的報道(Polymer，1987，28：1695)中確認，含有β晶的聚乳酸纖維具有優異的力學性能，強度和模量分別達到2.1GPa和16GPa。?
Hoogsteen等(Macromolecules，1990，23：634)進一步研究了β晶在聚乳酸纖維中的形成及其結構特征。首先將超高分子量聚乳酸(黏均分子量56萬～100萬)通過干法紡絲得到未牽伸絲，然后在高溫(204℃)下進行高倍熱牽伸(12～19倍)，制得的聚乳酸纖維中部分或全部含有β晶。與聚乳酸α晶的103螺旋結構(每10個單體單元中具有3次旋轉結構)相比，β晶具有31螺旋結構(每3個單體單元中具有1次旋轉結構)。因此，可以將β晶看成是將α晶進行少許拉伸而成的伸長型結構。同時，從結晶形態上看，α晶對應于折疊鏈結構而β晶對應于微原纖狀結構。?
聚乳酸β晶的形成并不限于干法紡絲過程。例如，Sawai等(J.Polym.Sci.Pt.B-Polym.Phys.2002，40：95)通過固相擠出在170℃下得到含有高度取向β晶的聚乳酸?樣品。再如，美國發明專利US7083854報道了通過溶液或熔體靜電紡絲得到含有β晶的納米直徑聚乳酸纖維，而且β晶的含量在加入改性有機黏土后有所升高。但是，通過熔紡直接得到含β晶或31螺旋結構聚乳酸纖維的報道卻很少。事實上，通過常規熔紡工藝一般只能得到含103螺旋結構α晶的聚乳酸纖維。?
綜上所述，在聚乳酸纖維中形成31螺旋結構十分有利于提高纖維性能尤其是高溫力學性能，但是通過常規熔紡工藝通常不能直接產生31螺旋結構。雖然如中國發明專利CN1400343介紹，通過高速熔紡再高倍熱牽伸的方法能夠生產含有31螺旋結構β晶的聚乳酸纖維，但是該方法使用很高的紡絲速度和熱牽伸倍率，對設備和工藝要求高，而且所達到的纖維性能與干紡纖維相比仍然存在較大的差距。因此，有必要對現有熔紡工藝進行改進，在較溫和的條件下生產含有31螺旋結構的聚乳酸纖維，并進一步提高纖維性能。?
發明內容
本發明所要解決的首要技術問題是提供一種含31螺旋結構的聚乳酸纖維，31螺旋結構是指聚乳酸分子主鏈上每3個單體單元中具有1次旋轉結構，它十分有利于提高纖維性能，尤其是高溫力學性能。?
本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種含31螺旋結構的聚乳酸纖維的制備方法，一種通過在熔融紡絲過程中改進紡絲動力學，在使用適中的紡絲速度和較低的熱牽伸比的條件下生產含31螺旋結構的聚乳酸纖維的方法，以解決常規熔紡工藝不能產生31螺旋結構或必須使用很高的紡絲速度和熱牽伸比從而造成工藝條件苛刻的問題。?
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