[發(fā)明專利]一種高效抗水解的柔性PLA纖維的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110141886.8
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102286801A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余木火;孟濤;徐曉倩;潘禮存;楊淳;尤偉;韓克清
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D01F6/92
• 分類號: D01F6/92;D01F1/10;D01D5/08;D01D5/12
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于改性聚乳酸纖維材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種高效抗水解的柔性PLA纖維的制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸(PLA)是一種來源廣泛，且可全生物降解的高分子材料，由于可替代日益枯竭的石油資源，近年來引起國內(nèi)外的普遍關(guān)注。目前PLA廣泛地應(yīng)用于塑料領(lǐng)域，但是在纖維材料領(lǐng)域的應(yīng)用還相對較少。

PLA纖維具有天然可降解性，其制品廢棄后經(jīng)土壤中微生物作用可降解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)也不會散發(fā)有毒氣體，是一種“低碳環(huán)保”的新一代綠色纖維。PLA纖維在20世紀(jì)九十年代末剛剛實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開發(fā)，但由于抗水解性能較差，限制了其廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車內(nèi)飾件領(lǐng)域，材料長期經(jīng)受高溫高濕環(huán)境將會導(dǎo)致制品的強(qiáng)度大大下降，嚴(yán)重影響了PLA纖維在這方面的應(yīng)用推廣。

中國發(fā)明專利200810019904.3公開了一種制備高抗水解性聚乳酸纖維的方法，它是通過聚乳酸樹脂與混合有五元雜環(huán)化合物、磷系列的無機(jī)鹽經(jīng)熔融紡絲延伸制得的，其原絲在經(jīng)120℃熱水處理30分鐘后具有80％以上的強(qiáng)度保持率，提高了制品在高溫、加壓下的染色性能。中國發(fā)明專利200910029689.X公開的一種高抗水解聚乳酸纖維的制備，是通過在聚乳酸中添加縮水甘油酯類環(huán)氧封端劑成分，經(jīng)熔融紡絲延伸制得，也能達(dá)到PLA纖維在高溫、加壓下的染色性能。

中國專利200810243807.2公開了一種耐水解增塑聚乳酸薄膜的制備方法，它是通過聚乳酸和增塑劑、抗水解穩(wěn)定劑共混擠出，然后成型為耐水解增塑聚乳酸薄膜，薄膜的可加工性和耐水解性能得到了很大提高。

根據(jù)日本專利特許第3122485號和特許第3393752號專利的記載，碳化二亞胺可以提高聚乳酸的抗水解劑性。

上述專利中采用的方法很大程度的提高了聚乳酸的抗水解性能，但是，對材料在使用中出現(xiàn)的諸如延伸率低、韌性、流動性差等缺點(diǎn)的研究還較少；由于加入的抗水解劑的作用機(jī)理基本是通過與聚乳酸交聯(lián)/支化等分子鏈的反應(yīng)來降低端羧基的濃度，因此，聚乳酸本身的粘度會變大，其汽車內(nèi)飾件制品的柔軟度會降低，從而降低材料的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高效抗水解的柔性PLA纖維的制備方法，該制備方法簡單，對設(shè)備的要求低，可大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的柔性PLA纖維，抗水解效果好、延伸率高、韌性高的PLA功能纖維。

本發(fā)明的一種高效抗水解的柔性PLA纖維的制備方法，包括：

(1)將聚乳酸PLA切片與抗水解劑混合，進(jìn)行熔融共混，擠出并干燥，制得母粒；

(2)將PLA切片、增塑劑和上述的母粒混合均勻后進(jìn)行熔融紡絲，得卷繞絲，然后進(jìn)行牽伸，得到具有高效抗水解的柔性PLA纖維。

步驟(1)和(2)中所述的PLA的重均分子量為15w-30w，水分含量為100ppm～500ppm。

步驟(1)中所述的抗水解劑是含2，3-環(huán)氧-丙氧基基團(tuán)的化合物、乙酰丙酮、脂肪酸鹽、鎂鋁水滑石、甲基縮水甘油酯、乙基縮水甘油酯、三縮水甘油基異氰酸酯、丙基縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、乙基縮水甘油酯、2，2-鄰亞苯基雙(2-惡唑啉)、2，2-間亞苯基雙(2-惡唑啉)、2，2-間亞苯基雙(2-惡唑啉)、碳化二亞胺和聚碳化二亞胺(PCDI)中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的抗水解劑占PLA總量的重量分?jǐn)?shù)為：0.5％-8.0％。

步驟(1)中所述將聚乳酸PLA切片和抗水解劑混合時(shí)，還包含增塑劑，增塑劑占PLA總量的重量分?jǐn)?shù)為：0.5-5％；該增塑劑為聚乙醇酸、聚乙酸乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧大豆油、聚己內(nèi)酯、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、癸二酸二辛酯、氯化石蠟中的一種或幾種。

步驟(1)中所述的熔融共混采用的是雙螺桿擠出機(jī)；擠出溫度為170-240℃；

步驟(1)中所得母粒的水分含量為100～400ppm。

步驟(2)中所述的增塑劑是聚乙醇酸、聚乙酸乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、環(huán)氧大豆油、聚己內(nèi)酯、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、癸二酸二辛酯、氯化石蠟中的一種或幾種。

步驟(2)中所述的增塑劑占PLA總量的重量分?jǐn)?shù)為1-10％。

步驟(2)中所述熔融紡絲的工藝為：紡絲溫度為190～240℃，卷繞速度為500～2000m/min，牽伸倍率1.5～5.5倍。