[發明專利]一種自增強聚乳酸纖維及其制備方法有效

申請號：	201210123506.2	申請日：	2012-04-25
公開（公告）號：	CN102634866A	公開（公告）日：	2012-08-15
發明（設計）人：	陳鵬;魏文鋒;顧群;陳力	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：	D01F8/14	分類號：	D01F8/14;D01D5/08;D01D5/12;D01D10/02
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種增強乳酸纖維及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種自增強聚乳酸纖維及其制備方法。

背景技術

聚乳酸（PLA）纖維主要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，同時兼具優異的力學性能和可降解性。隨著人們對環境的日益重視和PLA合成的規模化和成本下降，及其應用領域的不斷擴展，PLA纖維必將成為重要的纖維品種之一，有望在很多領域代替丙綸、滌綸和錦綸等傳統化纖材料。

從上世紀六、七十年代開始，多種紡絲方法包括濕法、干法、干濕法和熔紡被陸續用于制備PLA纖維。其中，熔紡具有不使用溶劑、污染小和生產效率高等優點，為工業生產所普遍采用。但是，用常規熔紡工藝生產的PLA纖維往往耐熱性較差，尤其是在較高溫度（如80～120℃）下收縮率過大，尺寸穩定性不足，力學性能下降劇烈，造成織造、染整困難，在日常使用中也不能高溫熨燙，這些問題嚴重阻礙了PLA纖維作為一種綠色環保產品的推廣應用。

公開號為CN1400343A的中國發明專利報道了一種在較高溫度（90℃）下的強度在0.8cN/dtex以上的聚乳酸纖維，其中的L異構體或D異構體的聚乳酸分子鏈單獨地形成3₁螺旋結構，因此具有比傳統聚乳酸纖維優越得多的高溫力學特性。但這種聚乳酸纖維的制備需要使用很高的紡絲速度（>3000m/分），以及較復雜的熱牽伸條件，設備和工藝成本較高。

眾所周知，PLA的左旋（PLLA）和右旋（PDLA）光學異構體可通過共混結晶形成立構復合晶，具有比普通PLLA高40～70℃的熔點，因此很多研究者設想通過形成立構復合晶來提高PLA纖維的強度和高溫力學性能。

Takasaki等（J.Macromol.Sci.,?PtB-Phys.?2003,?B42:403）用熔紡方法制備了PLLA和PDLA等量混合纖維，雖然在1000～7500m/分的紡絲速度范圍內均形成了立構復合晶，但PLA纖維的強度較低（<2.5cN/dtex），而且當紡絲速度低于4000m/分時，在100℃的收縮率均大于10﹪，說明生產的PLA纖維的高溫尺寸穩定性仍較差。

顯然，在PLA纖維中形成立構復合晶并非顯著改善纖維強度及高溫尺寸穩定性的充分條件。換言之，即便形成了立構復合晶，也并不意味著纖維的強度和高溫尺寸穩定性就一定能提高。同時，公知技術中形成立構復合晶都需要PLLA和PDLA的含量相同或接近，即PDLA的含量占原料的50﹪左右，而PDLA的成本遠高于PLLA，所以造成原料成本大幅上升，是很不經濟的。因此，有必要開發新的PLA纖維及其制備方法以滿足大規模應用對其提出的在力學性能和高溫尺寸穩定性等方面的較高要求。

發明內容

本發明的第一個目的是針對上述技術現狀，提供一種自增強聚乳酸纖維。

本發明的自增強聚乳酸纖維為立構復合晶聚乳酸微纖和聚乳酸基體的均勻混合物，質量份數為100份的自增強聚乳酸纖維中含立構復合晶聚乳酸微纖1～30份、聚乳酸基體70～99份；

所述的立構復合晶聚乳酸微纖的平均直徑為50～500納米，平均長徑比大于等于20，熔點為215～245℃，該立構復合晶聚乳酸微纖不溶于氯仿；

所述的聚乳酸基體是熔點為155～195℃的聚乳酸，該聚乳酸基體溶于氯仿。

作為優選，質量份數為100份的自增強聚乳酸纖維中含立構復合晶聚乳酸微纖1～10份、聚乳酸基體90～99份。

本發明的第二個目的是提出這種自增強聚乳酸纖維的制備方法。

本發明方法包括以下步驟：

步驟(1).將左旋聚乳酸與右旋聚乳酸分別進行真空干燥；

所述的左旋聚乳酸的重均分子量為6～30萬，其中的L旋光異構體摩爾含量為91～99﹪；

所述的右旋聚乳酸的重均分子量為6～30萬，其中的D旋光異構體摩爾含量為91～99﹪；

步驟(2).將干燥后的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸進行物理混合，形成混合料；質量份數為100份的混合料中含左旋聚乳酸85～99份、右旋聚乳酸1～15份；