[發明專利]熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯共混物纖維及制備方法

有效

• 申請號: 201610803903.2
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN107794597B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 周炳;詹姆斯·洪學·王
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/02;D01D5/08;D01D5/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯的共混物纖維，主要解決現有技術中熱塑性纖維素低溫加工過程中粘度高，成纖性差，而使其應用領域受限的技術問題。本發明通過采用由20％至80％質量的熱塑性纖維素與80％至20％質量的脂肪族共聚酯組成的共混物，該共混物由一種連續熔融擠出共混法制備得到，共混物的熔體粘度在低剪切速率100s^?1條件下比兩種起始原料的共混加成理論值至少低約30％；在高剪切速率1363s^?1條件下比兩種起始原料的共混加成理論值至少低30％的技術方案，較好地解決了該問題，可用于熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯的共混物纖維的工業化生產中。

技術領域

本發明屬于熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯的共混物材料領域，具體渉及一種具有特殊流變性質的熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯的共混物纖維，本發明還渉及一種制備具有特殊流變性質的熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯共混物纖維的方法。

技術背景

纖維素是地球上儲量最多的有機高分子，也是每年可再生量最多的生物質材料。纖維素是綠色植物細胞壁中的結構材料，木本植物含有約30-40％的纖維素、棉花纖維則含有約90％的纖維素。纖維素的主要工業用途為紙張和紙板，另有少量纖維素用于制備如賽璐酚(Cellophane)、粘膠(Rayon)等再生纖維素以及一些纖維素衍生物。

由于纖維素是植物通過光合作用把大氣中的二氧化碳與水轉化成的天然高分子，因此纖維素中的碳元素屬于近期固定的碳而不同于石油或煤炭等化石燃料及其石化產品中的數百萬年之前固定的碳元素，不同時期固定的碳元素可以通過¹⁴C同位素標定法進行檢測。由于這些差別，基于生物質原料制備的生物基高分子制品相對于石油基高分子制品具有原料低碳的優勢，再采用低能耗和低碳排放的生產工藝，就可以生產出綠色低碳的高分子制品。出于此類考慮，天然高分子，包括纖維素、半纖維素、木質素、淀粉、甲殼素等，及其衍生物制品在全球受到了日益增加的關注和研發，以開發出優質的綠色低碳環保制品。而經過生命循環評估(Life Cycle Assessment)確認的綠色低碳制品的廣泛應用，將有助于支持綠色生產和綠色生活方式，為降低大氣中的溫室效應氣體(二氧化碳等)的含量和緩解全球的氣候變化做出貢獻。

雖然纖維素具有原料上的低碳優點，但作紡絲應用的纖維素量很少，這是由于纖維素的熱分解溫度低于其熔點而不具有熱塑性質。為克服纖維素的這一缺陷，研究人員開發出了溶液法生產的再生纖維素，即把纖維素或纖維素衍生物先溶解在溶劑中，經過溶液加工成型，制備成薄膜或紡絲后再轉變為纖維素，紡織工業中的粘膠纖維即采用這種方法制備。

另外對于纖維素衍生物當其每個重復葡萄糖單元上的三個羥基經足夠的化學轉變后，也能具有較低的熔化或塑化溫度，可以進行有限的熱塑加工，成為熱塑性纖維素，這類材料包括一定取代度的纖維素酯和纖維素醚。由于這類纖維素衍生物的產量和產品種類有限，而工業化的此類產品的粘度比較高，在較低加工溫度下尤其明顯，不適合需要低熔體粘度的加工方法如紡絲、注塑等；目前纖維素酯和纖維素醚有很大一部分用作涂料或膠黏劑領域的添加劑【高振華，邸明偉，《生物質材料及應用》，2008】。因此，從加工應用的角度，有開發低粘度且具有良好加工性能的熱塑性纖維素衍生物的技術需求，以滿足相關原料的市場需求。

截至目前，尚未有文獻報導熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯共混物的特殊流變行為，并且現有技術中沒有提供有效降低熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯共混物的熔體粘度的方法，使這一類的共混物的應用受到了限制。

本發明公布了一種有效降低熱塑性纖維素與脂肪族共聚酯共混物熔體粘度的連續熔融擠出方法，發現了意想不到的現象與結果，公布了具有特殊流變性質的共混物組成，并成功將該共混物應用到了纖維和無紡布領域。

發明內容