[發(fā)明專(zhuān)利]可生物降解的聚酰胺纖維，用于獲得此種纖維的方法以及由其制成的聚酰胺制品

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680084979.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109072490A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.雷東多博納爾迪;G.戈?duì)査构?/a>;P.韓蘇帕克;R.麥克瑞特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅地亞聚酰胺特殊品公司
• 主分類(lèi)號(hào): D01F6/60
• 分類(lèi)號(hào): D01F6/60;D01F1/10
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進(jìn);周李軍

本發(fā)明涉及一種可生物降解的聚酰胺纖維。本發(fā)明還披露了一種用于獲得此種纖維的方法以及由其制成的制品。本發(fā)明的可生物降解的聚酰胺纖維可以通過(guò)在以下所述的特定聚酰胺的熔紡擠出過(guò)程中添加生物降解試劑來(lái)獲得。

摘要

本發(fā)明涉及一種可生物降解的聚酰胺纖維。本發(fā)明還披露了一種用于獲得此種纖維的方法以及由其制成的制品。本發(fā)明的可生物降解的聚酰胺纖維可以通過(guò)在以下所述的特定聚酰胺的熔紡擠出過(guò)程中添加生物降解試劑來(lái)獲得。

背景技術(shù)

可持續(xù)性、更短的生命周期、低環(huán)境影響、可再生資源和綠色化學(xué)是指導(dǎo)下一代材料、產(chǎn)品和工藝發(fā)展的新原則。全世界在越來(lái)越多地努力發(fā)展可持續(xù)產(chǎn)品，這些可持續(xù)產(chǎn)品是可生物降解的，并且盡可能經(jīng)常地由可再生資源(生物基)制成且具有短得多的生命周期和環(huán)境影響。

最近開(kāi)發(fā)并商業(yè)化了可生物降解的聚合物，如基于淀粉的聚合物、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸-共-羥基乙酸)(PLGA)、聚碳酸亞丙酯(PPC)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基烷酸酯(PHA)、殼聚糖、谷蛋白、聚酯如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯、聚丁二酸-癸二酸丁二醇酯、或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-共己二酸酯。

已經(jīng)進(jìn)行了若干嘗試來(lái)總體上增強(qiáng)聚合物的生物降解，例如，將聚合物與可生物降解的聚合物如PLA、PVA、淀粉、天然纖維或可生物降解的聚酯共混，或通過(guò)在聚合和/或擠出過(guò)程中結(jié)合可生物降解的添加劑以使它們可生物降解，例如通過(guò)添加含氧可生物降解的添加劑、氫過(guò)氧化物、微生物、降解助劑和“化學(xué)引誘劑”添加劑。由于含氧可生物降解的添加劑和降解助劑加速光降解和氧降解，因此它們傾向于在其壽命期間降低聚合物的機(jī)械和化學(xué)特性。此外，它們主要由過(guò)渡金屬組成，從而對(duì)環(huán)境造成生態(tài)毒性問(wèn)題。因此，它們不適合用于紡織品應(yīng)用。

此外，聚合物如PLA、PHB、PHA、基于淀粉的聚合物等由于其低熔點(diǎn)、低耐水解性、較高的光和熱降解而不能提供高的機(jī)械和化學(xué)特性，并且它們還是脆性的和水溶性的。因此，它們不為紡織品應(yīng)用提供足夠的特性，并且在紡織制品的壽命期間傾向于失去它們的機(jī)械特性。此外，天然生物基和高度可生物降解的纖維如棉、羊毛和蠶絲不提供合成纖維所提供的期望特性，例如耐久性、強(qiáng)度和熱塑性行為。

這就是為什么存在增加聚合物，特別是聚酰胺的生物可降解性的需求(由于其出色的機(jī)械和化學(xué)特性)。

用于紡織品商品如內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服、休閑服和睡衣中的聚酰胺(特別地基于纖維和紗線(xiàn))的商業(yè)利益已經(jīng)廣泛地增加，因?yàn)樗鼈冊(cè)谝鬃o(hù)理、快干特性、高耐久性、優(yōu)異的物理特性、耐磨性、平衡的吸濕性、良好的彈性、亮度、舒適度和柔軟度方面的優(yōu)勢(shì)。聚酰胺(也稱(chēng)為尼龍)是由酰胺基團(tuán)的重復(fù)主鍵構(gòu)成的線(xiàn)性縮聚物。聚酰胺纖維通常通過(guò)熔紡擠出來(lái)生產(chǎn)并且可以以短纖維、絲束、單絲、復(fù)絲、扁平或卷曲變形的(texturized)形式獲得。聚酰胺是半晶質(zhì)聚合物。酰胺基團(tuán)-(-CO-NH-)-在聚酰胺分子間鏈之間提供氫鍵，從而提供了高溫下的高強(qiáng)度、低溫下的韌性、耐磨損和磨蝕性、低摩擦系數(shù)和良好的耐化學(xué)性。這些特性已經(jīng)使得聚酰胺成為所有可獲得的人造纖維中最強(qiáng)的之一。然而，基于化石的聚酰胺以及生物基聚酰胺通常需要數(shù)十年才能在處理時(shí)完全生物降解。根據(jù)環(huán)境保護(hù)署(EPA)，傳統(tǒng)聚合物在30至50年內(nèi)在垃圾填埋場(chǎng)和堆肥環(huán)境中生物降解。

EP 2 842 406 A1披露了通過(guò)在聚合過(guò)程中引入氨基酸(如甘氨酸)來(lái)改性聚酰胺纖維的替代方案。該方法的缺點(diǎn)是其由于在聚合過(guò)程中聚合物的變化(如分子量、黏度、抗張強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率的顯著降低)而導(dǎo)致機(jī)械降解。EP 2 842 406A1還示出了當(dāng)暴露于室外條件時(shí)產(chǎn)品(割草線(xiàn))的性能和耐久性降低。

另一種方法報(bào)導(dǎo)了通過(guò)將聚酰胺與聚乙烯醇(PVA)或PLA共混來(lái)增加聚酰胺的生物降解性，如CN 1490443 A中所示。但是需要大量的PLA(例如>50％wt)。另外，通常需要相容性試劑以通過(guò)擠出將聚酰胺和PLA共混。