[發明專利]一種生物基可降解聚酯纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201711113699.2
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107936237B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吉鵬;王華平;王朝生;陳燁;烏婧;王宇
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08G63/672
• 分類號: C08G63/672;C08G63/78;D01F6/86;D01D5/08;D01D5/12;D01D5/16;D01D10/02
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發明涉及一種生物基可降解聚酯纖維及其制備方法，制備方法：以生物基二元醇和生物基二元酸為原料，采用熔融縮聚的方法，先后經過酯化反應、分段式預縮聚反應和終縮聚反應制得生物基可降解聚酯，再經熔融紡絲成形制得生物基可降解聚酯纖維；分段式預縮聚反應按先后順序分為第一預縮聚反應和第二預縮聚反應，其中第一預縮聚反應過程中加入聚乙二醇，第二預縮聚反應過程中加入具有多羥基結構的單體。最終制得產品的回潮率≥2.0％，表面接觸角≤60°。本發明的制備方法，工藝簡單，有效降低了縮聚反應的停留時間，降低了能耗與物耗，經濟效益好；本發明的產品，可降解性能好、纖維力學強度好、品質高，極具應用前景。

技術領域

本發明屬于纖維制備領域，涉及一種生物基可降解聚酯纖維及其制備方法。

背景技術

生物基材料是指以可再生資源為原料，通過生物合成、生物加工、生物煉制過程獲得的生物質合成材料、生物質再生材料和基礎化工原料。生物基材料目前主要用于生產塑料、纖維、尼龍和橡膠等，具有原料可再生、加工生產過程生成的有害物少等特點。生物基材料是現代生物制造產業發展的重點，也是社會經濟綠色增長的重大產業方向。生物基材料的規模化發展，將降低化工材料工業對化石資源的依賴，有利于環境改善與經濟協調發展，對于加快培育戰略性新興產業、促進我國石油化工材料轉型升級、推動綠色經濟增長、促進農工融合與城鎮化建設具有重大意義。

在紡織品消費量日益增長的今天，每天都有大量的纖維制品生產、使用，其中必將導致大量的廢棄紡織品。目前，纖維制品回收利用率不高，廢棄后大多作為垃圾處理掉，而未采取針對性的降解方式，因而對環境及生態產生很大的影響。如何生態地處理纖維廢棄物，已經成為一個迫切需要解決的問題。因此開發一種可降解性能優良的紡織材料是解決這一問題的重要途徑。

聚合物可降解的重要基礎條件是其具有優異的親水性能，可降解過程亦是水解過程。專利CN103980468B公開了呋喃二甲酸-乳酸-二元醇共聚物及其制備方法，首先采用乳酸聚合制備低聚乳酸，然后采用呋喃二甲酸與二元醇制備呋喃二甲酸二元醇酯，最后將低聚乳酸與呋喃二甲酸二元醇酯進行共聚，獲得目前產物呋喃二甲酸-乳酸-二元醇共聚物。制得的共聚物可降解且具有良好的熱學性能和力學性能，但聚乳酸與呋喃二甲酸二元醇酯均是熱穩定性較差的聚合物，在進行酯交換反應中，產物多以混合物為主，對最終的加工造成非常不利的影響。

脂肪族的柔性親水鏈聚乙二醇是親水性能優異的聚合物，也是目前應用最為廣泛的可降解改性組分，但由于生物基聚酯與聚乙二醇熱性能較差的原因，粘度低無法滿足熔融紡絲加工的要求。

因此，開發一種可降解性能好且能夠進行高粘度共聚合最終制纖的生物基可降解聚酯極具現實意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術中存在聚酯材料粘度低無法滿足紡絲加工要求及加工困難的問題，提供了一種可降解性能好、粘度高及熱性能較好的生物基可降解聚酯，進而將其制備成纖維。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種生物基可降解聚酯纖維，回潮率≥2.0％，表面接觸角≤60°，其親水性能優良即可降解性能好。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種生物基可降解聚酯纖維，生物基可降解聚酯纖維的條干不勻率為0.6～1.0％，力學強度≥3.0cN/dtex，模量≤60cN/dtex，柔軟性能明顯提升。

本發明還提供制備如上所述的一種生物基可降解聚酯纖維的方法，以生物基二元醇和生物基二元酸為原料，采用熔融縮聚的方法，先后經過酯化反應、分段式預縮聚反應和終縮聚反應制得生物基可降解聚酯，再經熔融紡絲成形制得生物基可降解聚酯纖維；

所述分段式預縮聚反應按先后順序分為第一預縮聚反應和第二預縮聚反應，其中第一預縮聚反應過程中加入聚乙二醇，第二預縮聚反應過程中加入具有多羥基結構的單體。