一种原液着色阻燃聚乳酸纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种原液着色阻燃聚乳酸纤维及其制备方法，所述方法包括步骤A、原液着色阻燃聚乳酸母粒的制备：将65～82wt％聚乳酸粉体、5～15wt％环保色料、阻燃剂5～10％和5～15wt％辅料混合均匀，干燥后经螺杆挤出机挤出造粒制成原液着色阻燃聚乳酸母粒；B、原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备：将5～12wt％原液着色阻燃聚乳酸母粒和88～95wt％聚乳酸切片进行纺丝和牵伸得到原液着色阻燃聚乳酸纤维。所述原液着色阻燃聚乳酸母粒中色料和阻燃剂分散均匀，可适用纤维体系，而采用原液着色阻燃聚乳酸母粒为原料，能够解决现有技术色母载体与聚乳酸切片不能相容的问题，同时制备的纤维具有较佳的服用性能和阻燃性能。 1

【技术实现步骤摘要】
一种原液着色阻燃聚乳酸纤维及其制备方法
本专利技术属于纤维生产
，具体涉及一种原液着色阻燃聚乳酸纤维及其制备方法。
技术介绍
合成纤维聚酯、尼龙、聚丙烯、亚克力是以石油化工产品为原料合成的，其物理和化学性质稳定，但存在着使用后废弃物无法分解的问题，据报道，新疆棉花种植区是我国地膜污染最严重的区域，日益加重的地膜污染问题影响了农作物的产量和品质，并且，石油是不可再生资源，伴随着石化原料的损耗，为了实现可持续发展，纺织领域需要有新的替代原料，特别是对环境友好的聚合物，能够应用于人民需要量较多的农用地膜和一次性包装材料、卫生材料。聚乳酸(PLA)就是一个杰出的代表，其原料乳酸可来自于再生能源如玉米、甜菜等，PLA属于线性脂肪族热塑性聚酯，这种分子结构意味着其具有良好的生物相容性和可降解性能，在一定的温度、PH值和水分的条件下，能够分解为水和二氧化碳。美国NatureWorks公司是全球PLA纤维开发和生产的引领者，PLA纤维主要用于一次性产品，占NatureWorks公司总销量的60％～70％。其它纺织尖端公司如美国DuPont、Unifi、FiberInnovation、Parkdale、Interface、日本帝人、钟纺、可乐丽等公司也掌握了PLA开发的关键技术，并开发相关的PLA纺织品，处于PLA开发的前沿，中国目前还处于被动的模仿状况。PLA纤维相比较来源于石油基的PET纤维，具有透湿性好、弹性回复高、燃烧热小、燃烧发烟少、耐紫外线性好、折射率低，富有光泽、织物手感好和可生物降解等突出优势。但PLA纤维还存在一些缺陷，比如线性脂肪族热塑性聚酯结构使得其抗水解能力差，因而染色和后整理工艺会对纤维产生较多不利影响，降低了服用性能。UKPolymerShowcase2007LondonCollegeofFashion公开了为了取消后续的染色步骤，避免潜在的水解、降解。美国DyeCatTM公司开发了合适的发色团加载到催化剂结构上，应用在PLA的聚合阶段，直接一步做成了有色PLA聚合物，并开发了黑色PLA聚酯以及通常需要高染料的负载一些难以实现的颜色。在还未掌握PLA核心关键生产技术的当前，国内尚难以实现幅度如此之大的跨越。中国专利201710137990.7公开了一种聚乳酸纤维纺前原液着色用溶剂载体型色母，原料组成：溶剂载体40-89.5％、染料或颜料10-60％和分散剂0.5-5％。所选用聚乳酸专用溶剂载体型色母中的几类溶剂载体与聚乳酸具有良好相容性，通过在线添加，利用率提高，实际上面临诸多困难，对配色人员的技术要求高，相应的生产设备也需要进行改造，品种更换时颜料残留操作较为复杂，不是市场上主流的生产方式。中国专利201611143792.3公开了一种聚乳酸纤维纺前原液着色用色母粒，按重量份计由以下组分组成：40～95份熔点为180℃的改性PET聚酯，0～50份颜料A或染料a，0～25份颜料B或染料b，0～15份颜料C或染料c，0～10份颜料D或染料d，0.3～1.0份热稳定助剂，0～2.5份分散助剂，0～2.5份流变改性剂，在纺丝时加入色母粒，可以得到耐水性色牢度3级以上、耐光照色牢度4级以上的聚乳酸纤维。以上2篇研究的载体为溶剂载体、180℃的改性PET聚酯，都需要考虑与聚乳酸切片的相容性问题，试验研究过程都较为复杂繁琐。另外，中国专利201310087582.7公开了一种无卤阻燃聚乳酸纤维的制备方法，包括：(1)将聚乳酸切片和阻燃剂混合，在180～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到阻燃聚乳酸母粒；(2)将聚乳酸切片和协同剂混合，在190～220℃条件下，熔融共混，冷却造粒，得到协同聚乳酸母粒；(3)将聚乳酸切片、阻燃聚乳酸母粒、协同聚乳酸母粒、分散剂，混合，进行纺丝，得初生纤维，然后将初生纤维再经过牵伸后加工，即得无卤阻燃聚乳酸纤维。得到的聚乳酸复合纤维材料纺丝成型好，纤维品质优良；所用阻燃剂为无卤阻燃剂，使用和燃烧过程中安全无毒，属绿色环保纤维；可用于服装、内饰、家纺等对阻燃性能有较高要求的领域，市场前景广阔。中国专利201610619302.6公开了一种阻燃聚乳酸纤维面料的制备方法：(1)按下列重量份数配备原料，然后加入高速混合机中分散均匀得到改性聚乳酸混合原料：PLA聚乳酸65-89份；PBS0.2份；电气石粉0.2份；蒙脱土0.8-1份；水苏糖1份；壳聚糖0.2-04份；水滑石0.3-0.5份；云母粉0.8份；碳化硅0.3份；(2)将上述均匀混合的改性聚乳酸混合原料通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出制得改性聚乳酸母粒，并真空干燥，混合物在熔融纺丝机上经圆形喷丝孔纺丝得改性聚乳酸纤维；(3)将上述聚乳酸纤维纺织成阻燃面料。上述两件专利中制备的聚乳酸纤维具有阻燃性能，但是未能着色，颜色单一。而原液着色聚乳酸纤维在应用于纺织服装和家纺方面，在有些使用场合还需要具有阻燃功能，原液着色阻燃聚乳酸纤维的开发将进一步拓宽聚乳酸纤维的应用范围。
技术实现思路
因此，针对现有技术在PLA纤维制备中，色母载体与聚乳酸存在相容性的技术问题，本专利技术选择聚乳酸切片作为色母的载体，提出了一种原液着色阻燃聚乳酸纤维及其制备方法，避免溶剂载体或改性PET聚酯与聚乳酸切片的相容性问题，同时提升纤维的阻燃性能。本专利技术提供的原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备方法中，使用原液着色阻燃聚乳酸母粒和聚乳酸切片通过纺丝加工制备原液着色阻燃聚乳酸纤维。所述方法包括以下步骤：A、原液着色阻燃聚乳酸母粒的制备：将65～82wt％聚乳酸粉体、5～15wt％环保色料、阻燃剂5～10％和5～15wt％辅料混合均匀，干燥后经螺杆挤出机挤出造粒制成原液着色阻燃聚乳酸母粒；所述的辅料为聚乙烯蜡和纳米碳酸钙的混合物；B、原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备：将5～12wt％原液着色阻燃聚乳酸母粒和88～95wt％聚乳酸切片进行纺丝和牵伸得到原液着色阻燃聚乳酸纤维。步骤A制备原液着色阻燃聚乳酸母粒时，以聚乳酸作为载体，但是聚乳酸熔体粘度高，与色料表面的兼容性差，辅料聚乙烯蜡和纳米碳酸钙的加入可以降低载体粘度，实现聚乳酸熔体与色料的兼容，同时，辅料较易渗透到色料团聚体内部孔隙中，削弱内聚力，使色料团聚体在外加剪刀力的作用下更容易打开，新生粒子也能得到迅速的润湿和保护，从而促进原液着色母粒中色料的分散。所述阻燃剂的加入可有效提供制得纤维的阻燃性能。步骤A中，所述的聚乳酸粉体尺寸为100nm～300nm，可由聚乳酸切片经研磨制得。经试验，尺寸在100nm～300nm范围内的粉体与环保色料、阻燃剂和辅料的相容性好，不易发生团聚，优选的，粉体尺寸为140nm～220nm。较佳的，步骤A中，所述的环保色料选自C.I.颜料白6、C.I.颜料白、C.I.颜白18：1、12、C.I.颜料红101、C.I.颜料红49：1、C.I颜料红68、C.I颜料黄32、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黑11、C.I.颜料黑15、C.I.溶剂黄19、C.I.颜料橙24、C.I.颜料紫3、C.I.颜料蓝10、酞菁蓝B、C.I.颜料蓝29、C.I颜料蓝17：1、C.I颜料绿8、耐晒翠绿色淀、环保炭黑FR8150和环保炭黑FR5200中的一种或两种以上混合物。进一步的，步骤A中，所述的环保色料配比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、原液着色阻燃聚乳酸母粒的制备：将65～82wt％聚乳酸粉体、5～15wt％环保色料、阻燃剂5～10％和5～15wt％辅料混合均匀，干燥后经螺杆挤出机挤出造粒制成原液着色阻燃聚乳酸母粒；所述的辅料为聚乙烯蜡和纳米碳酸钙的混合物；B、原液着色阻燃聚乳酸纤维的制备：将5～12wt％原液着色阻燃聚乳酸母粒和88～95wt％聚乳酸切片进行纺丝和牵伸得到原液着色阻燃聚乳酸纤维。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述的聚乳酸粉体由聚乳酸切片研磨制得，尺寸为100nm～300nm，优选140nm～220nm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述的环保色料选自C.I.颜料白6、C.I.颜料白、C.I.颜白18：1、12、C.I.颜料红101、C.I.颜料红49：1、C.I颜料红68、C.I颜料黄32、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黑11、C.I.颜料黑15、C.I.溶剂黄19、C.I.颜料橙24、C.I.颜料紫3、C.I.颜料蓝10、酞菁蓝B、C.I.颜料蓝29、C.I颜料蓝17：1、C.I颜料绿8、耐晒翠绿色淀、环保炭黑FR8150和环保炭黑FR5200中的一种或两种以上混合物。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，李东华，陆育明，冯忠耀，朱亚宏，陈辉华，顾惠琴，杨卫忠，杨成，李忠，
申请(专利权)人：上海德福伦化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31