可生物降解的共聚酯单丝制造技术

本发明专利技术提供一种可生物降解的共聚酯单丝，属于化学纤维技术领域，由如下步骤获得：将丁二酸、1,4‑丁二醇、对苯二甲酸、催化剂置于反应釜中依次进行酯化反应，预缩聚反应，缩聚反应，得到PBST共聚酯，切片；将PBST共聚酯切片干燥；将PBST共聚酯切片熔融得到熔体；以及将熔体导入纺丝机进行纺丝，制得可生物降解的共聚酯单丝；其中催化剂中含有钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸。本发明专利技术制备方法获得的可生物降解的共聚酯单丝具有较好的热稳定性、抗老化性和透染性，使用寿命长，可生物降解。

Biodegradable copolyester monofilaments

【技术实现步骤摘要】
可生物降解的共聚酯单丝
本专利技术属于化学纤维
，具体涉及可生物降解的共聚酯单丝。
技术介绍
以石油资源为基础的合成纤维问世以来，给人们的生活带来便利。然而，合成纤维的广泛应用使有限的石油资源储藏量和高速增长的需求之间的矛盾日益突出。同时，合成纤维的应用也带来一系列环境污染问题，由产业和生活所产生的纤维废弃物己经成为当今环境污染的一个重要源头。解决以上问题的有效途径一般采用以下措施回收再利用回收方法主要有两种，一种是物理法，二是化学法。物理处理方法主要是通过熔融或其他方法再造粒。化学法是将废聚酯料裂解成低分子化合物，分解物经纯化后可重新作为聚合原料或加工成热熔胶、粉末涂料、不饱和聚酯树脂等。但是回收法也存在问题，需要消耗大量的热能，回收的制品性能不够好，对纯化技术要求较高，而且回收过程中可能会造成二次污染的问题。制备生物可降解聚合物研发环境低负荷型生物可降解合成纤维是标本兼治的方法，解决了资源与环境的问题，符合当今合成纤维的发展潮流。授权公告号CN106700046B的专利技术专利公开了一种具有优良降解性的生物基共聚酯及其制备方法，属于高分子聚合
所述制备方法为：以2,5-呋喃二甲酸、丁二醇、丁二酸为原料制备生物基共聚酯。将生物基共聚酯堆肥降解90d，其分解率高达70％以上。授权公告号CN103215685B的专利技术专利公开了一种可完全生物降解脂肪族共聚酯单丝的制备方法，包括如下步骤：1)制备脂肪族共聚酯熔体：以丁二酸和乙二醇为原料，季戊四醇为改性单体，并加入锑系催化剂，在打浆釜内打成浆料；将上述浆料连续稳定输送至反应釜中进行酯化反应制得酯化物；再将上述制得的酯化物采用泵输送到缩聚工段进行缩聚制得脂肪族共聚酯熔体；2)制备脂肪族共聚酯单丝：将步骤1)制得的脂肪族共聚酯熔体通过熔体输送设备，经计量、喷丝头挤出、冷却水槽中冷却固化，然后经多级拉伸和热定型，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯单丝。上述制备方法具有流程短、成本低、熔体质量稳定、纺丝性能优良，制得的单丝各项物理指标均能满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，该制备方法不仅能提高PBST共聚酯切片的可纺性能和纤维单丝的热稳定性，减缓共聚酯单丝的老化速率，延长共聚酯单丝的寿命，而且能够增加制得的PBST共聚酯分子链上的极性基团种类和数量，提高纤维单丝与染料的亲和力，使得染料在纤维单丝内外分配均匀，提高纤维单丝的透染性。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，包括，将丁二酸、1,4-丁二醇、对苯二甲酸、催化剂置于反应釜中依次进行酯化反应，预缩聚反应，缩聚反应，得到PBST共聚酯，切片；将PBST共聚酯切片干燥；将PBST共聚酯切片熔融得到熔体；以及将熔体导入纺丝机进行纺丝，制得可生物降解的共聚酯单丝；其中，催化剂中含有钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸。催化剂中酸性氨基酸和对甲苯磺酸的存在一方面能够为催化剂提供更合适的空间，使催化剂和低聚物之间更易形成包络结合，且可增加端羰基的极性及催化活性表面，进而导致催化剂活性中心大量增加，从而缩短酯化反应时间，有效抑制催化剂水解失效，提高产物分子量，进而提高PBST共聚酯切片的热稳定性能，最终提高PBST共聚酯切片的可纺性能和纤维单丝的热稳定性；另一方面催化剂中酸性氨基酸和对甲苯磺酸的加入，其中游离氨基与PBST共聚酯分子的羟基相互作用，或是酸性氨基酸的非极性侧链与PBST共聚酯分子的羟基之间弱的相互作用对PBST共聚酯结构起到了保护作用，能够增加PBST共聚酯的热稳定性，提高PBST共聚酯切片的可纺性能，且得到的纤维单丝的力学性能和热稳定性佳、老化速率缓慢、使用寿命长；此外，催化剂中酸性氨基酸和对甲苯磺酸的存在还能够增加制得的PBST共聚酯分子链上的极性基团种类和数量，进而使后续纺丝得到的纤维单丝上含有多种极性基团，而这些极性基团可以通过氢键和配位键上染酸性和金属络合染料，进而提高纤维单丝与染料的亲和力，使得染料从纤维单丝表面向纤维内部充分扩散，进而使得染料在纤维单丝内外分配均匀，提高纤维单丝的透染性，解决PBST纤维透染性差的问题，避免造成环染现象的发生，最终提高纤维单丝的染色性能。PBST共聚酯是一种在的PBS基础上经过化学改性的新型生物降解高分子材料，在良好的生物降解性能的基础上，PBST结合了PBT熔点高，结晶速度快和机械性能优异等特点，在保有原先生物可降解性能的同时又具有了良好的热稳定性，而且有两种合成单体可以通过生物发酵的方式获得一，原料来源可再生，是一种前景较好的生物降解材料。本专利技术先采用直接醋化、熔融缩聚方法合成出纤维级树脂，然后采用熔融纺丝制备共聚酯单丝，获得的共聚酯单丝具有较好的热稳定性、抗老化性和透染性，使用寿命长，可生物降解。为了优化技术方案，采取的措施还包括：上述酸性氨基酸为谷氨酸和/或天冬氨酸；上述钛酸酯类催化剂为有机钛酸酯类，钛酸酯类催化剂具有较高的催化活性和催化效率，进一步优选，钛酸酯类催化剂为环境友好型的有机钛酸酯类，为了进一步提高催化活性和催化效率，选择钛酸四异丙酯，钛酸四异丙酯具有良好的催化活性，可提高酯化反应速率，避免大量1,4-丁二醇脱水发生副反应而生成四氢呋喃，促进反应的进行和酯化率的提高。钛酸四异丙酯的添加量为1,4-丁二醇和对苯二甲酸的摩尔数之和的0.02-0.05％；上述催化剂中钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸的摩尔比为：100:2.2-3.6:3.5-5.0；上述丁二酸和对苯二甲酸的摩尔比1:0.5-0.8；所述的丁二酸和对苯二甲酸的摩尔数之和与1,4-丁二醇的摩尔比为1:1.3-1.6；上述酯化反应的温度为180-200℃，压力为70-100kPa，时间为50-100min；上述预缩聚反应的温度为200-250℃，压力为20-30kPa，时间为30-60min；所述的缩聚反应的压力为10-50Pa，时间为2-3h；上述熔融纺丝的纺丝速度为3000-4000r/min。该纺丝速度范围取得了良好的纺丝效果，丝的抱合性很好。本专利技术的另一目的在于提供一种具有较好的热稳定性、抗老化性和透染性，使用寿命长，可生物降解的可生物降解的共聚酯单丝。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：可生物降解的共聚酯单丝，由上述可生物降解的共聚酯单丝的制备方法制得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术制备方法能提高PBST共聚酯切片的可纺性能，且得到的纤维单丝的力学性能和热稳定性佳、老化速率缓慢、使用寿命长；本专利技术制备方法能够增加制得的PBST共聚酯分子链上的极性基团种类和数量，使得到的纤维单丝上含有多种极性基团，提高纤维单丝与染料的亲和力，使得染料从纤维单丝表面向纤维内部充分扩散，进而使得染料在纤维单丝内外分配均匀，提高纤维单丝的透染性，最终提高纤维单丝的染色性能；本专利技术可生物降解的共聚酯单丝的制备方法；本专利技术制备方法获得的可生物降解的共聚酯单丝具有较好的热稳定性、抗老化性和透染性，使用寿命长，可生物降解。本专利技术采用了上述技术方案提供可生物降解的共聚酯单丝，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。附图说明图1是本专利技术试验例1中共聚酯的TGA曲线；图2是本专利技术试验例2中共聚酯单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，其特征在于：包括，将丁二酸、1,4‑丁二醇、对苯二甲酸、催化剂置于反应釜中依次进行酯化反应，预缩聚反应，缩聚反应，得到PBST共聚酯，切片；将所述的PBST共聚酯切片干燥；将所述的PBST共聚酯切片熔融得到熔体；以及将所述的熔体导入纺丝机进行纺丝，制得可生物降解的共聚酯单丝；所述的催化剂中含有钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸。

【技术特征摘要】
1.可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，其特征在于：包括，将丁二酸、1,4-丁二醇、对苯二甲酸、催化剂置于反应釜中依次进行酯化反应，预缩聚反应，缩聚反应，得到PBST共聚酯，切片；将所述的PBST共聚酯切片干燥；将所述的PBST共聚酯切片熔融得到熔体；以及将所述的熔体导入纺丝机进行纺丝，制得可生物降解的共聚酯单丝；所述的催化剂中含有钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸。2.根据权利要求1所述的可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，其特征在于：所述的酸性氨基酸为谷氨酸和/或天冬氨酸。3.根据权利要求1所述的可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，其特征在于：所述的钛酸酯类催化剂为有机钛酸酯类。4.根据权利要求1或2或3所述的可生物降解的共聚酯单丝的制备方法，其特征在于：所述的催化剂中钛酸酯类催化剂、酸性氨基酸和对甲苯磺酸的摩尔比为：100:2.2-3.6:3.5-5.0。5.根据权利要求1所述的可生物降解的共聚酯单丝的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王硕，
申请(专利权)人：海盐县硕创服装研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33