生物降解增强的合成纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种生物降解增强的合成纤维、制备该纤维的方法以及包括该纤维的制品。所述纤维包括聚合物材料和0.1至10wt％的一种或多种生物降解添加剂，所述生物降解添加剂至少部分地包含在所述聚合物材料中。所述生物降解添加剂增强所述聚合物材料在生物降解环境中的生物降解速率。所述生物降解添加剂可包括脂族‑芳香族酯、聚乳酸、感官剂、单糖、己醛糖，或它们的组合中的至少一种。所述合成纤维可以是具有小于或等于1的旦数的细旦纤维，或者是具有大于1的旦数的粗旦纤维。所述合成纤维可以是经硅化的。

Biodegradation enhanced synthetic fiber and its preparation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物降解增强的合成纤维及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年1月2日递交的美国临时申请号为62/612,789的优先权，其全部内容通过援引被并入本文。
本专利技术主要涉及生物降解增强的合成纤维(例如生物降解增强的聚酯纤维)，以及形成生物降解增强的合成纤维的方法、包括生物降解增强的合成纤维的隔热材料和包括生物降解增强的合成纤维的制品。
技术介绍
塑料(如聚酯类塑料)在工业上大量生产，并在全世界广泛使用。例如热塑性或热固性聚合物树脂(如包括聚乙烯的树脂)用于形成各种不同应用的纤维、液体和食品的容器、用于制造的热成型，以及与其他用于工程应用的材料相结合。合成塑料的使用逐年大幅增长。塑料产品被如此广泛使用的一个原因是其耐受自然力的能力。例如聚乙烯聚合物由碳原子的长链组成，这些长链通常紧密缠绕，难以被微生物(例如细菌、真菌或任何其他微生物)分解，这些微生物通常负责将材料降解(即生物降解)成水、二氧化碳、甲烷和生物质(即死亡微生物)。虽然聚乙烯聚合物(例如聚酯类聚合物)最终可能降解(例如生物降解)，但它们可能在经过很长一段时间后才会降解。这使得塑料如此有吸引力的特性也导致了严重的环境问题。近年来，由于废弃塑料产品导致的环境垃圾和破坏以惊人的速度发生。例如在服装和/或纺织业中，由聚酯或其他塑料纤维形成的这种产品最终进入填埋场或海水/排水道中，这已成为日益严重的问题。虽然已经研发出一些可生物降解的塑料来试图减轻或减少塑料产品的处置问题，但是这种材料不适合用于形成高品质的服装和/或纺织品的纤维。例如仍然需要由更环境友好的材料形成的用于服装和/或纺织品的隔热材料。虽然已经讨论了常规技术的某些方面以有利于申请人的专利技术的公开，但申请人并不否认这些技术方面，并且预期本专利技术可以涵盖一个或多个常规技术方面。在本说明书中，当参考或讨论已知的文献、法案或项目时，该参考或讨论并非承认所述已知的文献、法案或项目或其任何组合在优先权日期时可公开获得、为公众已知、为公知常识的一部分，或者根据适用的法律规定构成现有技术；或者已知与解决本说明书涉及的任何问题的尝试有关。
技术实现思路
简言之，本专利技术满足了对具有有利的可降解性质的改良纤维的需求。在不同实施例中，本专利技术的纤维使其自身适用于隔热材料，该隔热材料显示出改进的生物降解，而不会不合需要地降低隔热材料的强度和/或隔热性质。本专利技术可以解决一个或多个上述技术的问题和不足。然而，可以预期的是，本专利技术证明可用于解决许多
中的其他问题和不足方面。因此，要求保护的专利技术不应被认为局限于解决本文所讨论的任何特定问题或不足。第一方面，本专利技术提供一种生物降解增强的合成纤维。所述纤维可以包括聚合物材料(如聚酯)和小于或等于10wt％的生物降解添加剂，所述生物添加剂增强所述聚合物材料的生物降解速率。在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维可具有1或更小的旦数。在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维可具有大于1的旦数。在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维可以是经硅化的。第二方面，本专利技术提供一种包括第一方面的生物降解增强的合成纤维的隔热材料。第三方面，本专利技术提供一种包括第一方面的合成纤维或第二方面的隔热材料的制品。第四方面，本专利技术提供一种制备第一方面的生物降解增强的合成纤维、第二方面的隔热材料和/或第三方面的制品的方法。制备所述生物降解增强的合成纤维、隔热材料和/或制品的方法可以包括：混合生物降解颗粒和聚合物材料以形成生物降解增强的聚合物的混合物，并将所述生物降解增强的聚合物的混合物挤出成纤维形式。在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维可以具有1或更小的旦数。在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维的旦数可以具有大于1的旦数。在一些实施例中，该方法可以包括执行一个或多个附加处理步骤，例如硅化所述生物降解增强的合成纤维。本申请所公开的生物降解增强的合成纤维、包括该生物降解增强的合成纤维的隔热材料和制品以及制备该生物降解增强的合成纤维的方法的某些实施例具有若干特征，其中没有一个单独负责其所需的特质。在不限制由所附权利要求限定的生物降解增强的合成纤维、隔热材料、制品和方法的范围的情况下，现在将简要讨论其较为突出的特征。在考虑了此讨论后，特别是在阅读了本说明书中题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解本文公开的各种实施例的特征如何提供优于现有技术的许多优点。例如在一些实施例中，所述生物降解增强的合成纤维提供改进的生物降解性质，从而使其适用于于“环境友好的”纤维、单丝、填料、纱线、织物和非织造材料(例如隔热材料)、制品(例如服装、鞋类、床上用品、织物、机械带和工业产品)和/或纺织品。生物降解增强的合成纤维的实施例可以是具有改良的生物降解性质的细旦(Micro-Dinier)或粗旦(Macro-Denier)合成纤维(如聚酯)，其在正常使用期间(例如在被丢弃在微生物的生物降解环境中(如在填埋场或海水)之前)可维持(尤其是)丝滑的手感并提高防水性。结合所附权利要求和附图，本专利技术的这些和其他特征以及优点将根据下文对本专利技术各个方面的详细描述将更明显。附图说明结合以下附图，下面将描述本专利技术的公开内容，为了容易理解，这些附图不一定按比例绘制，其中相同的附图标记在各个附图中保持其对相同或相似元件的标号和含义，并且其中：图1是容器的侧透视图，所述容器具有根据本专利技术的某些实施例的生物降解颗粒/添加剂和聚合物材料的混合物。图2是根据本专利技术的某些实施例的生物降解增强的合成纤维的侧视图。图3是包括聚合物材料和生物降解颗粒的混合物的颗粒的实施例的部分放大视图。图4是图2的生物降解增强的合成纤维的部分横截面视图。图5是根据本专利技术的某些实施例的经硅化的生物降解增强的合成纤维的横截面视图。具体实施方式参看附图中示出的非限制性实施例，下面将更全面地解释本专利技术的各方面及其某些特征、优点和细节。省略对众所周知的材料、制造工具、处理技术等的描述，以免不必要地模糊了本专利技术的细节。然而，应当理解的是，尽管具体实施方式和特定示例显示了本专利技术的实施例，但仅出于示例说明的目的，而非限制。根据本公开内容的对于本领域技术人员来说显而易见的各种替换、修改、添加和/或布置，均落入本专利技术的构思范围内。生物降解是通过生物，特别是微生物(如细菌、真菌或任何其他微生物)和由其分泌/产生的酶的作用，使材料降解、分解、腐烂、崩解或转化成无害产品，特别是水、二氧化碳、甲烷和生物质。生物降解可以在有氧条件下(存在氧气)或无氧条件下(不存在氧气)发生。可生物降解物质的分解可以包括生物步骤和非生物步骤。第一方面，本专利技术提供一种生物降解增强的合成纤维，包括：-聚合物材料；和-小于或等于10wt％的生物降解添加剂，以增强聚合物材料的生物降解速率。旦是定义为9000米的纤维或纱线的以克计量的重量的度量单位。这是一种说明纤维或纱线的重量(或尺寸)的常见方法。例如1.0旦的传统聚酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物降解增强的合成纤维，包括：/n聚合物材料；和/n0.1至10wt％的一种或多种生物降解添加剂；其中所述生物降解添加剂至少部分地包含在所述聚合物材料中，所述生物降解添加剂增强所述聚合物材料在生物降解环境中的生物降解速率，所述生物降解添加剂包括脂族-芳香族酯、聚乳酸、感官剂、单糖、己醛糖或它们的组合中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180102 US 62/612,7891.一种生物降解增强的合成纤维，包括：
聚合物材料；和
0.1至10wt％的一种或多种生物降解添加剂；其中所述生物降解添加剂至少部分地包含在所述聚合物材料中，所述生物降解添加剂增强所述聚合物材料在生物降解环境中的生物降解速率，所述生物降解添加剂包括脂族-芳香族酯、聚乳酸、感官剂、单糖、己醛糖或它们的组合中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的生物降解增强的合成纤维，包括至少85％的所述聚合物材料。


3.根据权利要求1或2所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述聚合物材料包括聚酯。


4.根据权利要求3所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯。


5.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述生物降解添加剂包括至少一种脂族-芳香族酯、至少一种聚乳酸、至少一种感官剂、至少一种单糖和至少一种己醛糖。


6.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述合成纤维是经硅化的。


7.根据权利要求6所述的生物降解增强的合成纤维，其中硅化材料不含所述一种或多种生物降解添加剂。


8.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述一种或多种生物降解添加剂均匀地分散在所述聚合物材料中。


9.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，包括0.5至3wt％的所述一种或多种生物降解添加剂。


10.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，包括0.5至1.5wt％的所述一种或多种生物降解添加剂。


11.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，具有小于或等于1的旦数。


12.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，具有大于1的旦数。


13.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述纤维符合或超过根据ASTMD6400-12所确定的生物降解标准。


14.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述纤维被配置成单丝。


15.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，具有小于或等于200℃的粘合温度。


16.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述生物降解环境是包括降解和/或促进所述聚合物材料和所述生物降解添加剂降解的微生物的环境。


17.根据权利要求16所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述生物降解环境是厌氧的。


18.根据权利要求16所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述生物降解环境是填埋场或海水。


19.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述纤维是具有5至120mm长度的短纤维。


20.根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维，其中所述纤维是长丝。


21.一种棉絮，包括根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维。


22.一种隔热材料，包括根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维。


23.一种纱线，包括根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维。


24.一种制品，包括根据前述权利要求任一项所述的生物降解增强的合成纤维。


25.根据权利要求24所述的制品，其中所述制品选自外套类产品、鞋袜类、服装、睡袋、床上用品和工业纺织品。


26.一种生物降解增强的合成纤维，包括:
聚合物材料；
0.1至10wt％的一种或多种生物降解添加剂；所述生物降解添加剂至少部分地包含在所述聚合物材料中，所述生物降解添加剂增强所述聚合物材料在生物降解环境中的生物降解速率，所述生物降解添加剂包括脂族-芳香族酯、聚乳酸、感官剂、单糖、己醛糖或它们的组合中的至少一种；以及
在所述聚合物材料和所述生物降解添加剂周围延伸的硅涂层。


27.根据权利要求26所述的生物降解增强的合成纤维，包括至少85％的所述聚合物材料。


28.根据权利要求26或27所述的生物降解增强的合成纤维，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦内萨·梅森，琼恩·艾伦·迈纳德，
申请(专利权)人：普莱玛有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US