改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纤维技术领域，公开了一种改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法。所述组合物含有聚乳酸和聚(3‑羟基丁酸酯‑co‑4‑羟基丁酸酯)，且以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为5‑45重量份，聚(3‑羟基丁酸酯‑co‑4‑羟基丁酸酯)为55‑95重量份。该改性生物基聚合物纤维手感柔软，且吸湿排汗性、染色性和力学性均能够得到提高。

Modified bio based polymer fiber composition and modified bio based polymer fiber and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法
本专利技术涉及纤维
，具体涉及一种改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法。
技术介绍
聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates，PHA)是一类由微生物发酵获得的天然高分子材料。PHA具有优良的热塑加工性、生物相容性和生物可降解性，被公认为绿色环保型高分子材料。其中，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是PHA中综合性能最优异的成员之一。P34HB兼具较高的强度和延展性，已进入量产。随着4HB单体的引入，P34HB的热稳定性显著提高，可加工性改善，材料性能可调(玻璃态与橡胶态之间)。但是，P34HB在加工过程中对剪切和温度敏感。此外，其结晶速度慢、疏水性强、力学强度低、熔体强度低、加工窗口窄、成本高等缺点严重制约了P34HB作为新型环保纤维材料的推广应用。聚乳酸是另一种具有良好的生物相容性和生物可降解性，在自然界中可降解成乳酸，经过微生物分解，最终形成二氧化碳和水，是经美国食品药品监督管理局认证的生物可降解聚合物之一。随着国内外聚乳酸树脂规模化生产技术的成熟及其生产成本的降低，近年来聚乳酸在包装、纺织等领域的应用已引起越来越广泛的关注。然而，聚乳酸纤维也面临着脆性大、手感不佳、染色性能低等问题。聚乳酸纤维制备的公开报道比较多，其中主要以提高聚乳酸纤维的柔韧性为主。CN102392318A公开了一种生物基可降解纤维，其特征在于该纤维为包括物质A和物质B的组合物；所述的物质A是体积结晶度为5-75％的PHA均聚物或共聚物，物质B是体积结晶度为5-65％的PLA均聚物或共聚物；物质A占所述纤维重量的5-55％，物质B占所述纤维重量的45-95％，其中，还公开了通过将PHA(5～55％)与聚乳酸(45-95％)熔融共混，纺丝得到手感柔软的纤维。CN102146597B公开了一种含PHBV的可降解纤维及其制备方法，其特征在于该可降解纤维为PHBV与含聚乳酸二元混合物的混合物，质量份数为100份的可降解纤维中各组分的质量份数为：PHBV为1-89份，含聚乳酸二元混合物为11-99份，所述的含聚乳酸二元混合物为聚乳酸与3-羟基丁酸/4-羟基丁酸共聚物或聚丁二酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯的二元混合物，混合比例为任意比，纺丝得到手感良好的生物基共混纤维。CN105220264A公开了一种改性聚乳酸纤维及其制备方法，其中，该纤维的质量百分比组成为：聚乳酸70-98％，树脂1-15％和改性剂1-15％；所述聚乳酸的重均分子量为7-20万；所述树脂为聚对苯二甲酸丙二醇酯或/和聚羟基脂肪酸酯；所述聚羟基脂肪酸酯为聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯、3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚酯、聚羟基己酸酯和聚羟基辛酸酯中的一种或多种，所述聚羟基脂肪酸酯重均分子量为1-5万，熔融指数为20-50；所述改性剂选自聚己二酸二乙醇醚酯、邻苯二甲酸二异壬酯、磷酸-2-乙基己酯二苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三(2-氯代乙)酯和乙二酸二辛酯中的一种或两种；通过共混、纺丝得到力学性能良好的共混纤维。以上公知技术尽管都能制备聚乳酸/PHA共混纤维，但存在如下局限：(1)在现有技术条件下，聚乳酸/PHA共混纤维内能够以任意配比实现良好可纺性和优良手感的是聚乳酸/PHBV体系；(2)在现有技术条件下，聚乳酸/P34HB体系只能在P34HB含量低于55％的条件下形成可纺性良好、手感优异的共混纤维；(3)在现有技术条件下，形成的聚乳酸/P34HB共混纤维染色性能比较低；(4)在现有技术条件下，形成的聚乳酸/P34HB共混纤维亲水性较差，吸湿排汗性能较差。因此，有必要开发新的综合性能优异的共混改性生物基聚合物纤维及其制备方法以满足各种应用对其提出的综合性能的较高要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的聚乳酸/P34HB共混纤维的染色性能比较低以及吸湿排汗性能比较差的缺陷问题，提供一种改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法，该改性生物基聚合物纤维手感柔软，且吸湿排汗性、染色性和力学性均能够得到提高。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种改性生物基聚合物纤维组合物，其中，所述组合物含有聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)，且以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为5-45重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为55-95重量份。本专利技术第二方面提供了一种采用前述所述的改性生物基聚合物纤维组合物制备改性生物基聚合物纤维的方法，其中，该方法包括：(1)将含聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的组合物熔融共混后进行挤出造粒得到共混料；(2)将所述共混料进行熔融纺丝制得改性生物基聚合物纤维；其中，所述熔融纺丝的喷丝板为圆形截面。通过上述技术方案，本专利技术提供的技术方案至少具有如下优点：(1)本专利技术通过特定组分含量的聚乳酸和P34HB，能够使制备得到的改性生物基纤维的吸湿排汗性和染色性均能够得到提高；(2)选用较高分子量的聚乳酸能够提高共混体系的熔体强度和共混纤维的力学性能；(3)选用高重均分子量的P34HB能够改善P34HB熔体强度低的问题，同时提高共混纤维的力学强度；(4)选用4-羟基丁酸的摩尔含量较高的P34HB，降低P34HB的玻璃化转变温度(Tg)，进一步改善共混纤维的手感。附图说明图1和图2均为本专利技术实施例4制备的改性生物基聚合物纤维染色前后的红外吸收光谱谱图。附图标记说明1、染色前；2、染色后(染料浓度为15％)。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种改性生物基聚合物纤维组合物，其中，所述组合物含有聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)，且以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为5-45重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为55-95重量份。根据本专利技术，将聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)限定为前述范围之内，就能够解决本专利技术的技术问题，但是，优选情况下，以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为15-40重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为60-85重量份时，采用该组合物制备的改性生物基聚合物纤维的吸湿排汗性和染色性会较好；更优选情况下，以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为30-35重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为65-70重量份时，采用该组合物制备的改性生物基聚合物纤维的吸湿排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性生物基聚合物纤维组合物，其特征在于，所述组合物含有聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)，且以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为5-45重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为55-95重量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性生物基聚合物纤维组合物，其特征在于，所述组合物含有聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)，且以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为5-45重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为55-95重量份。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中，以100重量份的所述组合物为基准，所述聚乳酸为15-40重量份，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为60-85重量份。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述聚乳酸的重均分子量为8万-25万，优选为15万-20万；
优选地，所述聚乳酸中，L旋光异构体的摩尔含量为85-99％，优选为92-98％。


4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的重均分子量为12万-81万，为38万-78万；
优选地，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)中，4-羟基丁酸的摩尔含量为4-20％，优选为6-10％。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物还含有聚乙醇酸，且以100重量份的所述聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)为基准，所述聚乙醇酸为0.1-10重量份；
优选地，所述聚乙醇酸的重均分子量为6万-18万，优选为8万-14万。


6.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述组合物还含有聚乙醇酸、成核剂、酯交换剂、扩链剂和抗水解剂，且以100重量份的所述聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的总和为基准，所述聚乙醇酸为0.1-10重量份，所述成核剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟毅，黄威，陈鹏，李义，关阳，崔兆宁，
申请(专利权)人：吉林中粮生化有限公司，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，吉林中粮生物材料有限公司，中粮生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22