异形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，公开了一种异形改性生物基聚合物纤维及其制备方法。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异形改性生物基聚合物纤维；其中，所述熔融纺丝的喷丝板具有异形截面。该异改性生物基聚合物纤维染色性能够得到提高。

Heteromorphic modified bio based polymer fiber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
异形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
，具体涉及一种异形改性生物基聚合物纤维及其制备方法。
技术介绍
聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates，PHA)中综合性能最优异的成员之一。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，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。CN101608346B公开了一种提高聚乳酸纤维亲水性和染色性能的新方法，通过改变纤维的圆形截面来赋予纤维特殊的色泽、手感和吸湿排汗性等性能。不过，只局限于纯聚乳酸纤维领域。CN208562614U公开了一种中空异形聚乳酸纤维，该中空异形聚乳酸纤维的横截面结构包括两段圆弧形的包围部，两段所述包围部相对设置并且共圆心，两段所述包围部的端部之间设有缝隙，从而使两段所述包围部围合成一个半封闭的空腔，还包括连接部，所述连接部的两端分别连接两个所述包围部的中段。该设置能够改善纤维染色性能，使聚乳酸纤维具有更高的染色饱和度和色牢度。同样的问题是仍未涉及聚乳酸共混纤维织物，只针对纯聚乳酸纤维进行研究。CN108193317A公开了一种高熔点中空聚乳酸纤维及其制备方法，其中，所述高熔点聚乳酸纤维由高熔点聚乳酸母粒和两种构型聚乳酸切片通过中空异形纺丝加工而成。既克服了现有技术需要对聚乳酸纤维进行后染色的面临的聚乳酸纤维染深色困难的缺点，又克服了聚乳酸面料后染色和熨烫带来的面料服用性能降低的缺点。同时，赋予纤维更好的保暖性和蓬松性。不过，本专利依然只针对纯聚乳酸体系。因此，有必要开发新的综合性能优异的异形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的缺陷问题，提供一种异形改性生物基聚合物纤维及其制备方法，该异改性生物基聚合物纤维染色性能够得到提高。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种异形改性生物基聚合物纤维的制备方法，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异形改性生物基聚合物纤维；其中，所述熔融纺丝的喷丝板具有异形截面。本专利技术第二方面提供了一种由前述所述的方法制备得到的异形改性生物基聚合物纤维。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，采用异形截面的喷丝头纺丝，能够使制备得到的异形改性生物基纤维的染色性得到提高；(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异形改性生物基聚合物纤维的制备方法，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具有异形截面。根据本专利技术，所述异形截面为C形、圆中空形、三角形、十字形或花瓣形，异形度为20-70％。根据本专利技术，所述熔融纺丝的条件包括：纺丝温度为175-235℃，纺丝速度为300-3000m/min；优选地，纺丝温度为195-220℃，纺丝速度为1500-2500m/min。根据本专利技术，以100重量份的所述共混料为基准，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；在本专利技术中，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重量份的所述共混料为基准，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，制备的异形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重量份的所述共混料为基准，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，制备的异形改性生物基聚合物纤维的吸湿排汗性和染色性会更好。根据本专利技术，所述聚乳酸的重均分子量为8万-25万，其中L旋光异构体的摩尔含量为85-99％；在本专利技术中，选用本专利技术所限定的较高分子量的聚乳酸，在制备纤维的过程中，能够提高共混体系的熔体强度和共混纤维的力学性能；另外，选用本专利技术所限定的较高摩尔含量L旋光异构体的聚乳酸，能够提高体系的结晶能力，进而提高共混纤维的力学性能。进一步优选地，所述聚乳酸的重均分子量为15万-20万，所述聚乳酸中L旋光异构体的摩尔含量为92-98％；结果在制备纤维的过程中，能够更高地提高共混体系的熔体强度和共混纤维的力学性能，以及能够提高共混纤维的结晶能力。根据本专利技术，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，在本专利技术中，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；优选地，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的重均分子量为38万-78万，则能够更好地改善P34HB熔体强度低的问题，同时能够更好地提高共混纤维的力学强度。根据本专利技术，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％，在本专利技术中，选用摩尔含量较高的P34HB，能够降低P34HB的玻璃化转变温度(Tg)，进一步改善共混纤维的手感；优选地，4-羟基丁酸的摩尔含量为6-10％，则能够更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形改性生物基聚合物纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括：/n(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；/n(2)将所述共混料进行熔融纺丝制得异形改性生物基聚合物纤维；/n其中，所述熔融纺丝的喷丝板具有异形截面。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形改性生物基聚合物纤维的制备方法，其特征在于，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异形改性生物基聚合物纤维；
其中，所述熔融纺丝的喷丝板具有异形截面。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述异形截面为C形、圆中空形、三角形、十字形或花瓣形；
优选地，所述熔融纺丝的条件包括：纺丝温度为175-235℃，纺丝速度为300-3000m/min。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，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。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，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。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，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％。


6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，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，优选为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％。


7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，该方法还包括：将聚乳酸、聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)和聚乙醇酸熔融共混后进行挤出造粒得到共混料；
优选地，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。


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【专利技术属性】
技术研发人员：佟毅，黄威，陈鹏，李义，李博豪，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