PLA/PTMC生物质复合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种PLA/PTMC生物质复合纤维及其制备方法和应用，属于纺织材料技术领域。所述PLA/PTMC生物质复合纤维为PLA和PTMC共混熔融纺丝所得，用差示扫描量热仪进行测定时熔融峰温度为150℃以上，用XRD测定结晶衍射峰2θ=16

【技术实现步骤摘要】
PLA /PTMC生物质复合纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纺织材料
，具体涉及一种PLA /PTMC生物质复合纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]中国是一个纺织大国，每年都需要大量的纤维原料。2017年全球纤维消费量为1.03亿吨，其中合成纤维约占70%。传统石油化工技术及产品的副作用和目前合成纤维主要以石油资源为原料。随着全球石油资源的日益匮乏和生态环境的日益恶化，不可持续性日趋显著，合成纤维的发展受到越来越多的制约。大力发展生物质纤维可有效扩大纺织原料来源，弥补国内纺织资源的不足，同时也是应对石油资源日趋枯竭、实现纺织工业可持续发展的重要手段。
[0003]聚乳酸（PLA）纤维是一种典型的生物质合成纤维。该纤维具有优异的力学性能，在织物与非织造领域均具有较大的市场发展潜力。PLA纤维工业化生产已将近20年，但其并没有如预期的那样，在纺织工业上得到广泛的应用。PLA纤维不仅原料来源于生物质，而且可完全生物降解，但是PLA纤维耐热性和韧性差。
[0004]聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）是一类无毒、具有良好生物相容性和生物可降解性的高分子材料。其分子链柔顺性好，链段运动能力较强，可用于高分子材料的增韧改性。采用PTMC和PLA共混熔融纺丝制备生物质复合纤维，二者优势互补，开发出应用性能优异且可生物降解的新型纤维，对纺织工业的可持续发展具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种PLA/PTMC生物质复合纤维，以改善PLA纤维的韧性，为纺织工业提供一种新型的纤维原料。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：PLA/PTMC生物质复合纤维，为PLA和PTMC共混熔融纺丝所得。
[0007]用差示扫描量热仪进行测定时，复合纤维的熔融温度为150~190℃，具有单一的熔融峰；优选的，用差示扫描量热仪进行测定时，熔融温度为160~180℃。
[0008]用XRD测定出现衍射峰2θ=16
°
；结晶度为20~70%，优选30~60%；断裂强度为2~8cN/dtex，优选为2.5~6.5cN/dtex；断裂伸长率为10%~65%，优选15%~50%；在受控堆肥条件下，生物降解率为80%~100%。
[0009]优选的，所述PLA为左旋聚乳酸（PLLA），重均分子量为5万~80万，熔融温度为165℃~185℃。
[0010]优选的，所述PTMC重均分子量为2万~60万。
[0011]上述PLA/PTMC生物质复合纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）共混造粒：将PLA、PTMC和增容剂熔融共混，然后挤出造粒，得到PLA/PTMC共混物；所述的PLA和PTMC的质量比为50:50~99:1；
共混温度为180~230℃，共混时间为0~60min；所述的增容剂为柠檬酸酯、钛酸酯、马来酸酐、聚乙二醇或聚己内脂中的一种或几种的混合物，用量为PLA和PTMC总质量的0~20%；（2）熔融纺丝：将PLA/PTMC共混物注入挤出机熔融挤出，收集得到初生纤维，螺杆区温度为180℃~230℃，喷丝板温度为180℃~220℃，纺丝速度为200~1800m/min；（3）牵伸：将初生纤维在80℃~130℃下牵伸2~10倍；（4）热处理：将牵伸后的PLA/PTMC纤维在90~140℃，优选100~120℃，张力为0.3~0.6cN/dtex下保持0~100 min，进行热处理，获得所述的PLA/PTMC生物质复合纤维。
[0012]术语“张力”的定义如下：物体受到拉力作用时，存在于其内部而垂直于两邻部分接触面上的相互牵引力。
[0013]将所述的PLA/PTMC生物质复合纤维采用本领域公知的方法进行机织、针织或者非织造，即可获得其他形态的PLA/PTMC生物质复合织物，可用于服装、家纺产品、妇幼卫生用品、医用产品和工业无纺布等。
[0014]本专利技术使用高韧性的PTMC，与PLA熔融共混纺丝制备生物质复合纤维，工艺简单，适合大规模生产。所述的PLA/PTMC生物质复合纤维韧性优异，断裂强度为2~8cN/dtex，断裂伸长率为10%~65%。此外，在受控堆肥条件下，生物降解率为80%~100%，生物降解性能优良。
附图说明
[0015]图1为实施例1复合纤维的差示扫描量热仪测得的结果。
[0016]图2为实施例2复合纤维的差示扫描量热仪测得的结果。
[0017]图3为实施例3复合纤维的差示扫描量热仪测得的结果。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术的技术方案及效果作进一步的描述。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0019]实施例1（1）将重均分子量均为30万的PLA和PTMC进行干燥；取干燥后的PLA和PTMC各50g，将PLA和PTMC注入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒得到PLA/PTMC共混物；其中：共混温度为190℃，共混时间10min；（2）将PLA/PTMC混合物注入挤出机熔融挤出，收集得到初生纤维，螺杆区温度为200℃，喷丝板温度为190℃，纺丝速度为600m/min;（3）将初生纤维在100℃下牵伸5倍；（4）将牵伸后的PLA/PTMC纤维在120℃，张力为0.3cN/dtex下保持5 min，进行热处理，获得所述的PLA/PTMC生物质复合纤维；用差示扫描量热仪测得该纤维只在170℃附近出现一个熔融峰，见图1。
[0020]该PLA/PTMC生物质复合纤维的熔点为170℃，断裂强度为3.2cN/dtex，断裂伸长率为29%。
[0021]实施例2
（1）将重均分子量均为30万的PLA和PTMC进行干燥；取干燥后的PLA 80g和PTMC 20g，将PLA和PTMC注入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒得到PLA/PTMC共混物；其中：共混温度为200℃，共混时间6min；（2）将PLA/PTMC混合物注入挤出机熔融挤出，收集得到初生纤维，螺杆区温度为210℃，喷丝板温度为200℃，纺丝速度为800m/min;（3）将初生纤维在110℃下牵伸6倍；（4）将牵伸后的PLA/PTMC纤维在120℃，张力为0.3cN/dtex下保持10 min，进行热处理，获得所述的PLA/PTMC生物质复合纤维；用差示扫描量热仪测得该纤维只在175℃附近出现一个熔融峰，见图2。
[0022]该PLA/PTMC生物质复合纤维的熔点为175℃，断裂强度为4.5cN/dtex，断裂伸长率为25%。
[0023]实施例3（1）将重均分子量均为20万的PLA和PTMC进行干燥；取干燥后的PLA 90g、PTMC 10g和柠檬酸三丁酯5g，将PLA和PTMC注入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒得到PLA/PTMC共混物；其中：共混温度为200℃，共混时间8min；（2）将PLA/PTMC混合物注入挤出机熔融挤出，收集得到初生纤维，螺杆区温度为200℃，喷丝板温度为200℃，纺丝速度为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯生物质复合纤维，其特征在于：所述复合纤维由聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯共混熔融纺丝制成；用差示扫描量热仪进行测定时，纤维的熔融温度为150~190℃；用XRD测定时，出现衍射峰2θ=16
°
；纤维的结晶度为20~70%。2.根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：用差示扫描量热仪进行测定时，纤维的熔融温度为160~180℃；纤维的结晶度为30~60%。3.根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述复合纤维的断裂强度为2~8cN/dtex，断裂伸长率为10%~65%。4.根据权利要求3所述的复合纤维，其特征在于：所述复合纤维的断裂强度为2.5~6.5cN/dtex，断裂伸长率为5%~50%。5.根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：在受控堆肥条件下，所述纤维的生物降解率为80%~100%。6.根据权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述聚乳酸为左旋聚乳酸，重均分子量为5万~80万，熔融温度为165℃~185℃；所述聚三亚甲基碳酸酯的重均分子量为2万~60万。7.权利要求1所述的复合纤维的制备方法，其特征在于：包...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘刚伟，杨婷婷，姚理荣，徐思峻，杨先耿，高雅，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：