一种聚（4-羟基丁酸酯）/聚乳酸共混纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚(4

【技术实现步骤摘要】
一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于高性能纤维及其制备领域，特别涉及一种完全生物降解性且具有高性能的聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚羟基烷酸酯(PHAs)是一类由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯，PHA具有特殊的生物可降解性、气体相隔性、生物组织相容性、抗凝血性、疏水性、光学异构性等特点，在作为高端的生物医用材料应用于医疗器械、组织工程和药物载体等领域具有独特的优势。聚(4
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羟基丁酸酯)(P4HB)是PHA类材料中综合性能最好的新一代产品，目前仅能由美国Tepha公司通过微生物发酵法少量生产。由生物发酵法P4HB为原料制备的新一代可吸收手术缝合线已经被美国食品药物监督管理局(FDA)批准用于临床治疗。P4HB也可以由化学合成法得到，具有工艺简单、副产物少、合成产物分子量高、分子量及其分布可控等优点，并且其所用原料γ
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丁内酯(γ
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butyrolactone，γ
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BL)是一种常见的工业溶剂，其上游产品丁二酸在美国能源部提出的十二种生物基平台化合物中位列首位，可从糖类等可再生生物质得到。然而，五元环内酯的开环聚合一直是化学合成中的一大挑战，γ
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BL长期以来在教科书和文献中均被认为是不可聚合的单体。这主要是因为γ
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丁内脂及其衍生物的五元环结构具有较小的环张力，在开环聚合过程中的焓变很小，加上较大的聚合熵，导致常规条件下聚合过程中吉布斯自由能往往为正值。近年来，本团队在该领域实现了突破，利用自主研发的二元催化体系实现了高分子量聚(γ
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丁内酯)的合成，如专利技术专利CN 107722250 B、CN 109627429 A，与生物发酵法得到的P4HB有近似的力学性质。
[0003]聚乳酸(PLA)来源于可再生资源天然植物，其制成品废弃后可在自然条件下被微生物分解成水和二氧化碳，不会破坏生态平衡和导致资源枯竭。聚乳酸的生产过程对环境没有污染，符合节能环保要求。因此PLA为公认为是21世纪最有发展前景的新材料。但是PLA纤维质脆，耐水解性差。
[0004]常规P4HB成核密度低、晶体生长慢，纤维成型困难，因此通过共混改性制备P4HB共混纤维是重要的研究方向。其中由于聚乳酸的可生物降解性，因此P4HB/PLA成为很值得研究的共混体系。经研究发现P4HB在高速熔融纺丝的较强拉伸流场作用下P4HB快速变形、结晶成为高取向的纳米微纤结构，有效促进PLA结晶，并改善P4HB/PLA共混纤维的耐热性和柔韧性(手感)。然而P4HB/PLA共混纤维也存在有一定的问题，及P4HB与PLA的相容性较差，因此在纺丝过程中无法提高拉伸比和转速，影响制得纤维的强度和生产工艺。因此本专利通过设计两类增容剂，分别为物理增容剂P4HB
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b
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PLA嵌段共聚物及反应型增容剂DCP、LTI等，分别通过界面作用及反应交联或扩链有效改善了P4HB和PLA两者之间的相容性，提高了纺丝过程的拉伸比，得到强度高，韧性好的共混纤维。
[0005]中国专利CN 1687497 A公开了一种干法制备聚乳酸类共混聚合物纤维的方法，它是将聚乳酸类共混聚合物的切片溶解于三氯甲烷中，搅拌溶解形成浓度为6
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12％的浆液，浆液经过挤出机后进入过滤器和含有喷丝板的纺丝组件，在纺丝通道中纤维凝固成丝，并
在热空气或热硅油中进行拉伸，最后对拉伸后的纤维进行热定型处理。该制备聚乳酸纤维的方法中三氯甲烷不适合用于卫生材料，并且该法由于需要溶解聚乳酸和回收三氯甲烷，生产设备的投资和生产过程中的能耗较高。
[0006]中国专利CN 109183191 A公开了一种柔性P3HB4HB/PLA共混纤维及其制备方法，它是将P3HB4HB和PLA真空干燥后，熔融共混切片造粒，随后将干燥过的共混切片熔融挤出得到初生纤维，挤出时转速为10
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20rpm，室温下静置24小时候进行热牵伸得到P3HB4HB/PLA共混纤维牵伸倍数为1.5
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2.5，速度为6.5
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10m/min。该制备方法没有改善P3HB4HB与PLA的相容性问题，因此在生产过程中牵伸倍数很小，不能很好的表现出两种材料优异的强度性质；且纺丝机转速较慢，影响生产效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维及其制备方法，本专利技术制得的P4HB/PLA共混纤维具有强度高、柔韧性好、高光泽、耐热、易染色等优异性能，且制备方法简单可行。
[0008]本专利技术所述一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：聚(4
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羟基丁酸酯)50
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80份，聚乳酸20
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50份，增容剂0.5
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5份。
[0009]所述聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，所述聚(4
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羟基丁酸酯)为生物质原料γ
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丁内酯(γ
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BL)经开环聚合而成，重均分子量为15万
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25万，熔融指数(190℃/2.16kg)为3
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8，熔点为58
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60℃。
[0010]所述聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，所述增容剂包括反应型增容剂和物理增容剂，其中反应型增容剂包括DCP、BIBP、LTI、MDI、TAIC中的一种或几种，加入反应型增容剂的目的在于通过在P4HB和PLA之间进行扩链或者交联增强两种聚合物之间的相容性；物理增容剂为自制PLA/P4HB两嵌段共聚物，嵌段共聚物中两组分的比例为50：50，重均分子量为1
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1.8万，加入嵌段共聚物的目的在于嵌段共聚物可以提高两种聚合物相界面之间的相互作用，有助于提高纤维的韧性，进而提高纤维的强度。
[0011]本专利技术所述一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维的制备方法，包括：
[0012](1)首先将P4HB、PLA和PLA/P4HB两嵌段共聚物在高速搅拌机中混合均匀，然后通过主加料口加入双螺杆挤出机中进行熔融共混，待达到完全熔融后，将反应增容剂通过侧喂料机强制加入挤出机中，进行反应增容，进而挤出造粒得到共混改性颗粒；
[0013](2)将步骤(1)中制得的粒料真空干燥后，通过熔融纺丝机挤出初生丝，经过冷却、卷绕、牵伸，得到不同规格的聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维。
[0014]上述制备方法的优选方式如下：
[0015]所述步骤(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：聚(4
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羟基丁酸酯)(P4HB)50
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80份，聚乳酸(PLA)20
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50份，增容剂0.5
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5份。2.根据权利要求1所述聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，所述聚(4
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羟基丁酸酯)为生物质原料γ
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丁内酯(γ
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BL)经开环聚合而成，重均分子量为15万
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25万，熔融指数(190℃/2.16kg)为3
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8，熔点为58
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60℃。3.根据权利要求1所述聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维，其特征在于，所述增容剂包括反应型增容剂和物理增容剂，其中反应型增容剂包括DCP、BIBP、LTI、MDI、TAIC中的一种或几种；物理增容剂为自制PLA/P4HB两嵌段共聚物，嵌段共聚物中两组分的比例为50：50，重均分子量为1
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1.8万。4.根据权利要求1所述，一种聚(4
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羟基丁酸酯)/聚乳酸共混纤维的制备方法，包括：(1)首先将P4H...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志波，阚泽，沈勇，徐衍健，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：