一种低成本可生物降解复合纤维及制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种低成本可生物降解复合纤维及制备方法和用途。复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为聚对苯二甲酸

【技术实现步骤摘要】
一种低成本可生物降解复合纤维及制备方法和用途


[0001]本专利技术属于复合纤维
，具体地说，涉及一种低成本可生物降解复合纤维及制备方法和用途。

技术介绍

[0002]聚乳酸(PLA)，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料。聚乳酸生产过程无污染，而且产品可以生物降解，从而实现其在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。聚乳酸已经实现规模化生产，用途十分广泛，可用于制备纤维、非织造物、包装材料、塑料制品等。聚乳酸纤维在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。目前，聚乳酸纤维主要用于服装(内衣、外衣)等领域。
[0003]然而，聚乳酸纤维的成本高，这往往限制了其在其他场合的应用，尤其是一次性使用场合的应用，如一次性窗帘、一次性医用大褂、手术服、一次性比赛服等等。因此如何既能够实现降解，还能够降低成本是拓宽聚乳酸纤维应用场合需要解决的问题。另外，聚乳酸纤维制备的衣物的手感性差一些，而在一次性使用场合需要使其更加柔软一些。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低成本可生物降解复合纤维及制备方法和用途。本专利技术的复合纤维具有良好的可纺性和生物可降解性，且成本低，适用于制备一次性产品，另外还提高了纤维的柔软性，手感更好。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0007]本专利技术的第一目的是提供一种低成本可生物降解复合纤维，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯，所述皮层的材料为聚乳酸。
[0008]聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯(PBST)具有优异的可生物降解性，可以满足绿色环保的需要；且目前市场价格比聚乳酸低许多，还比较柔软。
[0009]本专利技术的复合纤维为皮芯型结构，以聚苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯(PBST)聚合物处于复合纤维的芯层，聚乳酸作为复合纤维的皮层。聚乳酸作为皮层，使复合纤维能够外在表现聚乳酸纤维的丝滑抗皱、亲肤抗敏等特性；柔软的PBST作为芯层，增加了复合纤维整体的柔软性，使复合纤维的手感更好。
[0010]与成本价格较贵的聚乳酸纤维相比，聚苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯(PBST)价格较低，且也具有生物降解性。聚乳酸作为皮层在外，PBST作为芯层在内，本专利技术的复合纤维不但可以保留聚乳酸纤维的性能，还大大降低生产成本。如此，一方面，复合纤维的生产成本降低，另一方面，复合纤维仍然具有良好的生物降解性，因此，本专利技术的复合纤维实现了应用场景的拓宽，可以应用于一次性产品场合，例如一次性窗帘，一次性比赛用服装，一次
穿着后，可直接丢弃，在大自然环境中可生物降解，不会对环境造成污染的影响。
[0011]所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；
[0012]优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(40～60)∶(40～60)；
[0013]优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；
[0014]优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。
[0015]本专利技术中，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值在(30～60)∶(40～70)范围内时，成纤性好，能够使复合纤维的强度等性能达到与聚乳酸纤维相当的程度，另外还可以提高复合纤维的柔软性。
[0016]与纯的聚乳酸纤维相比，本专利技术的复合纤维的成本大大降低。聚乳酸的市场价格为43000元/吨,PBST的市场价格为17000元/吨，复合纤维中芯层中的聚乳酸纤维被部分PBST所替代，可以有效地降低复合纤维的成本。
[0017]所述复合纤维的拉伸强度为4.0CN/dtex～5.5CN/dtex，断裂伸长率为28％～40％，初始模量为40
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45cN.dtex
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1。。
[0018]本专利技术的复合纤维的拉伸强度可达到与聚乳酸纤维相当的水平，同时断裂伸长率更高，初始模量低于纯聚乳酸纤维的初始模量，纤维的柔软性更好，手感更佳，提高穿着的舒适性。
[0019]本专利技术的第二目的是提供一种上所述的低成本可生物降解复合纤维的制备方法，包括：
[0020]分别制备聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片和聚乳酸切片；
[0021]将聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片和聚乳酸切片进行熔融挤出复合纺丝，使聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯形成芯层，聚乳酸形成皮层，得到低成本可生物降解复合纤维。
[0022]进一步的方案，制备聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片的方法包括：
[0023](1)将丁二酸、丁二醇和催化剂混合，在160
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180℃进行酯化反应，酯化率达到99.2
‑
99.9％，酯化反应结束，冷却，作为中间体1；
[0024]优选的，所述丁二酸与丁二醇的摩尔比为1：1.22
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1.28；
[0025](2)将对苯二甲酸、丁二醇和催化剂混合，在220
‑
240℃进行酯化反应，酯化率达到99.1
‑
99.8％，酯化反应结束，冷却，作为中间体2；
[0026]优选的，所述对苯二甲酸与丁二醇的摩尔比为1：1.30～1：35，更优选，摩尔比为1:1.30～1：1.32；
[0027](3)将中间体2和中间体1按照摩尔比为1：1.4
‑
1.5混合，加入催化剂和消光剂，升温至200℃，搅拌，进行预缩聚反应；
[0028](4)然后抽真空，升温至250
‑
265℃，进行终缩聚反应，特性粘数达到0.78～0.80dL/g时，出料，切粒，真空干燥，得到聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片。
[0029]步骤(3)中，催化剂的加入量为中间体1质量的0.02
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0.04％；消光剂的加入量为中间体1和中间体2总质量的0.15
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0.25％；
[0030]优选的，步骤(3)中，搅拌速度为80
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100rpm，搅拌时间为20
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30分钟，进行预缩聚反应时间为30
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40分钟；
[0031]优选的，步骤(4)中，抽真空后真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本可生物降解复合纤维，其特征在于，复合纤维包括芯层和包覆在芯层外的皮层，所述芯层的材料为聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯，所述皮层的材料为聚乳酸。2.根据权利要求1所述的低成本可生物降解复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的横截面中，所述芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(30～60)∶(40～70)；优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(40～60)∶(40～60)；优选的，芯层的横截面积与所述皮层的横截面积的比值为(50～60)∶(40～50)；优选的，所述芯层与所述皮层为同心型结构；更优选同心圆型实心结构。3.根据权利要求1所述的低成本可生物降解复合纤维，其特征在于，所述复合纤维的拉伸强度为4.0CN/dtex～5.5CN/dtex，断裂伸长率为28％～40％，初始模量为40
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45cN.dtex
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1。4.一种如权利要求1
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3任意一项所述的低成本可生物降解复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：分别制备聚对苯二甲酸
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丁二酸丁二醇酯切片和聚乳酸切片；将聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片和聚乳酸切片进行熔融挤出复合纺丝，使聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯形成芯层，聚乳酸形成皮层，得到低成本可生物降解复合纤维。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备聚对苯二甲酸
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共
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丁二酸丁二醇酯切片的方法包括：(1)将丁二酸、丁二醇和催化剂混合，在160
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180℃进行酯化反应，酯化率达到99.2
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99.9％，酯化反应结束，冷却，作为中间体1；优选的，所述丁二酸与丁二醇的摩尔比为1：1.22
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1.28(2)将对苯二甲酸、丁二醇和催化剂混合，在220
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240℃进行酯化反应，酯化率达到99.1
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99.8％，酯化反应结束，冷却，作为中间体2；优选的，所述对苯二甲酸与丁二醇的摩尔比为1：1.30～1：35，更优选，摩尔比为1:1.30～1：1.32；(3)将中间体2和中间体1按照摩尔比为1：1.4
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1.5混合，加入催化剂和消光剂，升温至200℃，搅拌，进行预缩聚反应；(4)然后抽真空，升温至250
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265℃，进行终缩聚反应，特性粘数达到0.78～0.80dL/g时，出料，切粒，真空干燥，得到聚对苯二甲酸
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丁二酸丁二醇酯切片。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，催化剂的加入量为中间体1质量的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯林，金剑，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：