一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，包括以下步骤：S1、预混：以聚乳酸切片、聚丁二酸丁二醇酯切片为原料，在一定条件下进行预混，制得聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片；S2、熔融共混：将制得的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和衣架型模头挤出成细流状熔体；S3、热熔成型：将熔体经过高温高速气流拉伸及剪切，获得纤维，再经自粘合成网由接收装置收集，得到不同形态结构聚乳酸熔喷非织造材料。本发明专利技术制备方法仅需一次共混，且不需附加装置即可实现聚乳酸熔喷非织造材料强韧性的改善。另本发明专利技术以聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯为原料，可实现全可降解，符合可持续发展的要求。符合可持续发展的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法


[0001]本专利技术属于非织造布
，特别涉及一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法。

技术介绍

[0002]熔喷非织造工艺是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而成为非织造布。由该工艺制备的熔喷非织造材料具有比表面积大，孔隙率高，结构蓬松等特点，在过滤，保暖，医疗卫生等领域得到广泛应用。然而目前熔喷非织造材料大多以聚丙烯原材料为主，其属于不可再生资源且废弃物不易降解，为资源和环境带来负担。随着人们生态意识和环保意识的不断增强，可降解熔喷非织造材料成为研究热点。
[0003]聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，被公认为最有潜力替代聚丙烯的可降解材料，但由于聚乳酸高的玻璃化转变温度和缓慢的结晶速率，聚乳酸熔喷非织造材料存在脆性大和力学性能差的不足，因此难以规模化生产应用。由此研究人员对聚乳酸材料进行了各种改性，已有相关报道如下，以期获得性能优良的聚乳酸熔喷非织造布。
[0004]中国专利（公开号为CN105088542B）公开了一种高伸长率改性聚乳酸SMS复合非织造材料及制备方法，并具体公开了以下技术方案：以质量计的5~30份聚酰胺弹性体和70~95份聚乳酸为原材料，经熔喷得到聚乳酸共混熔喷非织造材料。所得熔喷非织造材料的纵向强力为40
‑
150N/5cm，纵向断裂伸长率为60
‑
130%。该方法所制造的材料具有优异的强韧性，但是忽略了聚酰胺的不可降解特性。
[0005]中国专利（公开号为CN113293517B）公开了一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用，并具体公开了以下技术方案：以质量计的10~20份聚乙二醇，10~20份纳米纤维素，20~40份生物基弹性体和60~70份聚乳酸为原材料，经熔喷得到聚乳酸共混熔喷非织造材料。所得熔喷非织造材料的纵向强力为50
‑
80N/5cm，纵向断裂伸长率为56
‑
75%。该方法所制造材料强韧性高，但是，该方法工艺复杂，耗时，成本高，需经过三次共混并附加多级热牵伸装置。
[0006]上述现有改性聚乳酸熔喷非织造布主要聚焦在同时添加增强和增韧材料，以及改善相界面，虽然能达到增强增韧的效果，但工序复杂，耗时长，成本高，且常忽略添加材料的可降解性，造成溶剂挥发问题。因此，如何通过简单的工艺制造出一种全可降解、高强高韧的聚乳酸熔喷非织造材料已经成为行业急需解决的问题。
[0007]共混物中的分散相形态对力学性能有很大影响。二元共混物的分散相形态主要分为单相连续结构，两相交错结构和两相连续结构。其中，单相连续结构中的原位微纤结构与两相连续结构已成为聚合物共混研究的热门领域。原位微纤结构是指分散相以微纤的形式存在于基体的结构，微纤较高的取向有利于力学强度的增加；两相连续结构是指聚合物体系相互贯穿的网络结构，有利于应力的传导。但目前还没有通过控制分散相的形态结构实现聚乳酸熔喷非织造材料强韧化改性的相关研究报道。
[0008]聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种可完全生物降解的高分子材料，具有良好的生物相容性，同时具有良好的韧性。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种制备工艺简单、无毒无害、全可降解、高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法，包括以下步骤：S1、预混：以聚乳酸切片、聚丁二酸丁二醇酯切片为原料，在一定条件下进行预混，制得聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片；S2、熔融共混：将制得的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和衣架型模头挤出成细流状熔体；S3、热熔成型：将制得的细流状熔体经过高温高速气流拉伸及剪切，获得纤维，再经自粘合成网由接收装置收集，得到聚乳酸熔喷非织造材料。
[0011]优选地，步骤S1中，所述聚乳酸切片和聚丁二酸丁二醇酯切片预混前需要干燥处理。
[0012]优选地，所述干燥处理的条件为真空干燥，所述真空干燥的温度为40
‑
100
º
C，真空干燥的时间为12
‑
72h。
[0013]优选地，步骤S1中，所述预混的温度为室温，预混的时间为10
‑
40min。
[0014]优选地，步骤S2中，所述螺杆挤出机分为四个温区，所述四个温区的温度分别为：170
‑
200
º
C、180
‑
210
º
C、190
‑
230
º
C、220
‑
250
º
C。
[0015]优选地，步骤S2中，所述衣架型模头的温度为230
‑
260
º
C。
[0016]优选地，步骤S2中，所述双螺杆挤出机和衣架型模头的组合装置的熔融挤出量为20
‑
90g/min；优选地，步骤S3中，所述高速高温气流的温度为240
‑
290
º
C；所述高速高温气流的速度为100
‑
300m/s；所述接收装置的接收距离为5
‑
40cm。
[0017]优选地，以质量份数计，所述聚乳酸切片与聚丁二酸丁二醇酯切片的质量份比为20
‑
95：5
‑
80。
[0018]本专利技术的目的之二还在于提供上述制备方法制得的高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料，所述高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料为原位微纤结构、两相连续结构或者海岛结构中的任意一种。
[0019]优选地，所述高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料的平均直径为3
‑
15μm。
[0020]本专利技术的目的之三还在于提供上述高强高韧聚乳酸熔喷非织造材料在过滤及防护领域中的应用。
[0021]本专利技术具备如下有益效果：（1）本专利技术旨在利用熔喷工艺不同阶段的受力特点和（熔喷工艺）高冷却速率构建不同的分散相形态结构，以增强增韧聚乳酸熔喷非织造材料。通过以聚乳酸切片、聚丁二酸丁二醇酯切片为原料，依次经预混、熔融挤出、高速高温气流拉伸及剪切以及自粘结成网工序，同时控制基体材料和增强材料的配比以及高速高温气流的温度和速率制得了高强高韧
聚乳酸熔喷非织造材料。具体地，首先利用螺杆内部的剪切力使PBS以球形液滴的形式分散在PLA中，然后通过特定条件下的模头挤出和热气流作用，使PBS球形液滴在PLA基体中演变为不同形态的特定结构（如原位微纤结构、两相连续结构和海岛结构）。本专利技术制备方法仅需一次共混，且不需附加装置即可实现聚乳酸熔喷非织造材料强韧性的改善。
[0022]（2）本专利技术制备方法不存在溶剂挥发问题，即制备过程中不存在污染问题；另本专利技术选用聚乳酸和聚丁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预混：以聚乳酸切片、聚丁二酸丁二醇酯切片为原料，在一定条件下进行预混，制得聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片；S2、熔融共混：将制得的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯预混切片注入双螺杆挤出机内熔融，经计量泵和衣架型模头挤出成细流状熔体；S3、热熔成型：将制得的细流状熔体经过高温高速气流拉伸及剪切，获得纤维，再经自粘合成网由接收装置收集，得到聚乳酸熔喷非织造材料。2.根据权利要求1所述的一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述聚乳酸切片和聚丁二酸丁二醇酯切片在预混前需要干燥处理。3.根据权利要求2所述的一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的条件为真空干燥，所述真空干燥的温度为40
‑
100℃，真空干燥的时间为12
‑
72h。4.根据权利要求1所述的一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述预混的温度为室温，预混的时间为10
‑
40min。5.根据权利要求1所述的一种高强高韧可降解熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述螺杆挤出机分为四个温区，所述四个温区的温度分别为：170
‑
200℃、180
‑
210℃、190
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【专利技术属性】
技术研发人员：王新厚，孟琳，孙晓霞，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：