一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法，制法：PBAT母粒经熔喷工艺制备得到PBAT熔喷非织造布；熔喷工艺中，牵伸气流温度为25～65℃，喷丝板与接收成网系统之间的距离为40～70cm；PBAT母粒的熔点为120℃以上，热分解温度为200℃以上；制得的PBAT熔喷非织造布的断裂伸长率为160～180％。本发明专利技术一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，通过调控熔喷气流场参数以提升PBAT的结晶性能；本发明专利技术制得的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布，具有更好的韧性，由于具有优异的韧性，其具有松紧适度、伸缩良好、手感柔软、透气性好、无紧压感等优点。无紧压感等优点。无紧压感等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法


[0001]本专利技术属于熔喷非织造布
，涉及一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法。

技术介绍

[0002]面对日益严重的塑料污染，尤其是一次性塑料垃圾的剧增，已影响到生态环境和人身健康。因此，可降解材料已成为战略新兴产业发展的热点，可降解塑料逐步替换传统的不可降解塑料，可降解塑料的需求不断提升。目前熔喷可降解原料有PLA、TPU、PCL等，由于它们材料性能优良，广泛应用在日用品领域、纺织领域、医疗卫生等领域。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种可降解的热塑性塑料，是传统不可降解塑料的生态友好替代品。它可基于拉伸聚合物熔体流动主导的工艺，成膜性能良好，PBAT通常作为辅料与PLA或其他降解材料共混改性，可制成购物袋、快递包装袋、农膜、餐盒餐具、刀叉、吸管等生物可降解制品。
[0003]随着研究的深入，PBAT制品的综合性能将不断得到提高，而其制品的价格将大大降低，并逐渐取代传统塑料，实现可持续发展。相对于其他可降解的塑料，PBAT可以无需温度控制的土壤降解，也可以在水中降解。其他可降解的塑料无法做到，如可降解塑料PLA，PLA只能在堆肥条件下可生物降解分解成二氧化碳和水。因此，开发PBAT广阔的应用前景和潜在的发展潜力是一项巨大的挑战。
[0004]熔喷法是借助高速热气流(气温温度200℃以上)使刚挤出的高聚物熔体迅速高倍拉伸固化成形的纺丝方法。但PBAT耐热性差，难以在熔喷系统的高速热气流中，固化成形。
[0005]为了解决上述问题，CN105586712A和CN113861644A将PBAT通过共混改性，添加混合耐热性高、结晶率高的聚合物，如：聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)、聚已内酯(PCL)等，以增加PBAT的结晶度，从而提高PBAT的刚性、耐热性和流动性，实现熔喷法制备获得聚合物共混体系改性的PBAT基熔喷非织造布；此外，CN113106625A、CN114134598A和CN114621566A通过添加成核剂、解聚剂、促进剂、表面活性剂和润滑剂等添加剂，以增加PBAT的结晶度，从而提高PBAT的结晶聚合的热分解温度和结晶温度，实现熔喷法制备获得添加剂结晶改性的PBAT基熔喷非织造布。
[0006]但上述方法中，对PBAT实行共混改性，其与PBAT混合的聚合物占比高，至少占物料总量的1/3，不是纯的PBAT熔喷非织造布；而通过添加成核剂、解聚剂、促进剂、表面活性剂和润滑剂等添加剂对PBAT材料进行改性，其中成核剂、解聚剂、促进剂、表面活性剂和润滑剂含有无机类与有机类化合物，也不是纯的PBAT熔喷非织造布。
[0007]相对于聚合物共混体系改性和添加剂结晶改性的PBAT熔喷非织造布，纯的PBAT熔喷非织造布具有更好的韧性，可以应用更广泛的领域。此外，随着人们环保意识的提高，对材料的生物降解性能有更高的需求，而改性后的PBAT，多数为不可降解或降解较慢的材料，其降解性能比纯的PBAT的降解性能要差，降解时间变慢，这将危害到环境问题。
[0008]因此，研究一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法，实现纯PBAT的非织
造布的制备，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种PBAT熔喷非织造布及其熔喷气流场制备方法；
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：
[0011]一种熔喷气流场制备PBAT(聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯)熔喷非织造布的方法，PBAT母粒经熔喷工艺制备得到PBAT熔喷非织造布；
[0012]熔喷工艺中，牵伸气流温度为25～65℃，喷丝板与接收成网系统之间的距离(接收距离)为40～70cm；
[0013]PBAT母粒的熔点为120℃以上，热分解温度为200℃以上。
[0014]以线性结构连接的链状聚合物PBAT熔体属于假塑性非牛顿流体。因此，在被引入模头喷嘴之前，其分子链在液相(熔体)中相互缠结。随着聚合物熔体分布系统温度的升高至185℃，PBAT分子间作用力相对减小，分子链运动加剧，其原子或离子的热运动剧烈增强，原子或离子的距离变大，结构疏松，物质的热容和热膨胀也随之增大。此外，在PBAT熔体注入过程中，随着牵伸气流压力增加，牵伸气流压力(湍流空气流场)之间的剪切应力的影响，使得PBAT熔体的流速增加，PBAT熔体的剪切粘度或表观粘度降低。这时，发热和热效应的PBAT熔体以垂直于模头喷嘴轴线的部分速度进行不规则运动，形成不稳定的非等温熔体流体。在牵伸气流压力的各个区域中速度和温度的相互作用下，通过两股汇聚的高速冷空气流(温度为65℃以下)在不稳定的熔体流体表面上产生摩擦阻力，并通过增加接收距离(比传统增加至少15cm的接收距离，本专利技术至少为40cm)，和高速牵伸气流的作用下，将PBAT熔体拉伸至更细的直径。在该过程中，可以进行大量的PBAT聚合物链拉伸和排列。进一步远离模头喷嘴面，空气射流(温度为65℃以下)夹带环境空气，冷却熔融流体，使其通过结晶固化，最终形成纤维。若气流温度过高(大于65℃)，PBAT的分子的热运动过于剧烈，晶核不易形成，并且气流温度过高，熔体的粘度减小，链段的扩散运动剧烈，抑制晶粒的生长。
[0015]作为优选的技术方案：
[0016]如上所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，PBAT母粒在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为17～23g/10min。
[0017]如上所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，熔喷工艺中，熔融温度为180℃，聚合物熔体分配系统温度为185℃，模头温度为190℃。
[0018]如上所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，喷丝孔两侧的牵伸气流压力为0.06～0.3MPa。
[0019]如上所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，接收成网系统铺网频率为1～5Hz，卷绕频率为2～6Hz。
[0020]如上所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，计量泵频率为5～30Hz。
[0021]本专利技术还提供如上任一项所述的方法制得的PBAT熔喷非织造布，PBAT熔喷非织造布的断裂伸长率为160～180％，具有优异的韧性；
[0022]按照GB/T 41010
‑
2021标准测试土壤降解和海洋环境降解情况，PBAT熔喷非织造
布在土壤填埋条件下5个月埋土情况下能够完全降解，将PBAT熔喷非织造布浸渍于海水中，30～60天完全降解；本专利技术这种改进的工艺使得PBAT熔喷非织造布在降解性能有显著提升。现有技术中使用的耐热性高、结晶率高的聚合物以及成核剂、解聚剂、促进剂、表面活性剂和润滑剂等添加剂，它们多数为不可降解或降解较慢的材料，它们与纯的PBAT共混改性制备的混合型PBAT无纺布，其降解性能比纯的PBAT无纺布的降解性能要差，降解时间变慢。这将危害到环境。
[0023]专利技术原理：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，其特征在于：PBAT母粒经熔喷工艺制备得到PBAT熔喷非织造布；熔喷工艺中，牵伸气流温度为25～65℃，喷丝板与接收成网系统之间的距离为40～70cm；PBAT母粒的熔点为120℃以上，热分解温度为200℃以上。2.根据权利要求1所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，其特征在于，PBAT母粒在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为17～23g/10min。3.根据权利要求1所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，其特征在于，熔喷工艺中，熔融温度为180℃，聚合物熔体分配系统温度为185℃，模头温度为190℃。4.根据权利要求1所述的一种熔喷气流场制备PBAT熔喷非织造布的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王先锋，黄琪帏，丁彬，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：