促降解且降解周期可控的环保合成纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法，包括聚己内酯100～200重量份、聚乳酸200～300重量份、聚(天冬氨酸

【技术实现步骤摘要】
促降解且降解周期可控的环保合成纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于化工领域，特别是涉及一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]生物降解材料如聚己内酯和聚乳酸等材料由于其可以通过人工合成，成本较低，易于大规模生产，分子量可控，易于材料制备和成型，因此得到了广泛的应用。但是在某些特定环境条件下我们可能迫切希望能调节其降解的速度，如在海洋环境下使用时，由于海洋环境具有弱碱性、低温、高盐、高压、流动和稀营养的特殊性，聚乳酸、聚己内酯等生物降解塑料在海水中不能像在陆地上一样降解，在弱碱性环境下难以降解。流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维会对海洋生物造成缠绕、窒息或消化道阻塞等伤害。因此开发降解周期可控的新型高分子材料具有非常显著的意义。面对日益枯竭的石油资源，符合潮流的生物降解纤维作为高科技产品和环保产品正成为污染难题的一个解决方向。
[0003]本专利技术提出了一种策略，加入基于天然天冬氨酸、谷氨酸及其衍生物制备的吗啉二酮类单体、通过调整吗啉二酮单体在共聚物中的含量或者所制备共聚物占据的共混比例以促进聚乳酸、聚己内酯材料的降解速率，从而满足在特定环境应用如海洋中的降解周期，具备一定的力学性能且对海洋生态环境友好等要求。本专利技术中的合成纤维具有可调控降解速率的能力，纤维在特定时间范围内的使用寿命可控，从而可以避免在海洋环境中长期存在而对海洋生态环境造成潜在的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维，包括聚己内酯100～200重量份、聚乳酸200～300重量份、聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)25～75重量份。
[0007]进一步的改进，所述聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)的制备方法如下：将单体与引发剂混合得到混合物，所述单体与引发剂的摩尔比为1000：1；单体包括甲氧基苯酚酯单体1～20重量份、ε
‑
己内酯单体20～50重量份；然后通入氮气，于120～140℃反应18～24h，所得聚合物取溶于乙酸乙酯中，加入Pd/C催化剂0.5重量份，然后加入甲醇，在氢气条件下反应16h以脱保护，反应结束后，过滤催化剂，将得到的溶液旋蒸，然后使用无水甲醇洗涤三次，将沉淀干燥，最终即得到的聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)；所述甲氧基苯酚酯单体为[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]乙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体和3
‑
[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]丙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体中的一种或任意混合。
[0008]进一步的改进，所述[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]乙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体的结构式为：
[0009][0010]所述3
‑
[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]丙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体的结构式为：
[0011][0012]聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)的结构式为：
[0013][0014]n的取值范围为5
‑
30；
[0015][0016]进一步的改进，所述引发剂为锡类催化剂。
[0017]进一步的改进，所述锡类催化剂为锡、甲基三氯化锡、二氯化锡、二甲基二氯化锡、苯基三氯化锡、三乙基溴化锡、四氯化锡、二苯基二氯化锡、三甲基氯化锡、辛酸亚锡、二丁基二氯化锡、四苯基锡、三正丁基叠氮化锡、六正丁基锡、双(二丁基氯锡(IV))氧化物、三丁基碘化锡、六甲基二锡、六苯基二锡、三丁基氢化锡、三丁基乙烯基锡、三甲基溴化锡、四乙基锡、(二甲基胺)三甲基锡(IV)、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种。
[0018]一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0019]步骤一、将聚己内酯100～200重量份、聚乳酸200～300重量份、聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)25～75重量份在密炼机中共混，共混时间5～10min，温度为100℃～150℃，共混物熔体挤出经过水下切粒得颗粒料，其中，挤出压力为7.0MPa，切粒室水温为55℃；
[0020]步骤二、将颗粒料投入挤出机中熔融，并由螺杆推向机头，熔融的物料经机头的喷丝板喷出成丝，经冷却水槽冷却至25℃再经热牵伸、定型热处理、卷取，形成单丝再以单丝为基本单元编捻，即得促降解且降解周期可控的环保合成纤维。
[0021]进一步的改进，所述挤出机中挤出温度设置如下：
[0022]第一段，140～150℃；第二段，150～160℃；第三段，160～170℃；末段，170～175℃。
[0023]进一步的改进，所述热牵伸的方法如下：
[0024]第一牵伸辊压力为0.60～0.95bar、第二牵伸辊压力为2.55～3.50bar，然后在75～100℃下进行烘干，然后使用卷绕辊进行卷绕，第一卷绕辊转速为2000～2500m/min，第二卷绕辊转速为2500～3000m/min，第三卷绕辊转速为3000～3500m/min。。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1.本专利技术的降解合成纤维，原料可通过非石油化工路线合成，且都属于完全生物降解材料，符合可持续发展的要求。
[0027]2.本专利技术的降解合成纤维，使用了环状单体进行开环聚合，聚合过程中不会有小分子生成，副反应比缩聚反应小。
[0028]3.本专利技术的降解材料，降解后可以降解为天然氨基酸、α
‑
羟基酸(如乳酸和羟基乙酸)和己内酯等小分子，对海洋生态环境影响更小。
[0029]4.本专利技术的降解合成纤维通过改变合成聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)所用单体的比例以及聚合物共混比例，使海水降解材料具有了可调节的使用周期和降解周期。
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促降解且降解周期可控的环保合成纤维，其特征在于：包括聚己内酯100～200重量份、聚乳酸200～300重量份、聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)25～75重量份。2.如权利要求1所述的促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法，其特征在于，所述聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)的制备方法如下：将单体与引发剂混合得到混合物，所述单体与引发剂的摩尔比为1000：1；单体包括甲氧基苯酚酯单体1～20重量份、ε
‑
己内酯单体20～50重量份；然后通入氮气，于120～140℃反应18～24h，所得聚合物取溶于乙酸乙酯中，加入Pd/C催化剂0.5重量份，然后加入甲醇，在氢气条件下反应16h以脱保护，反应结束后，过滤催化剂，将得到的溶液旋蒸，然后使用无水甲醇洗涤三次，将沉淀干燥，最终即得到的聚(天冬氨酸
‑
谷氨酸
‑
乳酸
‑
己内酯)；所述甲氧基苯酚酯单体为[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]乙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体和3
‑
[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]丙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体中的一种或任意混合。3.如权利要求2所述的促降解且降解周期可控的环保合成纤维的制备方法，其特征在于，所述[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3‑
基]乙酸
‑4‑
甲氧基苯酚酯单体的结构式为：所述3
‑
[(3S,6S)
‑6‑
甲基
‑
吗啉
‑
2,5
‑
二酮
‑3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，高伟，万凌燕，王湘杰，彭友智，李镓豪，陶志豪，李佳君，彭涛，
申请(专利权)人：湖南聚仁化工新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：