本发明专利技术涉及一种高熔点聚乳酸纤维的制备方法，包括：（１）将聚Ｌ－乳酸（ＰＬＬＡ）切片与聚Ｄ－乳酸（ＰＤＬＡ）切片进行真空干燥；（２）将干燥的ＰＬＬＡ切片与ＰＤＬＡ切片按重量比２０∶８０～８０∶２０混合，再加入占ＰＬＡ切片总重量０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％的成核剂进行充分混合均匀；（３）将混合物料进行熔融共混，共混熔体经喷丝板喷出，通过吹风冷却、上油后卷绕成初生纤维；（４）将初生纤维进行３～１２倍的热拉伸；（５）将已拉伸过的纤维导入热定型箱中进行有张力的热定型。本发明专利技术的工艺简单，原料广泛，适合大规模生产，制得的聚乳酸纤维熔点为２０９℃，不仅耐热性好、力学性能优良，而且具有可完全生物降解性，用作服用纤维可以解决常规聚乳酸纤维面料的染色以及熨烫问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚乳酸纤维制备领域，特别涉及。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料经过发酵、化学合成制备的生物 降解高分子，它的最初原料来源于从玉米、小麦等植物中提取的淀粉，克服了传统高分子材 料依赖于石油的缺点；其次，聚乳酸可完全分解成水和二氧化碳，不会带来环境污染，是一 种环境友好材料，因此，聚乳酸越来越受到研究者及企业界人士的关注。由于聚乳酸存在熔点低、热稳定性差的缺点，因此，限制了其在薄膜、纤维及塑料 方面的应用，比如用作包装容器时，不适于用作要求耐热的容器如饭盒、汤碗、杯子等，不能 用作微波炉加热的容器，耐热性差更加限制了 PLA作为工程塑料在家电、电子电器及汽车 零件等的应用，此外熔点偏低也使得聚乳酸纤维及织物不能采用常规染色技术进行染色， 且其面料的熨烫性能差。为了提高聚乳酸的熔点及耐热性能，目前采用的技术主要有以下三种(1)添加成核剂改善PLA的结晶性能、提高PLA的结晶度JP2005220177、JP2005200517 两专利公开了在 PLA/GF 体系中添加 5% 25% 的滑石粉作为结晶成核剂可以大幅度地提高制品的热变形温度以及弹性模量的方法。 CN1760265A公开了一种聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，采用该方法制得的耐热 性能明显提高。但由于助剂加入量大，因此一般只能用来生产塑料，不适合用于纤维制造； 此外，添加无机成核剂在改善材料耐热性的同时往往会降低材料的力学性能。(2)共混技术JP2004250549公开了 PLA分别与耐热温度高的几种工程塑料如PBT、PET、PA6、 PA12及PC等熔融共混、热压成型制备耐热性和各项力学性能都有大幅度提高的PLA合金片 材的方法。此外，CN1217040C也提供了一种具有优良高温力学性能的聚乳酸纤维的制备方 法，该方法是将熔点较高的芳香族聚酯与聚乳酸进行共混纺丝。由于PLA是生物降解材料 中耐热性最高的，通过共混技术提高PLA的耐热性，只能与耐热温度高的非生物降解材料 进行共混，因此，最终得不到全生物降解的材料。(3)立构复合物技术Ikada 等在 Macromolecules 1987，20 :904_906 中首次报道了光学异构体聚 D-乳 酸(PDLA)及聚L-乳酸(PLLA)之间共混可以形成立构复合(sc_PLA)晶体结构，从而改善 聚乳酸的热性能。随后，许多研究工作者对聚乳酸立构复合晶体结构的形成机理、条件与性 能等进行了深入的研究。Yamane 在 NIHON RE0R0JI GAKKAISHI 1999，27 :213_218 中以及 Furuhashi等在Polymer 2006,47 :5965_5972中均报道了通过PDLA与PLLA共混熔融纺丝 首先得到无定形的初生纤维，再经拉伸后获得PDLA晶体、PLLA晶体与sc_PLA晶体共存的 纤维，最后经高温(高于PDLA晶体、PLLA晶体的熔点)热处理后得到主要为sc_PLA晶体 的聚乳酸纤维，从而改善聚乳酸纤维的耐热性能，但热处理后纤维的晶区取向以及力学性能变差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，本专利技术的 工艺简单，原料广泛，适合大规模生产，制得的聚乳酸纤维熔点为209°C，不仅耐热性好、力 学性能优良，而且具有可完全生物降解性，用作服用纤维可以解决常规聚乳酸纤维面料的 染色以及熨烫问题。本专利技术的，包括(1)切片干燥将聚L-乳酸(PLLA)切片与聚D-乳酸(PDLA)切片在干燥时间为 12-48h、干燥温度为60 140°C以及真空度< IOOOPa的条件下进行真空干燥，干燥后切片 的含水率低于IOOppm ；(2)原料混合将上述干燥的PLLA切片与PDLA切片按重量比20 80 80 20 混合，再加入占PLA切片总重量0. 01wt% 5wt%的成核剂进行充分混合均勻；(3)熔融纺丝将上述混合物料送入双螺杆纺丝机在160 245°C下进行熔融共 混，共混熔体经喷丝板喷出，通过吹风冷却、上油后卷绕成初生纤维；(4)热拉伸将上述初生纤维在60 120°C下进行3 12倍的热拉伸；(5)热定型将上述已拉伸过的纤维导入热定型箱中进行有张力的热定型。所述步骤(1)中的PDLA切片的相对分子质量为3 20万、光学纯度大于等于 90%, PLLA切片的相对分子质量为3 20万、光学纯度大于90%。所述步骤⑵中的重量比为30 70 70 30，成核剂占PLA切片总重量为 0. 4wt% 5wt%。所述步骤(2)中的成核剂为有机磷酸酯金属盐与水滑石的组合物，重量比为 1 1，所述的金属选自铝、镁、钙、铁的中的一种。所述有机磷酸酯金属盐为芳基磷酸酯羟基铝盐，其化学式为t-C4H9HOZ。^"-9>_〇一,CH2Η0 ^° \。^^η9t-C4H9.所述步骤(3)中的喷丝板规格为孔径0. 3mm，孔数为48孔。所述步骤(5)中的热定型工艺为将已拉伸的聚乳酸纤维在定型温度为120 180°C，定型张力为0. 1 1. OcN/dtex，定型时间为10 1800秒下进行的紧张热定型。本专利技术所使用的成核剂在促进聚乳酸立构复合物(sc-PLA)晶体形成的同时可以 抑制聚D-乳酸晶体以及聚L-乳酸晶体的生成，从而可以适当降低热处理温度，避免了在热 处理过程中需高温将聚D-乳酸(PDLA)晶体与聚L-乳酸(PLLA)晶体转化为聚乳酸立构复合物(sc-PLA)晶体而引起晶区取向以及力学性能的下降，使聚乳酸纤维保持了较好的力 学性能。经测试，所制备的聚乳酸纤维的熔点为209°C，且断裂强度为3. ScN/dtex、断裂伸 长31. 6%、拉伸模量41. 2cN/dteX，具有较好的力学性能。有益效果 (1)本专利技术采用两种不同构型的聚乳酸进行共混熔融纺丝制备高熔点的聚乳酸纤 维，既克服了现有技术添加大量无机成核剂影响聚乳酸可纺性、降低纤维力学性能的缺点， 又克服了现有技术与高熔点的非生物降解树脂共混得到的材料不能完全生物降解的缺点， 所得纤维具有很好的力学性能及生物降解性；(2)采用本专利技术所制备的聚乳酸纤维的熔点为209°C，且断裂强度为3. ScN/dtex、 断裂伸长31. 6%、拉伸模量41. 2cN/dteX，具有更高的熔点、较好的力学性能、更好的热稳 定性等，因此，用作服用纤维可以解决常规聚乳酸纤维不能高温染色及熨烫的问题；(3)本专利技术工艺简单，原料广泛，适合大规模生产。附图说明图1为聚乳酸纤维的DSC谱图；图2为聚乳酸纤维的DSC谱图；图3为聚乳酸纤维的DSC谱具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1将150g相对分子质量为12万、光学纯度为90%的PDLA切片与350g相对分子 质量为10万、光学纯度为95%的PLLA切片均勻地放入真空烘箱里的料盘中，在真空度为 lOOPa、干燥温度为100°C下干燥24小时，使其含水率在50ppm以下。将干燥后的两种聚乳酸切片与3g成核剂放入小型混本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高熔点聚乳酸纤维的制备方法，包括： （１）切片干燥：将聚Ｌ－乳酸ＰＬＬＡ切片与聚Ｄ－乳酸ＰＤＬＡ切片在干燥时间为１２－４８ｈ、干燥温度为６０～１４０℃以及真空度＜１０００Ｐａ的条件下进行真空干燥，干燥后切片的含水率低于１００ｐｐｍ；（２）原料混合：将上述干燥的ＰＬＬＡ切片与ＰＤＬＡ切片按重量比２０∶８０～８０∶２０混合，再加入占ＰＬＡ切片总重量０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％的成核剂进行充分混合均匀； （３）熔融纺丝：将上述混合物料送入双螺杆纺丝机在１６０～２４５℃下进行熔融共混，共混熔体经喷丝板喷出，通过吹风冷却、上油后卷绕成初生纤维； （４）热拉伸：将上述初生纤维在６０～１２０℃下进行３～１２倍的热拉伸； （５）热定型：将上述已拉伸过的纤维导入热定型箱中进行有张力的热定型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨革生，邵惠丽，胡学超，张慧慧，张伟伟，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。