聚乳酸合金纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乳酸合金纤维及其制备方法，该聚乳酸合金纤维为海岛分散型结构，且海成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸乙二醇酯、易溶出性聚对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，岛成分为生物来源的聚乳酸；其聚乳酸成分含量相对于合金纤维重量为５％～３０％。两种切片经共混或混合后，经熔融纺丝延伸等加工制成。本发明专利技术的聚乳酸合金纤维由于加入了可生物降解的聚乳酸成分，能够减缓人类对地球生态环境的破环，同时可大幅提高聚乳酸纤维的广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型。
技术介绍
近年来，随着人们生活水平及环保意识的逐渐增强，同时由于石油资源的大量消 耗等各种原因而引起的地球变暖、生态环境急剧恶化，致使人类与自然进入了极其紧张的 局面，这已成为全球人类所面临的重要问题。面对这种严峻的现实，人们对天然可生物降解纤维的研究越来越重视，世界各国 竞相研究和开发新的绿色环保纤维，其中于九十年代末刚刚实现工业化开发的聚乳酸纤维 (PLA纤维)最引人注目，聚乳酸(PLA)是一类生物来源、可完全降解、对环境友好的脂肪族 聚酯类高分子材料，具有优良的生物相容性，在生物体内经酶分解，在体外可在微生物、水、 酸、碱等作用下完全分解，最终产物是二氧化碳和水，而且燃烧时不会散发毒气，不会造成 污染。但是，正是由于聚乳酸纤维的天然性，不可避免的存在一些缺点。聚乳酸纤维具有 优越的可降解性，但是同时也具有耐摩擦性差、耐加水性能差等缺点，影响了聚乳酸纤维在 衣料领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的聚乳酸合金纤维，且该合金纤维中含有生物来 源的聚乳酸，其强伸度以及染色性能均符合作为衣料用途纤维的使用要求。本专利技术的技术解决方案是—种聚乳酸合金纤维，该聚乳酸合金纤维为海岛分散型结构，且海成分为聚对苯 二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸 乙二醇酯、易溶出性聚对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，岛成分 为生物来源的聚乳酸；其聚乳酸成分含量相对于合金纤维重量为5% 30%。该聚乳酸合金纤维中的岛成分聚乳酸的重均分子量为10万 25万。该聚乳酸合金纤维中，岛成分聚乳酸的平均分散径为300 lOOOnm。该聚乳酸合金纤维的断裂强度为1. 8cN/dtex 4. OcN/dtex,断裂伸度为15% 45%。本专利技术的聚乳酸合金纤维的制备方法，是将海成分聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对 苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸乙二醇酯、易溶出性聚 对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯和岛成分聚乳酸切片混合熔融 后纺丝，经卷取、延伸或假捻加工制得合金纤维，该合金纤维中聚乳酸成分含量为合金纤维 重量的5% 30%。所说混合熔融后纺丝，可以是先用双螺杆挤出机将原料切片熔融共混后造粒，再 通过熔融纺丝机进行熔融纺丝，也可以是直接采用螺杆挤出型纺丝机将原料切片熔融纺丝。最终聚乳酸合金纤维中聚乳酸成分的含量相对于聚乳酸合金纤维重量为5 30% ；纺 丝温度为220 290°C，卷取速度为800 6000m/min。本专利技术海成分中各种聚酯的熔点不同，优选熔点与聚乳酸(熔点为170度左右) 更接近的海成分聚合物，这样可以与聚乳酸合金化后，在合金纤维的纺丝过程中，能够尽可 能的降低纺丝温度，减少聚乳酸成分的劣化，提高纺丝性能。具体包括以下两种第1种方法的步骤如下(1)将海成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙 二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸乙二醇酯、易溶出性聚对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性 聚对苯二甲酸乙二醇酯以及岛成分聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为30 120ppm ；(2)将干燥后的海成分及岛成分切片、通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出，制得合 金切片，使得岛成分聚乳酸成分占最终聚乳酸合金纤维重量的5 30% ；(3)将合金切片干燥至水分含量为30 120ppm ；(4)将干燥过的合金切片加入熔融纺丝机中进行熔融纺丝，得到聚乳酸合金纤维 的预牵伸丝；(5)对预牵伸丝进行延伸或假捻加工，得到聚乳酸合金纤维。步骤⑵中挤出温度为180 270°C，螺杆转速为200 400rpm ；步骤(4)中纺 丝温度为220 290°C，卷绕速度为800 6000m/min ；步骤(5)中延伸及假捻的延伸倍率 为 1. 1 3. 0。第2种方法的步骤如下(1)将海成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙 二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸乙二醇酯、易溶出性聚对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性 聚对苯二甲酸乙二醇酯以及岛成分聚乳酸切片经真空干燥，至水分含量为30 120ppm ；(2)将干燥后的海成分及岛成分切片先进行混合，将混合后的切片加入螺杆挤出 型纺丝机中熔融纺丝，得到聚乳酸合金纤维的预牵伸丝；(3)对预牵伸丝进行延伸或假捻加工，得到聚乳酸合金纤维。步骤O)中纺丝温度为220 290°C，卷绕速度为800 6000m/min ；步骤(3)中 延伸及假捻的延伸倍率为1. 1 3. 0。以上两种制备方法，其中第一种制备方法由于采用了双螺杆挤出机熔融共混，使 得海成分和岛成分能够更好的混合分散，但是由于增加了共混工艺，生产上成本有不少上升。通过以上制备方法所得到的聚乳酸合金纤维，该聚乳酸合金纤维中岛成分聚乳酸 的平均分散径为300 lOOOnm。同时聚乳酸成分加入到了普通聚酯中，能够提高合金纤维 的收缩性能。本专利技术的聚乳酸合金纤维中加入了 5% 30%的生物来源聚乳酸成分，其加入后 合金纤维的染色性能与不含有的聚乳酸成分的100%聚酯纤维相当，同时该聚乳酸合金纤 维的强伸度与不含有的聚乳酸成分的100%聚酯纤维也大致相当，适合作为衣料纤维的使 用。同时由于采用加入了生物来源的聚乳酸成分，降低了人类对石油系资源的依赖，同时聚 乳酸具有可生物降解性，该合金纤维废弃后，对环境的影响也将有所改善。评价方法(1)合金纤维中岛成分PLA的分散径测定对纺丝制成的丝进行氢氧化钠减量，条件为氢氧化钠的浓度3wt%，减量温度60 度，减量时间10分钟。把减量后的样品放在试样台上制成电镜(SEM)样品，将制成的SEM 样品进行5至7分钟的镀金，最终进行SEM观察，测定聚乳酸成分的分散径。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，具体数据见表1 3。实施例1 将岛成分聚乳酸切片(重均分子量为14万，熔点167°C )和海成分普通聚对苯二 甲酸乙二醇酯(PET)切片(仪征品，熔点255°C )分别经真空干燥，至水分含量为50ppm，将 干燥后的海成分与岛成分切片用双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，挤出温度为265°C，螺 杆转速为350rpm，制得共混粒子。然后对共混粒子进行干燥，使共混粒子水分达到85ppm， 干燥后的共混粒子经熔融纺丝制备，纺丝温度为283°C，卷绕速度为3000m/min，最后进行 延伸，延伸倍率为2. 3，得最终产品中聚乳酸成分为合金纤维重量的5%。聚乳酸合金纤维 的强度为3. 7cN/dteX，伸度为40%。该纤维经减量处理后，进行SEM观察，其中聚乳酸的平 均分散径为562nm。该聚乳酸合金纤维作成的织物进行染色加工，染色坚牢度(耐光、耐摩 擦和耐洗涤)均达到4级以上。实施例2 将岛成分聚乳酸切片(重均分子量为14万，熔点167°C )和海成分聚对苯二甲酸 丁二醇酯(PBT)切片(仪征品，熔点224°C)分别经真空干燥，至水分含量为65ppm，将干燥 后的海成分与岛成分切片用双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，挤出温度为M0°C，螺杆转 速为300rpm，制得共混粒子。然后对共混粒子进行干燥，使共混粒子水分达到80ppm，干燥 后的共混粒子经熔融纺丝制备，纺丝温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚乳酸合金纤维，其特征是：该聚乳酸合金纤维为海岛分散型结构，且海成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、高收缩性聚对苯二甲酸乙二醇酯、易溶出性聚对苯二甲酸乙二醇酯或阳离子改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，岛成分为生物来源的聚乳酸；其聚乳酸成分含量相对于合金纤维重量为５％～３０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施泽顺，季亚娟，藤森稔，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]