專利名稱：一種基于生物質(zhì)聚酯的彈性纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及弾性纖維的制備方法，具體涉及ー種基于生物質(zhì)聚酯的弾性纖維的制備方法，屬于高技術(shù)或差別化纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚羥基脂肪酸酷(PHA)是ー種生物質(zhì)聚酷，是許多原核微生物在不平衡生長(zhǎng)條件下(如碳源過量，而氮、磷、鎂或氧等其他營(yíng)養(yǎng)條件不足等)合成的ー種細(xì)胞內(nèi)聚酷。它的發(fā)展始于20世紀(jì)30年代，到目前為止共有90多種產(chǎn)品，主要分為以下四代3-羥基丁酸酷的均聚物(PHB)，3-羥基丁酸酯3-羥基戊酸酯的無(wú)規(guī)共聚物(PHBV)，聚3-羥基丁酸酯 3-羥基己酸酯[P (HB-co-HHx)]，聚3-羥基丁酸酯4-羥基丁酸酯[P (3HB-co-4HB)]。由于 PHA具有良好的生物相容性和完全可降解性，因此其不僅可用于制造環(huán)保的薄膜、塑料容器、塑料涂層和ー些化工產(chǎn)品，如PHA增塑劑、樹狀和嵌段高分子材料、熱溶膠、壓敏膠、水溶膠等，還可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上，作為組織支架結(jié)構(gòu)、手術(shù)縫合線等。P(3HB-co-4HB)具有比前幾代PHAs更加出色的物化性能和應(yīng)用范圍，由于4HB含量的可控性和P4HB本身優(yōu)異的物性，使P (3HB-co-4HB)具有更好的加工性能和熱穩(wěn)定性，較低的熔融溫度和結(jié)晶度，此外 P(3HB-co-4HB)具有與其他可降解材料更好的相容性等。盡管如此，P(3HB-CO_4HB)也還存在加工窗ロ較窄、后結(jié)晶現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，這在很大程度上限制了其深層次的發(fā)展與應(yīng)用， 在纖維領(lǐng)域的應(yīng)用更遇到加工技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于生物質(zhì)聚酯的弾性纖維的制備方法，包括如下步驟(1)將生物質(zhì)聚酯和彈性聚合物分別在真空條件下干燥后，混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融后，從噴絲孔中定量擠出，經(jīng)風(fēng)冷后卷繞制得初生纖維；所述生物質(zhì)聚酯為聚(3-羥基丁酸酷-co-4-羥基丁酸酷)[以下簡(jiǎn)稱 P (3HB-co-4HB)]；所述彈性聚合物為聚乙烯-醋酸乙烯酯(以下簡(jiǎn)稱EVA)；(2)將步驟(1)所制得的初生纖維經(jīng)上油后，于室溫下平衡Mh ；然后在熱空氣中進(jìn)行拉伸處理，拉伸后的纖維在室溫下平衡，并適當(dāng)回縮后得到基于生物質(zhì)聚酯的彈性纖維。本發(fā)明中，步驟(1)中EVA與P(3HB-co-4HB)按重量比1. 5 100 10 100混
ロ O優(yōu)選的方案中，所述P(3HB-co-4HB)中，3HB與4HB的摩爾比為85 15，所述 P(3HB-co-4HB)的數(shù)均分子量為70萬(wàn)。優(yōu)選的方案中，所述EVA的熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min，乙酸酯基(VAC)含量為
314-19wt. %。進(jìn)ー步優(yōu)選的方案中，步驟(1)中熔融溫度為125-165°c;紡絲溫度為125_165°C。進(jìn)ー步優(yōu)選的方案中，步驟(1)的干燥體系絕對(duì)壓カ為60_200Pa，干燥時(shí)間為 8-30h，干燥溫度為70-95°C。進(jìn)ー步優(yōu)選的方案中，步驟(1)的卷繞速度為擠出速度的2 8倍。進(jìn)ー步優(yōu)選的方案中，步驟( 所述拉伸處理為纖維在70°C -90°C下進(jìn)行干熱拉伸，總拉伸倍數(shù)為10-15倍。與其它彈性纖維及制備方法相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明彈性纖維是一種基于生物質(zhì)聚酯的弾性纖維，其基質(zhì)P(3HB-co-4HB) 具有良好的生物相容性和可生物降解性，是ー種緑色可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保纖維。(2)本發(fā)明彈性纖維制備方法采用采用的是熔融紡絲技木，不使用有機(jī)溶劑，不會(huì)造成環(huán)境污染。(3)本發(fā)明彈性纖維通過EVA的加入拓寬了 P(3HB-co-4HB)的加工窗ロ溫度，改善了其成纖性能。(4)本發(fā)明彈性纖維的斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功、弾性回復(fù)率等性能指標(biāo)明顯優(yōu)于單組份的 P(3HB-co-4HB)纖維。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。 本發(fā)明實(shí)施例中所使用的材料，如無(wú)特殊說(shuō)明均可由商業(yè)途徑獲得。纖維力學(xué)性能和回弾性測(cè)試都是在電子單纖強(qiáng)カ儀(菜州電子儀器有限公司)上進(jìn)行的，測(cè)試條件均為溫度為20°C，濕度為65%，拉伸速度為20mm/min，夾頭隔距為IOmm 每組試樣重復(fù)做30次取平均值。對(duì)比例將P(3HB-co_4HB)在90°C下真空下干燥30h，系統(tǒng)余壓為60-2001 。將干燥后的切片在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入螺桿擠出機(jī)，在130°C熔融紡絲擠出，在空氣中冷卻，經(jīng)大于擠出速度 3倍的卷繞速度卷繞成型，得到初生纖維，將初生纖維在室溫下平衡24h后，于80°C的熱空氣中進(jìn)行拉伸，拉伸倍數(shù)為10倍，得到P(3HB-CO-4HB)纖維，斷裂強(qiáng)度為2. 23cN/dteX，斷裂伸長(zhǎng)率為178.四％，當(dāng)伸長(zhǎng)率分別為50%、100%和150%時(shí)，纖維的回彈率分別為83. 42、 74. 48% 和 67. 53%。實(shí)施例1將熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min、VAC含量為14wt. %的EVA與P (3HB-co_4HB)分別在70°C和95°C下真空下干燥他和30h，干燥系統(tǒng)余壓為60-2001^。將干燥后的切片按質(zhì)量比為1.5 100充分混合均勻，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，在螺桿擠出機(jī)中于 1300C -150°C塑化熔融后在130°C下紡絲成型，絲條經(jīng)過風(fēng)冷后用卷繞機(jī)卷繞得到初生纖維，其中卷繞速度為絲條從噴絲孔擠出速度的3倍；初生纖維在室溫下平衡24h后，于85°C 的熱空氣中拉伸10倍，得到EVA-P(3HB-co-4HB)共混纖維，纖維的斷裂強(qiáng)度為1. 03cN/ dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為293. 31%，當(dāng)伸長(zhǎng)率分別為50%、100%和150%時(shí)，彈性回復(fù)率均為100%。實(shí)施例2將熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min、VAC含量為14wt. %的EVA與P (3HB-co_4HB)分別在70°C和90°C下真空下干燥IOh和Mh，干燥系統(tǒng)余壓為60-2001^。將干燥后的切片按質(zhì)量比為3 100充分混合均勻，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，在螺桿擠出機(jī)中于 125°C -160°C塑化熔融后，在140°C下紡絲成型，絲條經(jīng)過風(fēng)冷后用卷繞機(jī)卷繞得到初生纖維，其中卷繞速度為絲條(從噴絲孔)擠出速度的2倍；初生纖維在室溫下平衡24h后， 于70°C的熱空氣中拉伸15倍，得到EVA/P(3HB-co-4HB)共混纖維，測(cè)得纖維的斷裂強(qiáng)度為 1. 26cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為240. 65% ；當(dāng)伸長(zhǎng)率分別為50%、100%和150%時(shí)，纖維彈性回復(fù)率分別為100%、100%、100%。實(shí)施例3將熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min、VAC含量為19wt. %的EVA與P (3HB-co_4HB)分別在80°C和95°C下真空下干燥他和27h，干燥系統(tǒng)余壓為60-2001^。將干燥后的切片按質(zhì)量比為5 100充分混合均勻，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，在螺桿擠出機(jī)中于 130°C _165°C塑化熔融后，在145°C下紡絲成型，絲條經(jīng)過風(fēng)冷后用卷繞機(jī)卷繞得到初生纖維，其中卷繞速度為絲條(從噴絲孔)擠出速度的5倍；初生纖維在室溫下平衡24h后，于 90°C的熱空氣中拉伸15倍，得到EVA/P(3HB-co-4HB)共混纖維，纖維的斷裂強(qiáng)度為1. 26cN/ dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為200. 63% ；當(dāng)伸長(zhǎng)率分別為50%、100%和150%時(shí)，纖維彈性回復(fù)率分別為 100%，100%，100%。實(shí)施例4將熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min、VAC含量為19wt. %的EVA與P (3HB-co_4HB)分別在80°C和95°C下真空下干燥他和27h，干燥系統(tǒng)余壓為60-2001^。將干燥后的切片按質(zhì)量比為10 100充分混合均勻，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，在螺桿擠出機(jī)中于 130°C -150°C塑化熔融后，在150°C下紡絲成型，絲條經(jīng)過風(fēng)冷后用卷繞機(jī)卷繞得到初生纖維，其中卷繞速度為絲條(從噴絲孔)擠出速度的8倍；初生纖維在室溫下平衡24h后， 于85°C的熱空氣中拉伸15倍，得到EVA/P(3HB-co-4HB)共混纖維，纖維的斷裂伸長(zhǎng)率為 309. 26% ；當(dāng)伸長(zhǎng)率分別為50%、100%和150%時(shí)，纖維彈性回復(fù)率分別為100%,100%, 100%。
權(quán)利要求
1.一種基于生物質(zhì)聚酯的弾性纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將生物質(zhì)聚酯和彈性聚合物分別在真空條件下干燥后，混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融后，從噴絲孔中定量擠出，經(jīng)風(fēng)冷后卷繞制得初生纖維；所述生物質(zhì)聚酯為P(3HB-CO-4HB)；所述彈性聚合物為EVA ；(2)將步驟(1)所制得的初生纖維經(jīng)上油后，于室溫下平衡Mh;然后在熱空氣中進(jìn)行拉伸處理，拉伸后的纖維在室溫下平衡并回縮后得到基于生物質(zhì)聚酯的弾性纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟(1)中，EVA與P(3HB-co-4HB)按重量比1.5 100 10 100混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在干，所述P(3HB-co-4HB)中，3HB與4HB的摩爾比為85 15，所述P(3HB-co-4HB)的數(shù)均分子量為70萬(wàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在干，所述EVA的熔融流動(dòng)指數(shù)為15g/10min，乙酸酯基含量為14-19wt. %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟(1)中，熔融溫度為125-165°C;紡絲溫度為 125-165°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟(1)中，干燥體系絕對(duì)壓カ為 60-2001 ，干燥時(shí)間為8-30h，干燥溫度為70-95°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟(1)中，卷繞速度為擠出速度的2 8倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在干，步驟(2)所述拉伸處理為纖維在70°C -90°C下進(jìn)行干熱拉伸，總拉伸倍數(shù)為10-15倍。
全文摘要
一種基于生物質(zhì)聚酯的彈性纖維的制備方法，是將生物質(zhì)聚酯和彈性聚合物分別在真空條件下干燥后，混合均勻，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下送入紡前料斗，經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融后，從噴絲孔中定量擠出，經(jīng)風(fēng)冷后卷繞制得初生纖維；將上述所制得的初生纖維經(jīng)上油后，于室溫下平衡24h；然后在熱空氣中進(jìn)行拉伸處理，拉伸后的纖維在室溫下平衡并回縮后得到基于生物質(zhì)聚酯的彈性纖維。
文檔編號(hào)D01D5/12GK102586935SQ20111045171
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者胡成女, 郭靜 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)