CN102277652A - 一种低收缩玉米改性纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，包括：聚合制备芳香族聚酯并将该芳香族聚酯与聚乳酸切片、润滑剂共混制备聚乳酸切片；将切片进行真空干燥，熔融，通过喷丝孔挤压成纤维；通过旋转上油系统、集束系统纺丝得到未拉伸丝；将未拉伸丝进行两次拉伸；对经过二次拉伸后的纤维进行热处理，即得低收缩玉米改性聚乳酸纤维长丝。本发明的聚乳酸纤维90℃时，其强度为0.5cN-0.8cN/dtex；25℃时，其强度为≥2cN/dtex；纤维沸水收缩率为2-20％；25℃时，其伸长率为2％-15％，断裂伸长率为2％-15％，该制备工艺要求简单，并采用较低的纺丝速度，降低了工艺成本。

Description

一种低收缩玉米改性纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及聚乳酸纤维制备领域，特别是涉及一种低收缩玉米改性纤维的制备方法。

背景技术

利用生物体的生物分解性聚合物，一般都存在力学特性和以及成本高的问题。现在最令人关注的就是聚乳酸，聚乳酸是通过使由植物提取的淀粉发酵来获得的乳酸作为原料而制得的聚合物，并且，在利用生物体的生物分解性聚合物中，从力学特性、耐热性和成本几方面的平衡考虑，聚乳酸也是最优的。因此，人们正在快速地对利用乳酸的纤维进行开发。

在特刊2000-248426号公报等中记载，对通过低速纺纱获得的聚乳酸未拉伸纱进行多段拉伸，可以获得高强度的纱线，但是多段拉伸无法适应常规设备。同时聚乳酸高强度纱的高温力学特性差，而PET高强度纱的高温力学特性优良，因此可以假设，通过添加PET来改善纤维强度和热加工时的力学性能。同时提高其在一定温度下的力学性能。

中国专利CN1217040C发明的聚乳酸纤维是一种90℃下的强度在0.8cN/dtex以上的聚乳酸纤维，该纤维能够发挥比传统的聚乳酸纤维优越得多的高温力学特性但是其25℃拉伸率高达15-50％，因此不适用于某些特殊领域。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，本发明制得的改性纤维在常温下具有优良力学特性和尺寸稳定性，同时在一定高温下仍能保持一定的力学性能；该制备工艺要求简单，利用玉米提炼物(聚乳酸)，并采用较低的纺丝速度，降低了纺丝，卷绕设备的购置及使用的成本。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，包括如下步骤：(一)低收缩玉米改性聚乳酸切片的制备和(二)低收缩玉米改性聚乳酸纤维的制备。

其中，低收缩玉米改性聚乳酸切片的制备包括如下步骤：

(1)在一个装有塔和串连冷凝器的20升搅拌容器中装入4.5mol-5.5mol对苯二甲酸、4.7-5.4mol乙二醇、0.55-0.75mol甲基丙二醇溶液、0.5-0.65mol间苯二甲酸、0.1-0.4gGe/ml的8-32mloGeo2、3-10ml重量百分比为25％的氢氧化四甲基按的水溶液；在3次氮气加压/吹扫循环后，并且调节加热器温度使最初物料温度为195℃-205℃，冷凝阀的设定温度为110℃-120℃；在塔顶蒸气温度低于115℃-125℃时，则保持冷凝阀开启，并除水2小时；将反应物料加热到250℃-260℃，同时调节压力阀使压力在30分钟内下降至0.5mmHg；2小时后，使该批物料达到目标搅拌器力矩值，将熔融物在氮气压力下通过一个模板挤出得到线材；将线材拉过水槽并进入切割机得到颗粒切片，即芳香族聚酯切片；

(2)将分子量为120000-15000的聚乳酸切片与步骤(1)所得芳香族聚醋切片一起真空干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为18h，真空度在100Pa，其中聚乳酸切片与芳香族聚醋共混质量百分比为90-70∶5-30；

(3)采用SHL-35型双螺杆挤出机和静态混合器，进料螺杆转速为50r/min，主螺杆转速为150r/min，共混螺杆各区温度范围为200-230℃，利用熔体挤出，水下冷却成条，并切片。

其中，低收缩玉米改性聚乳酸纤维的制备包括如下步骤：

(1).将上述切片，在温度为60℃-120℃，时间1-20h之间，真空度在10Pa-1000Pa的条件下，进行真空干燥；

(2).使用带有加热装置的挤出设备，将切片在170℃-220℃的温度下熔融，通过孔径为0.2-0.5mm，长径比L/D为1-10的喷丝孔挤压成纤维；

(3).通过旋转上油系统、集束系统，控制纺丝速度为400-1000m/min，得到未拉伸丝；

(4).将未拉伸丝进行拉伸，拉伸倍率为1-5倍；

(5).将(4)中的拉伸丝进行二段拉伸，拉伸倍率为1-3倍；

(6).对经过二次拉伸后的纤维在热定型的温度为85-120℃，定型速度为200-600m/min的条件下，进行热处理，即得低收缩玉米改性聚乳酸纤维长丝。

其中，所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，其组分包括：聚乳酸、芳族聚酯和润滑剂，其中聚乳酸的重量百分比为55％-95％，芳族聚酯的重量百分比为5％-40％，润滑剂为0％-50％。

其中，所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，其混合状态为海岛结构或共连续结构，该海岛结构中至少有一部分岛在将其尺寸换算成直径时的数值50nm-100∝m。

其中，所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，可通过混合色母粒方法制备有色聚乳酸纤维，色母粒基体中聚乳酸的重量百分比为60％-95％。

本发明的低收缩玉米改性聚乳酸纤维在常温下具有优良力学特性和尺寸稳定性，同时在一定高温下仍能保持一定的力学性能，该纤维不仅可以作为假捻加工等的卷缩加工用的原纱、衬衣、夹克、套装等的衣料用途，也可以作为杯状物或衬垫等服装材料的用途；窗帘或地毯、垫子、家具等的室内装饰用途或车辆的内装用途；带子、网、绳索、厚织物、袋类、缝线等工业原料用途；其他方面也可用于毡、无纺布、过滤器、人工草坪等。

本发明采用玉米提炼物(聚乳酸)作为载体材料，采用较低的纺丝速度，降低了纺丝，卷绕设备的购置及使用的成本，解决了现有技术中制备工艺要求高、制备所得的纤维性能差的缺点。

本发明的积极进步效果在于：本发明涉及的低收缩玉米改性聚乳酸纤维的制备方法具有以下优点：

(1)本发明的聚乳酸切片可与色母粒共混纺丝制备有色聚乳酸纤维长丝；

(2)本发明的聚乳酸纤维长丝在90℃时的强度为0.5cN-0.8cN/dtex，其25℃下的强度大于2cN/dtex，其沸水收缩率为2-20％，其25℃时的伸长率为2-15％，断裂伸长率为2％-15％，显示出优良的纤维性能；

(3)该制备工艺要求简单，利用玉米提炼物聚乳酸和聚合制备的芳香族聚醋共混就可纺丝成型，并采用较低的纺丝速度，降低了纺丝，卷绕设备的购置及使用的成本。

本发明的聚乳酸纤维90℃时，其强度为0.5cN-0.8cN/dtex；25℃、，其强度为≥2cN/dtex；纤维沸水收缩率为2-20％；25℃时，其伸长率为2％-15％，断裂伸长率为2％-15％，该制备工艺要求简单，并采用较低的纺丝速度，降低了工艺成本。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

在一个装有塔和串连冷凝器的20升搅拌容器中装入4.5mol对苯二甲酸、4.7mol乙二醇、0.55mol甲基丙二醇溶液、0.5mol间苯二甲酸、8mlGeo2(0.1g Ge/ml)、3ml氢氧化四甲基按(25％重量的水溶液)。在3次氮气加压/吹扫循环后，并且调节加热器温度使最初物料温度为200℃。冷凝阀的设定温度是115℃。如果塔顶蒸气温度低于125℃，则保持冷凝阀开启，并除水2小时。将反应物料加热到255℃，同时压力在30分钟内下降至0.5mmHg。2小时后，该批物料达到了目标搅拌器力矩值。将熔融物在氮气压力下通过一个模板挤出得到线材。将所述线材拉过水槽并进入切割机得到共聚芳香族聚酯颗粒。

实施例2

在一个装有塔和串连冷凝器的20升搅拌容器中装入4.7mol对苯二甲酸、4.7mol乙二醇、0.6mol异山梨醇溶液、0.55mol间苯二甲酸、8mlGeo2(0.1gGe/ml)、5ml氢氧化四甲基按(25％重量的水溶液)。在3次氮气加压/吹扫循环后，并且调节加热器温度使最初物料温度为210℃。冷凝阀的设定温度是135℃。如果塔顶蒸气温度低于135℃，则保持冷凝阀开启，并除水2小时。将反应物料加热到275℃，同时压力在30分钟内下降至0.5mmHg。2小时后，该批物料达到了目标搅拌器力矩值。将熔融物在氮气压力下通过一个模板挤出得到线材。将所述线材拉过水槽并进入切割机得到颗粒。

实施例3

聚乳酸切片分子量为120000-150000与实施例1切片一起真空干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为18h，真空度在100Pa；再采用上海化工机械四厂生产的SHL-35型双螺杆挤出机加本技术领域公知的静态混合器，进料螺杆50r/min，主螺杆150r/min。利用熔体挤出，水下冷却成条，并切粒。母粒规格约为3x2x2mm，切断速度为400r/min。混合时添加3％硫酸钡，获得混合的聚合物碎屑.这时，共聚PET相对于混合聚合物的混合比为10重量％。

实施例4

聚乳酸切片分子量为120000-150000与实施例2切片一起真空干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为18h，真空度在100Pa；再采用上海化工机械四厂生产的SHL-35型双螺杆挤出机加本技术领域公知的静态混合器，进料螺杆50r/min，主螺杆150r/min。利用熔体挤出，水下冷却成条，并切粒。母粒规格约为3x2x2mm，切断速度为400r/min，混合时添加2％硫酸钡，获得混合的聚合物碎屑。这时，共聚聚酯相对于混合聚合物的混合比为15重量％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(一)低收缩玉米改性聚乳酸切片的制备和(二)低收缩玉米改性聚乳酸纤维的制备。

2.根据权利要求1所述的一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，其特征在于：低收缩玉米改性聚乳酸切片的制备包括如下步骤：

(1)在一个装有塔和串连冷凝器的20升搅拌容器中装入4.5mol-5.5mol对苯二甲酸、4.7-5.4mol乙二醇、0.55-0.75mol甲基丙二醇溶液、0.5-0.65mol间苯二甲酸、0.1-0.4gGe/ml的8-32mloGeo2、3-10ml重量百分比为25％的氢氧化四甲基按的水溶液；在3次氮气加压/吹扫循环后，并且调节加热器温度使最初物料温度为195℃-205℃，冷凝阀的设定温度为110℃-120℃；在塔顶蒸气温度低于115℃-125℃时，则保持冷凝阀开启，并除水2小时；将反应物料加热到250℃-260℃，同时调节压力阀使压力在30分钟内下降至0.5mmHg；2小时后，使该批物料达到目标搅拌器力矩值，将熔融物在氮气压力下通过一个模板挤出得到线材；将线材拉过水槽并进入切割机得到颗粒切片，即芳香族聚酯切片；

(2)将分子量为120000-15000的聚乳酸切片与步骤(1)所得芳香族聚醋切片一起真空干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为18h，真空度在100Pa，其中聚乳酸切片与芳香族聚醋共混质量百分比为90-70∶5-30；

(3)采用SHL-35型双螺杆挤出机和静态混合器，进料螺杆转速为50r/min，主螺杆转速为150r/min，共混螺杆各区温度范围为200-230℃，利用熔体挤出，水下冷却成条，并切片。

3.根据权利要求1所述的一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，共特征在于：低收缩玉米改性聚乳酸纤维的制备包括如下步骤：

(1).将上述切片，在温度为60℃-120℃，时间1-20h之间，真空度在10Pa-1000Pa的条件下，进行真空干燥；

(2).使用带有加热装置的挤出设备，将切片在170℃-220℃的温度下熔融，通过孔径为0.2-0.5mm，长径比L/D为1-10的喷丝孔挤压成纤维；

(3).通过旋转上油系统、集束系统，控制纺丝速度为400-1000m/min，得到未拉伸丝；

(4).将未拉伸丝进行拉伸，拉伸倍率为1-5倍；

(5).将(4)中的拉伸丝进行二段拉伸，拉伸倍率为1-3倍；

(6).对经过二次拉伸后的纤维在热定型的温度为85-120℃，定型速度为200-600m/min的条件下，进行热处理，即得低收缩玉米改性聚乳酸纤维长丝。

4.根据权利要求1所述的一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，其特征在于：所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，其组分包括：聚乳酸、芳族聚酯和润滑剂，其中聚乳酸的重量百分比为55％-95％，芳族聚酯的重量百分比为5％-40％，润滑剂为0％-50％。

5.根据权利要1所述的一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，其特征在于：所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，其混合状态为海岛结构或共连续结构，该海岛结构中至少有一部分岛在将其尺寸换算成直径时的数值50nm-100∝m。

6.根据权利要求1所述的一种低收缩玉米改性纤维的制备方法，其特征在于：所述的低收缩玉米改性聚乳酸纤维切片，可通过混合色母粒方法制备有色聚乳酸纤维，色母粒基体中聚乳酸的重量百分比为60％-95％。