CN103243409B - 完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，包括：（a）干燥聚丁二酸丁二醇酯切片；其中干燥温度为60-90℃，时间为6-12h；（b）将干燥后的所述聚丁二酸丁二醇酯切片进行熔融纺丝，得到聚丁二酸丁二醇酯预取向丝POY、全取向丝FDY或高取向丝HOY；（c）将预取向丝进行后道加工，制备聚丁二酸丁二醇酯长丝；拉伸倍数：1.2～1.85、变形温度50～100℃、卷绕速度：450～650m/min。本发明的制备方法简单，绿色环保，纺丝加工性能好；该制备方法可以得到100%的PBS长丝；采用低温，节能减排，低碳。
Description
技术领域
本发明涉及聚丁二酸丁二醇酯长丝制备领域，特别是指一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法。
背景技术
完全生物降解塑料是使用中保持与现有塑料相同程度的功能，使用后能为自然界中细菌、真菌、海藻等微生物作用，最终分解成水和二氧化碳等无机物的高分子材料，从而防止对环境的污染，起到了保护土壤和环境的作用，所以被称为“绿色塑料”。完全生物降解塑料从原料的组成和制备方法上可分为微生物合成降解塑料、天然产物降解塑料和化学合成降解塑料。
化学合成降解塑料可分为脂肪族聚酯和芳香族聚酯。目前，脂肪族聚酯是生物降解材料中最有发展前景的一类高分子材料。脂肪族聚酯中，PBS的综合性能最佳，性价比合理，是生物降解材料中的佼佼者。而且合成PBS的原料l，4丁二酸和l，4丁二醇，不仅可由石油化工路线途径获得，也可由煤化工路线或生物发酵路线获得，更具有环保意义和经济价值。近年国内外对PBS基降解塑料的研究较活跃，但对100%PBS用于制备纤维的报道少之又少。
如日本的尤尼吉卡公司用含有PBS和丁二酸乙二醇酯的共聚物制备具有高拉伸强度的生物降解性耐热皮芯聚酯单丝，皮层聚合物熔点比芯层低，制得的单丝在土壤中埋藏三个月后质量损失3.6%。该公司还发明了将PBS和丁二酸乙二醇酯共聚物、聚己二酸丁二醇酯或聚癸二酸酯按不同比例纺成的同心三层结构的复合长线，据称这种熔纺纤维具有优良的物理性能，而且能够完全降解。
如金伯利-克拉克环球有限公司开发了一种亲水粘合用纤维。此种纤维可通过聚烯烃芯材料与高度可湿脂肪族聚酯共混物皮壳材料共纺制成。高度可湿脂族聚酯共混物的组成包括PBS、丁二酸-己二酸丁二醇酯共聚物、聚己内酯聚合物、这些聚合物的混合物或者这些聚合物的共聚物，多元羧酸，以及润湿剂等。该亲水粘合用纤维的生物降解能力显著改善，且易于加工。该亲水粘合用纤维制成的一次性吸收制品可用于吸收体液等流体。
如公开号CN101597815A，2009.12.9，公开了“一种聚丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法”，将纺丝原料聚丁二酸丁二醇酯与纺丝原料相变材料微胶囊按质量比为(88～100)∶(12～0)，纺丝加工添加剂与聚丁二酸丁二醇酯和相变材料微胶囊的总质量按质量比为(0.1～0.5)∶100进行配比混合；500～800m/min纺丝速度熔融纺丝；牵伸、热定型，即得到聚丁二酸丁二醇酯纤维。
以上的研究或公开文献都是将PBS与其他材料共混制备纤维，对完全可生物降解材料PBS纯粹用于熔融纺丝技术制备长丝目前还没有找到相关的报道。
发明内容
本发明提出一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，解决了现有技术中聚丁二酸丁二醇酯不能单独熔融纺丝的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，包括：
（a）干燥聚丁二酸丁二醇酯切片；其中干燥温度为60-90℃，时间为6-12h；
（b）将干燥后的所述聚丁二酸丁二醇酯切片进行熔融纺丝，得到聚丁二酸丁二醇酯预取向丝POY、全取向丝FDY或高取向丝HOY；
纺丝温度：联苯160℃～270℃，螺杆温度135℃～270℃；纺丝速度：1500～4200m/min；
（c）将预取向丝进行后道加工，制备聚丁二酸丁二醇酯长丝；拉伸倍数：1.2～1.85倍、变形温度50～100℃、卷绕速度：450～650m/min。
本发明步骤（a）的干燥温度为60-90℃，低于60℃干燥效果不好，高于90℃切片易变质，性能发生改变。
作为优选的技术方案，所述步骤（b）组件配方为：金属砂10/20网一半，再用250-300目滤网填满。
作为优选的技术方案，所述步骤（b）冷却风温20℃～26℃，风速0.25～0.45m/s，油嘴位置距喷丝板80～130cm。
作为优选的技术方案，所述步骤（b）纺丝角度6～8度。
作为优选的技术方案，所述步骤（a）干燥前先进行预结晶。
有益效果
（1）本发明的制备方法简单，绿色环保，纺丝加工性能好；该制备方法可以得到100%的PBS长丝；纺丝、加弹及后整理均采用低温方法，大大低于所有合成纤维所需温度，节能减排，达到节能低碳的目的；
（2）本发明的制备方法与其它合成纤维相比，PBS长丝纺丝温度低40～60℃，低温节能效果明显；
（3）本发明制备得到的长丝克服了涤纶和锦纶透气性差、丙纶易老化的缺点，具有天然纤维柔软舒适、易护理、易染色的特点；用该纤维织成的织物，具有优良的轻盈、亲肤、透气、绿色环保的性能，特别是其完全可生物降解的特性，迎合了目前社会提倡的低碳环保的发展理念。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进工艺，提供了完全可生物降解材料PBS纤维的前道和后道的制备方法，通过本发明的方法可以由PBS制备100%完全可生物降解长丝，目前国内外尚处于研究阶段。具体参见实施例。
实施例1
一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，包括：
（a）从市场上购买聚丁二酸丁二醇酯(PBS)切片，切片进行预结晶后进入干燥塔，利用真空转鼓干燥机对PBS切片进行干燥，转鼓的转筒是略带倾斜并能回转的圆筒体，湿切片从一端上部进入，干切片从另一端下部收集。热风从进料端或出料端进入，从另一端上部排出。筒内装有顺向抄板，使切片在筒内回转过程中不断抄起洒下，使其充分与热气流接触，以提高干燥效率。干燥温度为60～90℃，时间为6～12h，使得切片含水率低于50ppm。
（b）将上述干燥后的切片进行熔融纺丝，得到聚丁二酸丁二醇酯预取向丝POY、全取向丝FDY及高取向丝HOY。
纺丝温度：联苯160℃，螺杆温度270℃；纺丝速度：1500～4200m/min。
（c）将预取向丝进行后道加工，制备聚丁二酸丁二醇酯长丝；拉伸倍数：1.2倍、变形温度100℃、卷绕速度450～650m/min。
上述完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝不限于此种制备方法。
实施例2
一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，包括：
（a）从市场上购买聚丁二酸丁二醇酯(PBS)切片，切片先进入预结晶器（是否经过与结晶器是根据材料的条件进行选择），再进入干燥塔，利用真空转鼓干燥机对PBS切片进行干燥，转鼓的转筒是略带倾斜并能回转的圆筒体，湿切片从一端上部进入，干切片从另一端下部收集。热风从进料端或出料端进入，从另一端上部排出。筒内装有顺向抄板，使切片在筒内回转过程中不断抄起洒下，使其充分与热气流接触，以提高干燥效率。干燥温度为60～90℃，时间为6～12h，使得切片含水率低于50ppm。
（b）将上述干燥后的切片进行熔融纺丝，得到聚丁二酸丁二醇酯预取向丝POY、全取向丝FDY及高取向丝HOY。
组件配方为：金属砂10/20网一半，再用250-300目滤网填满。
纺丝温度：联苯270℃，螺杆温度135℃；纺丝速度：预取向丝POY2500～3500m/min、全取向丝FDY3500～4200m/min、高取向丝HOY3000～4000m/min；纺丝角度6～8度。
（c）将预取向丝POY进行后道加工，制备聚丁二酸丁二醇酯长丝；拉伸倍数：1.85倍、变形温度50℃、卷绕速度450～650m/min。
上述完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝不限于此种制备方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，包括：
(a)干燥聚丁二酸丁二醇酯切片；其中干燥温度为60-90℃，时间为6-12h；
(b)将干燥后的所述聚丁二酸丁二醇酯切片进行熔融纺丝，得到聚丁二酸丁二醇酯预取向丝POY、全取向丝FDY或高取向丝HOY；
纺丝温度：联苯160℃～270℃，螺杆温度135℃～270℃；纺丝速度：1500～4200m/min；
冷却风温20℃～26℃，风速0.25～0.45m/s，油嘴位置距喷丝板80～130cm；纺丝角度6～8度；
(c)将预取向丝进行后道加工，制备聚丁二酸丁二醇酯长丝；
拉伸倍数：1.2～1.85倍、变形温度50～100℃、卷绕速度：450～650m/min。
2.根据权利要求1所述的一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)组件配方为：金属砂10/20目一半，再用250-300目滤网填满。
3.根据权利要求1所述的一种完全可生物降解聚丁二酸丁二醇酯长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)干燥前先进行预结晶。
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