CN104726955A - 一种耐高温的改性聚乳酸纤维及其制备方法 - Google Patents

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陈志彬
张简邦宏
吴中仁
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Abstract

本发明公布了一种耐高温的改性聚乳酸纤维及其制备方法，所述耐高温的改性聚乳酸纤维包括以下重量百分比的各组分：聚乳酸100phr，多元醇类1～15phr，分散剂0.1～10phr。本发明的耐高温改性聚乳酸纤维，在聚乳酸成分中同时添加多元醇和分散剂，两者产生协同增效作用，令聚乳酸纤维进行延伸时，聚乳酸分子容易顺向排列、结晶，得到低收缩、耐高温效果的聚乳酸纤维；本发明的制备方法使用现有纺丝制程，便可简单有效地制备耐高温聚乳酸纤维，增加聚乳酸纤维的应用领域。

Description

一种耐高温的改性聚乳酸纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温的改性聚乳酸纤维及其制备方法，属于高分子材料改性、与纤维制备领域。
背景技术
近年来，世界各国对于环境保护议题越来越重视，包含全球气候变迁、石油资源减少、塑料垃圾污染等，尤其是传统石油基塑料造成的威胁更是急迫面对的问题，而发展绿色高分子材料便是世界共同的解决方向。
绿色高分子材料可分为两大类：一类是生物基高分子、一类是生物可降解高分子，其中兼具两类优点又最具经济规模产能的便是聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)。聚乳酸是先由植物淀粉发酵转化成乳酸，之后再聚合得到，生产过程无污染、耗能低。且使用后废弃掩埋经微生物最终分解为二氧化碳和水，就算直接燃烧亦不产生有毒气体。
聚乳酸是唯一具高强度、高透明性、抑菌特性的绿色高分子，受到纤维产业的极大重视，但是聚乳酸耐热性差的缺点，热变形温度约60℃，严重影响了聚乳酸纤维的应用。
申请公开号(CN 103484969)末端封闭的高耐热耐水聚乳酸纤维及其制备：主要针对耐高温水解，与耐磨擦性能改善，将聚乳酸分子链的末端基团封闭进行改性，经120℃热水处理30分钟后，聚乳酸纤维的强度保持率为60～95％，染色后的摩擦坚牢度达4～5级。
申请公开号(CN 103265797)一种高结晶度完全可降解的聚乳酸复合材料：将聚左旋聚乳酸/聚右旋聚乳酸/聚乙二醇通过溶液或熔融共混方法形成立构复合晶体，加速聚乳酸的结晶。但是使用立构复合晶体加速结晶的方式不利于纺丝制程，且热收缩大。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐高温的改性聚乳酸纤维及其制备方法，使用现有纺丝制程，便可简单有效地制备耐高温聚乳酸纤维，增加聚乳酸纤维的应用领域。
本发明为实现以上目的，采用如下方案：一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，该耐高温的改性聚乳酸纤维由以下重量百分比聚乳酸100phr、多元醇类1～15phr和分散剂0.1～10phr组成。
优选的，所述聚乳酸分子量为80000～250000g/mol，光学纯度大于95％。
优选的，所述多元醇为聚乙二醇，该聚乙二醇分子量为1000～20000g/mol。
优选的，所述分散剂为脂肪族类、石蜡类、低分子蜡类中的任一种或是二种以上的组合物。
优选的，所述脂肪族类把包括脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂类。
一种耐高温的改性聚乳酸纤维制备方法，其制备步骤为：
(1)将聚乳酸进行除湿干燥至含水率小于500ppm；
(2)将步骤(1)中干燥后的聚乳酸与上述的多元醇、分散剂通过押出机温度在160～200℃温度下进行熔融共混、挤出得到改性聚乳酸切片；
(3)将步骤(2)中改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于500ppm；
(4)将步骤(3)中干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为1000～5000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～120℃下进行延伸，延伸倍率为1.3～3.0倍，即得改性聚乳酸纤维。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：本发明的耐高温改性聚乳酸纤维，在聚乳酸成分中同时添加多元醇和分散剂，两者产生协同增效作用，令聚乳酸纤维进行延伸时，聚乳酸分子容易顺向排列、结晶，得到低收缩、耐高温效果的聚乳酸纤维；本发明的制备方法使用现有纺丝制程，便可简单有效地制备耐高温聚乳酸纤维，增加聚乳酸纤维的应用领域。
具体实施方式
一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，该耐高温的改性聚乳酸纤维由以下重量百分比聚乳酸100phr、多元醇类1～15phr和分散剂0.1～10phr组成，所述聚乳酸分子量为80000～250000g/mol，光学纯度大于95％，所述多元醇为聚乙二醇，该聚乙二醇分子量为1000～20000g/mol，所述分散剂为脂肪族类、石蜡类、低分子蜡类中的任一种或是二种以上的组合物，所述脂肪族类把包括脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂类。
一种耐高温的改性聚乳酸纤维制备方法，其制备步骤为：
(1)将聚乳酸进行除湿干燥至含水率小于500ppm；
(2)将步骤(1)中干燥后的聚乳酸与上述的多元醇、分散剂通过押出机温度在160～200℃温度下进行熔融共混、挤出得到改性聚乳酸切片；
(3)将步骤(2)中改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于500ppm；
(4)将步骤(3)中干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为1000～5000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～120℃下进行延伸，延伸倍率为1.3～3.0倍，即得改性聚乳酸纤维。
实施例1：
将聚乳酸(分子量150,000～180,000g/mol，光学纯度97％)进行除湿干燥，至含水率为250ppm。干燥后的聚乳酸取100phr，与1phr聚乙二醇(分子量11,000g/mol)、0.1phr分散剂均匀混合，再经由押出机在160～200℃下熔融共混、挤出，得到改性聚乳酸切片，将改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于300ppm。
干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为2,000～3,000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～100℃下进行延伸，延伸倍率为2.0倍，即得改性聚乳酸纤维成品。其纤为成品的热收缩性60℃为6.7％、65℃为8.8％、90℃为10.0％。
实施例2：
将聚乳酸(分子量150,000～180,000g/mol，光学纯度97％)进行除湿干燥，至含水率为250ppm。干燥后的聚乳酸取100phr，与5phr聚乙二醇(分子量11,000g/mol)、5phr分散剂均匀混合，再经由押出机在160～200℃下熔融共混、挤出，得到改性聚乳酸切片。将改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于300ppm。
干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为2,000～3,000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～100℃下进行延伸，延伸倍率为2.0倍，即得改性聚乳酸纤维成品。其纤为成品的热收缩性60℃为2.5％、65℃为3.7％、90℃为7.9％。
实施例3：
将聚乳酸(分子量150,000～180,000g/mol，光学纯度97％)进行除湿干燥，至含水率为250ppm。干燥后的聚乳酸取100phr，与8phr聚乙二醇(分子量11,000g/mol)、7phr分散剂均匀混合，再经由押出机在160～200℃下熔融共混、挤出，得到改性聚乳酸切片。将改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于300ppm。
干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为2,000～3,000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～100℃下进行延伸，延伸倍率为2.0倍，即得改性聚乳酸纤维成品。其纤为成品的热收缩性60℃为3.1％、65℃为4.4％、90℃为6.3％。
实施例4：
将聚乳酸(分子量150,000～180,000g/mol，光学纯度97％)进行除湿干燥，至含水率为250ppm。干燥后的聚乳酸取100phr，与10phr聚乙二醇(分子量11,000g/mol)、3phr分散剂均匀混合，再经由押出机在160～200℃下熔融共混、挤出，得到改性聚乳酸切片。将改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于300ppm。
干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为2,000～3,000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～100℃下进行延伸，延伸倍率为2.0倍，即得改性聚乳酸纤维成品。其纤为成品的热收缩性60℃为3.8％、65℃为5.0％、90℃为6.9％。

Claims (6)

1.一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，该耐高温的改性聚乳酸纤维由以下重量百分比聚乳酸100phr、多元醇类1～15phr和分散剂0.1～10phr组成。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，所述聚乳酸分子量为80000～250000g/mol，光学纯度大于95％。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，所述多元醇为聚乙二醇，该聚乙二醇分子量为1000～20000g/mol。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，所述分散剂为脂肪族类、石蜡类、低分子蜡类中的任一种或是二种以上的组合物。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其特征在于，所述脂肪族类把包括脂肪酸类、脂肪族酰胺类、脂类。
6.根据权利要求1～5所述的一种耐高温的改性聚乳酸纤维，其制备步骤为：
(1)将聚乳酸进行除湿干燥至含水率小于500ppm；
(2)将步骤(1)中干燥后的聚乳酸与上述的多元醇、分散剂通过押出机温度在160～200℃温度下进行熔融共混、挤出得到改性聚乳酸切片；
(3)将步骤(2)中改性聚乳酸切片除湿干燥至含水率小于500ppm；
(4)将步骤(3)中干燥后的改性聚乳酸切片经熔融纺丝机在180～260℃、卷绕速度为1000～5000m/min下制得改性聚乳酸初生纤维，所得改性聚乳酸初生纤维再于70～120℃下进行延伸，延伸倍率为1.3～3.0倍，即得改性聚乳酸纤维。
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