CN107761187B - 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 - Google Patents
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107761187B CN107761187B CN201710919367.7A CN201710919367A CN107761187B CN 107761187 B CN107761187 B CN 107761187B CN 201710919367 A CN201710919367 A CN 201710919367A CN 107761187 B CN107761187 B CN 107761187B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polylactic acid
- spinning
- solution
- ionic liquid
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/06—Wet spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/12—Stretch-spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
Abstract
本发明涉及一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：(1)将聚乳酸粉末与离子液体混合，高速搅拌，制得聚乳酸纺丝原液；(2)将聚乳酸纺丝原液进行脱泡处理；(3)将经过步骤(2)处理后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，得到聚乳酸原丝；(4)将聚乳酸原丝进行牵伸，并经清洗、干燥、绕卷得到聚乳酸纤维。与现有技术相比，本发明通过将聚乳酸纤维溶解于绿色溶剂中进行溶液纺丝，克服了熔融纺丝高纺丝温度的缺点，能够有效减少聚乳酸在纺丝过程中的降解量，提升纤维的综合性能。
Description
技术领域
本发明属于聚乳酸纺丝领域，具体涉及一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法。
背景技术
当今世界环境污染严重，石油资源日益匮乏，环保问题越来越受到人们重视。聚乳酸是一种集生物降解性、生物相容性和生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度，弹性模量和热成型性。聚乳酸(PLA)纤维是一种新型环保纤维，可完全生物降解，具有良好的生物相容性，可以从谷物玉米中取得，也可从木薯、农业废弃物中得到，是一种可持续发展的生态纤维；聚乳酸纤维所制得的织物具有较好的滑爽性、舒适性、透气性和膨松性，同时也由于其开发的产品具有很好的悬垂性、抗皱性以及生物可降解性，对环境不会造成污染，适合加工各种高档服装，是一种极具有发展前景的新型纺织材料，用于纺织服装业的前景将被十分看好。
现如今的聚乳酸纤维工艺可以分为三类：熔融纺丝、溶液纺丝以及静电纺丝。对于溶液纺丝方面，由于现如今溶解聚乳酸的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷以及甲苯等有机溶剂，这类溶剂的沸点相对较低，在溶解过程中容易挥发，不便于加工；而它们也属于有毒物质，在溶剂回收以及后处理方面较难做到绿色环保健康，所以对于聚乳酸的溶液纺丝只停留在实验室阶段。对于静电纺丝方面，也存在着较多问题使得其也只能停留在实验室阶段，如对电动力与聚合物流体的关系不明确，得到的产量很低，纤维的力学强度不够等。对于熔融纺丝，现如今的聚乳酸纤维的生产均通过熔融纺丝得到，但是这种方法对于加工条件要求非常苛刻，得到的聚乳酸纤维与其他种类纤维进行比较，常常具有力学强度低，耐热性不足等缺陷。并且聚乳酸在高温条件下极其容易水解，导致聚乳酸纤维产率往往相对较低。
公开号为CN106917161A的一种聚乳酸锦纶超细复合纤维及其制备方法的专利中，所制得的聚乳酸虽然改善了聚乳酸纤维的抗菌性，但是存在产率较低，降解率比较高的问题。
公开号为CN106498508A的一种聚乳酸静电纺丝溶液的制备方法的专利中，其溶剂采用三氯甲烷以及二氯甲烷等溶剂，虽然提升了聚乳酸纤维膜的实用性能，但是选用溶剂具有低沸点容易挥发，使得其对环境污染较大。
离子液体作为近些年来兴起的一种具有广阔应用前景的绿色溶剂，具有低高温下不挥发性、良好的有机试剂溶解性、稳定性以及容易与水互溶等优点。离子液体种类繁多，能够与大多数有机物互溶，并且在纺丝的后处理阶段能够用水将其回收，具有环保，高效的特点。但是不同种类的离子溶液对于聚乳酸的溶解能力以及溶解条件也都不相同，所以找到一种高效溶解聚乳酸的离子液体是聚乳酸纤维工艺改进的核心任务。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末与离子液体混合，高速搅拌，制得聚乳酸纺丝原液；
(2)将聚乳酸纺丝原液进行脱泡处理；
(3)将经过步骤(2)处理后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，得到聚乳酸原丝；
(4)将聚乳酸原丝进行牵伸，并经清洗、干燥、绕卷得到聚乳酸纤维。
在一些实施方式中，
所述的离子液体为季铵卤盐、季铵醋酸盐、季鏻卤盐、季鏻醋酸盐、咪唑醋酸盐以及咪唑卤盐中的任意一种；
优选离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、氯化1-乙基-3-甲基咪唑、1-苄基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-烯丙基-3甲基咪唑醋酸盐和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑中的任意一种；
进一步优选离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-烯丙基-3甲基咪唑醋酸盐中的任意一种。
更进一步优选离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3甲基咪唑醋酸盐。
在一些实施方式中，
步骤(1)中将聚乳酸粉末在50-65℃下真空干燥20-30h后磨细，然后将其与离子液体混合，以100-240r/min的速度搅拌2-3h，制得聚乳酸纺丝原液；
优选地，步骤(1)中将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得聚乳酸纺丝原液。
在一些实施方式中，
步骤(2)中，将纺丝原液置于60-90℃的真空条件下，加入脱泡剂进行脱泡处理，脱泡处理过程持续1-5h；
优选地，步骤(2)中，将纺丝原液置于70-80℃的真空条件下，加入脱泡剂进行脱泡处理，脱泡处理过程持续2-4h；
进一步优选地，步骤(2)中，将纺丝原液置于75℃的真空条件下，加入脱泡剂进行脱泡处理，脱泡处理过程持续3h。
在一些实施方式中，所述的脱泡剂为水性胶用乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯聚戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种或两种以上的混合物。
在一些实施方式中，
步骤(3)中纺丝用到的凝固浴为水和离子液体组成的混合液体，混合液体中水与离子液体的质量含量比为2:100-4:100，凝固浴温度为20-60℃。
优选地，混合液体中水与离子液体的质量含量比为3:100，凝固浴温度为30-50℃；
进一步优选地，混合液体中水与离子液体的质量含量比为3:100，凝固浴温度为40℃。
在一些实施方式中，干喷湿法纺丝步骤为：将纺丝液从喷丝板挤出，使丝束先经过空气段，而后进入凝固浴液体中。经过这种方法得到的纤维会比单纯的湿法纺丝具有更大的纺丝速度，以及可以承受更大的拉伸倍数，具有更高的断裂强度以及断裂伸长率。
在一些实施方式中，
步骤(4)中聚乳酸原丝牵伸倍数为3-5倍；
优选步骤(4)中聚乳酸原丝牵伸倍数为4倍。
与现有技术相比，本发明采用离子液体溶解聚乳酸并进行干喷湿法纺丝，能够有效的降低聚乳酸纤维的工艺温度，从而降低聚乳酸的降解率，提升聚乳酸纤维的力学强度与其它性能。
附图说明
图1为卷绕的聚乳酸原丝；
图2为卷绕的聚乳酸纤维。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”或“为”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
说明书与权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数值，还包括与该数值接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精确度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明，这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
对比例1：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在40℃下真空干燥18h后磨细，然后将其与离子液体混合，以80r/min的速度搅拌1h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于55℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续1h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为2:100；凝固浴温度为20℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸3倍，并经清洗、干燥、卷绕过程得到聚乳酸纤维。
本实施例的离子液体选用：氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑。
氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的制备方法如下：(1)将1-烯丙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将盐酸与1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此对比例的条件下，聚乳酸粉末溶解极少，纺丝原液中聚乳酸浓度为0.8％，并且聚乳酸原丝无法进行牵伸。
实施例1：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于75℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续3h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为3:100；凝固浴温度为40℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸4倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
本实施例的离子液体选用：氯化1-乙基-3-甲基咪唑。
氯化1-乙基-3-甲基咪唑的制备方法如下：(1)将1-乙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将盐酸与1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到氯化1-乙基-3-甲基咪唑离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的氯化1-乙基-3-甲基咪唑离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末溶解较少，纺丝原液中聚乳酸浓度为4.4％，经牵伸后纤维强度为1.3cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为8.1％。
实施例2：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于75℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续3h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为3:100；凝固浴温度为40℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸4倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
本实施例的离子液体选用：氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑。
氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的制备方法如下：(1)将1-烯丙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将盐酸与1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为3.2％，经牵伸后纤维强度为1.8cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为7.6％。
实施例3：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于75℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续3h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为3:100；凝固浴温度为40℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸4倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
所述的离子液体选用：1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
所述的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备方法如下：(1)将1-乙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将醋酸与1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为18％，经牵伸后纤维强度为3.6cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为3.1％。本实施例制得的聚乳酸原丝和聚乳酸纤维绕卷后分别如图1和图2所示。
实施例4：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在65℃下真空干燥30h后磨细，然后将其与离子液体混合，以200r/min的速度搅拌3h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于80℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续4h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为4:100；凝固浴温度为50℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸5倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
所述的离子液体选用：1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
所述的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备方法如下：(1)将1-乙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将醋酸与1-乙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末基本全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为15％，经牵伸后纤维强度为3.2cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为6.9％。
实施例5：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在75℃下真空干燥36h后磨细，然后将其与离子液体混合，以240r/min的速度搅拌4h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于90℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续5h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为4:100；凝固浴温度为60℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸5倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
所述的离子液体选用：1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
所述的1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备方法如下：(1)将1-烯丙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将醋酸与1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末基本全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为15％，经牵伸后纤维强度为2.1cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为10.1％。
实施例6：
一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液；
(2)将纺丝原液放于75℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续3h；
(3)将处理过后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，所用凝固浴为离子液体与水的混合液体，水与离子液体质量比为3:100；凝固浴温度为40℃。
(4)最后将所得聚乳酸原丝牵伸4倍，并经清洗干燥卷绕过程得到聚乳酸纤维。
所述的离子液体选用：1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
所述的1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备方法如下：(1)将1-烯丙基咪唑与碳酸二甲酯加入离子液体制备装置内，得到1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐；(2)将醋酸与1-烯丙基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐反应得到1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体；(3)用真空减压蒸馏装置将所得的1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体进行纯化，蒸馏温度为100℃。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为18％，经牵伸后纤维强度为3.1cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为3.3％。
实施例7
本实施例的通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中，将聚乳酸粉末磨细后，与离子液体混合，以100r/min的速度搅拌，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为12％，经牵伸后纤维强度为2.2cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为7％。
实施例8
本实施例的通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中，将聚乳酸粉末磨细后，与离子液体混合，以280r/min的速度搅拌，制得一定浓度的聚乳酸纺丝原液。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为13％，经牵伸后纤维强度为2.4cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为6.5％。
实施例9
本实施例的通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中，将纺丝原液放于70℃真空条件下加入脱泡剂进行脱泡处理，该过程持续3h。
在此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为14％，经牵伸后纤维强度为2.9cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为5.4％。
实施例10
本实施例的通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐。
此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为16％，经牵伸后纤维强度为3.2cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为3.9％。
实施例11
本实施例的通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的离子液体为1-苄基-3-甲基咪唑醋酸盐。
此实施例的条件下，聚乳酸粉末全部溶解，纺丝原液中聚乳酸浓度为13％，经牵伸后纤维强度为2.7cN/dtex，聚乳酸纤维的降解率为5.2％。
通过以上具体实施方案可知，干燥与搅拌温度为60℃；干燥时间为24h为最佳干燥条件，这是因为低于此条件聚乳酸粉末中的水分未被干燥完全，高于此条件聚乳酸自身受热分解降低了其分子量，从而影响纤维强度；搅拌速率为160r/min；搅拌时间为2h为最佳搅拌条件，这是因为低于此条件聚乳酸并未完全溶解于离子液体中，高于此条件聚乳酸自身降解，从而影响纤维性质；最佳脱泡温度为75℃，脱泡时间为3h；以及最佳凝固浴温度为40℃，水与离子液体质量比为3:100；牵伸倍数为4倍。在这种加工工艺条件下制得的聚乳酸纤维强度最高，降解率最低。
而通过以上实施方案可以看出对聚乳酸溶解效果最好的两种离子液体是1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐以及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。这是因为乙基的基团体积很小，所具有的空间位阻很小，对咪唑与聚乳酸分子之间形成键的阻力小，咪唑离子与聚乳酸分子之间容易生成作用力(氢键)；而烯丙基虽然基团大于乙基，但是其具有一个双键，能够增加咪唑与聚乳酸分子之间的作用力；而醋酸根离子是氢键的良好受体，所以这种阴阳离子组合的离子液体能够有效溶解聚乳酸。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。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 (8)
1.一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸粉末与离子液体混合，高速搅拌，制得聚乳酸纺丝原液；
(2)将聚乳酸纺丝原液进行脱泡处理；
(3)将经过步骤(2)处理后的纺丝原液通过干喷湿法进行纺丝，得到聚乳酸原丝；
(4)将聚乳酸原丝进行牵伸，并经清洗、干燥、绕卷得到聚乳酸纤维；
所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3甲基咪唑醋酸盐；
步骤(1)中将聚乳酸粉末在50-65℃下真空干燥20-30h后磨细，然后将其与离子液体混合，以100-240r/min的速度搅拌2-3h，制得聚乳酸纺丝原液；
步骤(2)中，将纺丝原液置于70-80℃的真空条件下，加入脱泡剂进行脱泡处理，脱泡处理过程持续2-4h；
步骤(3)中纺丝用到的凝固浴为水和离子液体组成的混合液体，混合液体中水与离子液体的质量含量比为2:100-4:100，凝固浴温度为20-60℃。
2.根据权利要求1所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中将聚乳酸粉末在60℃下真空干燥24h后磨细，然后将其与离子液体混合，以160r/min的速度搅拌2h，制得聚乳酸纺丝原液。
3.根据权利要求1所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中，将纺丝原液置于75℃的真空条件下，加入脱泡剂进行脱泡处理，脱泡处理过程持续3h。
4.根据权利要求3所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，所述的脱泡剂为水性胶用乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯聚戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的任意一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，混合液体中水与离子液体的质量含量比为3:100，凝固浴温度为30-50℃。
6.根据权利要求5所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，凝固浴温度为40℃。
7.根据权利要求1所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，步骤(4)中聚乳酸原丝牵伸倍数为3-5倍。
8.根据权利要求7所述的一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法，其特征在于，步骤(4)中聚乳酸原丝牵伸倍数为4倍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710919367.7A CN107761187B (zh) | 2017-09-30 | 2017-09-30 | 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710919367.7A CN107761187B (zh) | 2017-09-30 | 2017-09-30 | 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107761187A CN107761187A (zh) | 2018-03-06 |
| CN107761187B true CN107761187B (zh) | 2021-03-26 |
Family
ID=61267904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710919367.7A Active CN107761187B (zh) | 2017-09-30 | 2017-09-30 | 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107761187B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108728923A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-02 | 新沂市中诺新材料科技有限公司 | 一种新型再生纤维的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1670273A (zh) * | 2005-03-30 | 2005-09-21 | 东华大学 | 一种聚乳酸类纤维的制备方法 |
| CN1851063A (zh) * | 2006-05-19 | 2006-10-25 | 东华大学 | 以离子液体为溶剂制备纤维素纤维的方法 |
| CN103849003A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 | 一种聚乳酸粒子及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102976922B (zh) * | 2012-10-30 | 2015-07-15 | 青岛科技大学 | 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法 |
-
2017
- 2017-09-30 CN CN201710919367.7A patent/CN107761187B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1670273A (zh) * | 2005-03-30 | 2005-09-21 | 东华大学 | 一种聚乳酸类纤维的制备方法 |
| CN1851063A (zh) * | 2006-05-19 | 2006-10-25 | 东华大学 | 以离子液体为溶剂制备纤维素纤维的方法 |
| CN103849003A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 | 一种聚乳酸粒子及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107761187A (zh) | 2018-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zheng et al. | Preparation and characterization of chitosan/poly (vinyl alcohol) blend fibers | |
| JP4679641B2 (ja) | セルロース製品のパイロットスケール（ｐｉｌｏｔｓｃａｌｅ）製造のための非毒性プロセスおよびシステム | |
| EP2817448B1 (en) | Regeneration of cellulose | |
| CN110344131B (zh) | 一种丝胶蛋白改性再生纤维素纤维及其制备方法 | |
| Bechtold et al. | Textile chemistry | |
| EP2981641A1 (en) | Process for the production of shaped cellulose articles | |
| MX2013013208A (es) | Metodo paa la produccion de fibras precursoras que contienen lignina y tambien fibras de carbono. | |
| CN101942705B (zh) | 一种再生细菌纤维素纤维的制备方法 | |
| CN104878487B (zh) | 一种异收缩复合丝及其制备方法 | |
| CN105648576B (zh) | 一种ptfe/pva海岛纤维及其制备方法 | |
| CN104480567B (zh) | 一种仿毛型异收缩复合丝及其制备方法 | |
| CN107955984A (zh) | 一种石墨烯接枝多糖Lyocell纤维及其制备方法 | |
| CN107747165B (zh) | 一种超亲水聚酯纳米纤维膜及其制备方法 | |
| CN113638132B (zh) | 一种拒水拒油高强抗菌面料及其制备方法 | |
| CN101240454A (zh) | 纤维素共混纤维的溶剂制备法及其应用 | |
| CN104404647A (zh) | 一种纤维素纳米晶改性的亲水聚酯纤维及其制备方法 | |
| CN106012076B (zh) | 一种醋酸纤维的湿法纺丝制备方法 | |
| CN102453970B (zh) | 一种低醋酯化纤维素纤维及其制备方法 | |
| BR112020014349A2 (pt) | Processo para reutilizar um têxtil misto que apresenta celulose e material plástico sintético | |
| Määttänen et al. | Pre-treatments of pre-consumer cotton-based textile waste for production of textile fibres in the cold NaOH (aq) and cellulose carbamate processes | |
| CN104532392B (zh) | 一种多孔超亮光聚酯纤维及其制备方法 | |
| CN109468688A (zh) | 纤维素纤维的纺丝方法 | |
| CN107761187B (zh) | 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法 | |
| KR20120032932A (ko) | 라이오셀 스테이플 섬유의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 라이오셀 스테이플 섬유 | |
| CN110541304A (zh) | 一种单面亲水改性的涤纶织物的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |