CN108385197A - 一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备，该纳米纤维包括以下重量份的组分：聚乳酸60～90份、聚碳酸亚丙酯10～20份、增容剂1～5份；其制备包括以下步骤：(1)将聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、增容剂按重量份溶解在混合溶剂中，得到纺丝溶液；(2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到纤维膜，干燥即得所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。与现有技术相比，本发明制得的聚乳酸多孔纳米纤维具有较高的染色率和很好的韧性，特别适合于纺织领域；且制备方法简单易行。

Description

一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备方法。
背景技术
目前，随着人们生活水平的日益提高，消费观念的不断更新，消费者对纤维纺织品的质量、品种、颜色等要求越来越高。聚乳酸纤维是以聚乳酸为原料得到的制品，其不但具有良好的生物相容性和生物可吸收性，并且与聚酯几乎同等强度，杨氏模量较低，所以制成的织物柔软，是一种优良的面料原料。但是有两个问题严重影响了聚乳酸纤维织物在纺织领域的推广应用，第一，聚乳酸纤维韧性通常较差；第二，由于不耐高温、强酸和强碱，且易水解，聚乳酸的染色温度不能过高，从而染色效率低。
绍兴文理学院的CN201310434510.5公开了增韧型导电聚乳酸纤维及其制备方法和应用，该聚乳酸纤维含有以下成分：a)聚乳酸；b)聚酰胺弹性体；c)导电料。该发明极大地提高了聚乳酸纤维的导电性、断裂强度和断裂伸长率。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的CN201210123506.2公开了一种自增强聚乳酸纤维及其制备方法。该紫外光固化材料含有以下成分：a)立构复合晶聚乳酸微纤；b)聚乳酸基体。该发明开发了一种具有较高的常温力学强度和高温力学强度及较低的沸水收缩率的聚乳酸纤维。
浙江海正生物材料股份有限公司的CN201510689295.2公开了一种耐热型聚乳酸纤维及其制备方法。该纤维主要由分子A或分子B接枝聚L-乳酸共聚物和分子A或分子B接枝聚D-乳酸共聚物的组成。该发明提供了一种具有较高耐热性能和熔融焓效果的聚乳酸纤维。
但是，上述专利提供的聚乳酸纤维或存在韧性的缺陷，或存在染色效率低的缺陷，又或者两者皆有。
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增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，该纳米纤维包括以下重量份的组分：
聚乳酸 60～90份；
聚碳酸亚丙酯 10～20份；
增容剂 1～5份。
本发明中，聚碳酸亚丙酯起到的是增韧聚乳酸的作用，增容剂起到的是提高聚乳酸与聚碳酸亚丙酯之间相容性的作用，通过三者的协同作用，可以使纳米纤维具有较强的韧性。
优选的，纳米纤维包括以下重量份的组分：
聚乳酸 70～80份；
聚碳酸亚丙酯 13～18份；
增容剂 2～4份。
更优选的，该纳米纤维包括以下重量份的组分：
聚乳酸 75份；
聚碳酸亚丙酯 15份；
增容剂 3份。
所述的增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯-α烯烃共聚物。采用该增容剂，与聚乳酸及聚碳酸亚丙酯的反应如下：
即POE～g～GMA作为增容剂，在反应过程中提高了聚乳酸与聚碳酸亚丙酯的共混相容性，从而使聚碳酸亚丙酯能够最大程度地增韧聚乳酸。
一种如上所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、增容剂按重量份溶解在混合溶剂中，得到纺丝溶液；
(2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到纤维膜，干燥即得所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
优选的，所述混合溶剂中包括质量比为(1～3)：(2～1)：1的氯仿、二氯甲烷和甲苯。该混合溶剂能够通过不同组分挥发性能的不同而形成聚乳酸多孔纳米纤维。
优选的，所述静电纺丝的工艺参数为：
纺丝电压15～25kv、接收距离18～20cm、纺丝溶液流速2～4mL/h。
优选的，所述干燥的参数为：
温度为20～50℃，气压为10～101kPa，时间为2～12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)制得的聚乳酸多孔纳米纤维具有较高的染色率和很好的韧性，特别适合于纺织领域；
(2)制备方法简单易行。
附图说明
图1为实施例1所制增韧聚乳酸多孔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图2为实施例2所制增韧聚乳酸多孔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图3为实施例3所制增韧聚乳酸多孔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图4为实施例4所制增韧聚乳酸多孔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图5为实施例5所制增韧聚乳酸多孔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例所选的聚乳酸购自上海同杰良生物材料有限公司，分子量为130000。所选的聚碳酸亚丙酯购自江苏中科金龙化工有限公司，分子量为150000。所选的增容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物购自上海日之升新技术发展有限公司，分子量为240000，甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为1.5％。
实施例1
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 60份；
聚碳酸亚丙酯 10份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 1份。
首先将聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为1：1：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例2
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 68份；
聚碳酸亚丙酯 12份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 2份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为2：1.5：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例3
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 83份；
聚碳酸亚丙酯 18份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 4份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为3：1.5：2的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例4
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 90份；
聚碳酸亚丙酯 20份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 5份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为3：2：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例5
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 60份；
聚碳酸亚丙酯 10份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 5份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为3：2：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
将实施例1～5所制备得到的增韧聚乳酸多孔纳米纤维进行扫描电镜检测，得到的结果分别如图1～图5所示，从中我们可以看出：通过该方法成功制备得到了增韧聚乳酸多孔纳米纤维，且纳米纤维的横截面较为均匀。
实施例6
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 70份；
聚碳酸亚丙酯 13份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 2份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为3：1.5：2的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例7
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 80份；
聚碳酸亚丙酯 18份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 2份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为2：1.5：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例8
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 90份；
聚碳酸亚丙酯 20份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 1份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为1：1：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
实施例9
一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，以重量计，至少包括以下组分：
聚乳酸 75份；
聚碳酸亚丙酯 15份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物 3份。
首先将左旋聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯高聚物缓慢溶解到配制的氯仿，二氯甲烷和甲苯比例为2：2：1的混合溶剂中，将上述配好的纺丝溶液进行纳米纤维的静电纺丝，纺丝电压20kv、接收距离20cm、纺丝溶液流速2mL/h。得到纤维膜。然后对所得的纤维膜进行干燥处理，干燥温度在40℃之间，干燥气压在50kpa之间，干燥时间为8h，得到所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
对比例1
采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于：不加入聚碳酸亚丙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯—α烯烃共聚物。
对比例2
采用与实施例1相同的组成，但在制备时没有将组分溶解到混合溶剂中这一步骤。
将上述9个实施例及两个对比例制备得到的产品进行性能测定，测定方法如下：
1、分散红上染率，室温下染色，30分钟后用热水清洗。
2、拉伸强度，采用符合GB/T1040-2006标准的CMT5105万能试验机测量。
3、断裂伸长率，采用符合GB/T1040-2006标准的CMT5105万能试验机测量。
检测结果如下：
实施例 分散红上染率 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率
实施例1 91.2％ 22.1 111％
实施例2 93.3％ 23.7 115％
实施例3 93.8％ 24.5 118％
实施例4 94.5％ 24.9 124％
实施例5 93.2％ 21.4 102％
实施例6 93.5％ 21.9 108％
实施例7 93.1％ 23.5 114％
实施例8 92.9％ 24.9 110％
实施例9 95.2％ 25.2 130％
对比例1 92.1％ 3.3 45％
对比例2 61.3％ 9.3 90％
从中我们可以看出：本发明中的增韧聚乳酸多孔纳米纤维具有非常好的染色性能及韧性，且并没有影响制品的其他物理性能。增韧聚乳酸多孔纳米纤维有效的改善并发展了聚乳酸纤维的性能和应用。

Claims (7)

1.一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，其特征在于，该纳米纤维包括以下重量份的组分：
聚乳酸 60～90份；
聚碳酸亚丙酯 10～20份；
增容剂 1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，其特征在于，纳米纤维包括以下重量份的组分：
聚乳酸 70～80份；
聚碳酸亚丙酯 13～18份；
增容剂 2～4份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维，其特征在于，所述的增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯-α烯烃共聚物。
4.一种如权利要求1～3任一所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、增容剂按重量份溶解在混合溶剂中，得到纺丝溶液；
(2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到纤维膜，干燥即得所述增韧聚乳酸多孔纳米纤维。
5.根据权利要求4所述的一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中包括质量比为(1～3)：(2～1)：1的氯仿、二氯甲烷和甲苯。
6.根据权利要求4所述的一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的工艺参数为：
纺丝电压15～25kv、接收距离18～20cm、纺丝溶液流速2～4mL/h。
7.根据权利要求4所述的一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述干燥的参数为：
温度为20～50℃，气压为10～101kPa，时间为2～12h。
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