CN108468102A - 可降解吸水芯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解吸水芯,所述吸水芯由可降解纤维制成,所述可降解纤维至少包括第一层体和第二层体;所述第一层体至少包括有聚乳酸,所述第二层体选自聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯的一种或其组合;所述第二层体的熔点高于第一层体,所述第一层体与所述第二层体的比例为25:75~75:25。制备吸水芯的可降解纤维中含有聚乳酸组分,其在掩埋后经微生物作用可以完全或部分分解为二氧化碳和水,有效减少了对环境的破坏。本发明还涉及一种可降解吸水芯的制备方法以及在液体的传输、散发领域或者在液体的分析取样领域的应用。

Description

可降解吸水芯及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及吸水芯技术领域,具体涉及一种可降解吸水芯及其制备方法和应用。
背景技术
吸水芯常应用于香薰行业的液体传输或者应用于医疗诊断行业的液体取样,这类吸水芯多为一次性用品,尤其是用于医疗诊断液体取样的吸水芯条,因使用量较大,丢弃后对环境造成了较大的压力。
目前对使用后的吸水芯的处理方式是随生活垃圾进行掩埋或者焚烧,由于现有的吸水芯的纤维多采用聚酰胺类、聚酯类或聚丙烯类等聚合物制成,这些聚合物纤维材料制成的吸水芯掩埋后短时间内难以被微生物降解,对生态环境造成了难以恢复的影响,其焚烧处理过程中也会产生大量的有害气体,污染环境。
故,现有的吸水芯还需要进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是针对现有技术的现状,提供一种可降解的吸水芯。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状,提供一种可降解的吸水芯的制备方法。
本发明所要解决的再一个技术问题是针对现有技术的现状,提供一种可降解的吸水芯的应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种可降解吸水芯,所述吸水芯由可降解纤维制成,所述可降解纤维至少包括第一层体和第二层体;所述第一层体至少包括有聚乳酸,所述第二层体选自聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯的一种或其组合;所述第二层体的熔点高于第一层体;所述第一层体与所述第二层体的比例为25:75~75:25。
作为优选,所述可降解纤维中聚乳酸含量大于等于50wt%。
作为优选,所述可降解纤维为由皮层和芯层组成的具有皮芯结构的双组份纤维,所述皮层为第一层体,所述芯层为第二层体;或者所述可降解纤维为由两个半层形成的具有并列结构的双组份纤维,第一半层为第一层体,第二半层为第二层体。其中,皮芯结构可以是第一层体与第二层体的重心重合的同心结构,也可以是偏心结构。
作为优选,所述皮芯结构为非对称的偏心结构。
作为优选,所述第二层体的熔点高于第一层体。对于皮芯结构的纤维来说是指芯层的熔点高于皮层的熔点,使得所述纤维在热熔粘结时,皮层首先融化进行有效粘合。
作为优选,所述第一层体为聚乳酸,所述第二层体为PTT。聚乳酸与PTT材料都具有良好的染色性,并且均便于加工。
作为优选,所述可降解纤维的单丝纤度为10~50D,所述吸水芯的总纤度范围为10000~500000D。
作为优选,所述可降解纤维通过热熔粘合的方式形成所述吸水芯。该纤维材料通过自身热熔粘合形成所述吸水芯,避免化学粘合剂的使用,更加安全、环保。
作为优选,所述吸水芯为棒状或者片状。
本发明还提供一种可降解吸水芯的制备方法,包括以下步骤:
1)、初生纤维的获得:
将含有聚乳酸的第一层体的原料和第二层体的原料分别进行干燥、螺杆挤出,然后经计量泵按照重量比为25:75~75:25送入纺丝箱体,通过所述纺丝箱体内的皮芯复合纺丝组件或者并列复合纺丝组件进行熔融纺丝,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有皮芯结构或者具有并列结构的初生纤维,其中,所述第一层体的原料与所述第二层体的原料中聚乳酸的总含量大于等于50wt%。
2)、初生纤维的卷曲处理:对偏心皮芯结构或者并列结构的初生纤维在55~85℃下进行加热拉伸处理,拉伸比为2.0~3.0,拉伸速度为10~100mpm,然后经过70~110℃热定型后得到自卷曲的可降解纤维;
对同心皮芯结构的初生纤维,使用卷曲机进行机械卷曲,然后在70~110℃进行热定型得到卷曲的可降解纤维。
3)、纤维粘合:将卷将曲后的纤维通过加热模具逐渐加热至粘合温度,使得所述纤维的第一层体受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,其中,所述粘合温度高于第一层体的熔点,低于第二层体的熔点。
4)、冷却定型:将热熔粘合后的可降解纤维在10~20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯。
5)、切割:通过切割工具冲剪得到所需任意尺寸的棒状或片状吸水芯。
本发明还提供一种可降解吸水芯在液体的传输、散发领域或者在液体的分析取样领域的应用。具体的,可降解吸水芯可广泛应用于水基、油基香水、驱蚊液及芳香剂等液体的传输或散发,或者应用于医疗诊断行业中唾液、尿液、血液、血清等液体的分析取样。
与现有技术相比,本发明提供一种采用可降解纤维制成的吸水芯,所述可降解纤维含有聚乳酸组分,该吸水芯在掩埋后经微生物作用可以完全或部分分解为二氧化碳和水,有效减少了对环境的破坏。该吸水芯在制备时,其成型温度比普通PET的吸水芯低60℃,生产过程能源消耗可降低30%,生产过程中也不会产生有毒烟气,生产环境友好。本发明的吸水芯还具有良好的生物相容性和抗菌性,可以直接接触人体。此外,该吸水芯因含有聚乳酸组分而具有良好的染色性,可通过添加变色染料使得液体传输、散发过程以及液体的分析取样过程更加直观可视。
附图说明
图1为本发明实施例中的吸水芯的立体示意图;
图2为本发明实施例中的吸水芯的断面图(棒状芯体);
图3为本发明实施例中的吸水芯中具有皮芯结构的可降解纤维的断面图(偏心结构);
图4为本发明实施例中的吸水芯中具有并列结构的可降解纤维的断面图;
图5为本发明实施例中的吸水芯中具有皮芯结构的可降解纤维的断面图,(同心结构)。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1~图5所示,可降解吸水芯为由可降解纤维制成的棒状芯体,其中可降解纤维至少包括第一层体和第二层体;第一层体至少部分含有聚乳酸组分,第二层体选自聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯的一种或其组合;第一层体与所述第二层体的重量比例为25:75~75:25;可降解纤维中的聚乳酸含量大于等于50wt%。这种吸水芯可广泛应用于水基、油基香水、驱蚊液及芳香剂等液体的传输或散发,或者应用于医疗诊断行业中唾液、尿液、血液、血清等液体的分析取样。
吸水芯的总纤度为10000~500000D,制备吸水芯的可降解纤维的单丝纤度为10~50D,其可以为由皮层和芯层组成的具有皮芯结构的双组份纤维,皮层为第一层体,芯层为第二层体;或者可降解纤维为由两个半层形成的具有并列结构的双组份纤维,第一半层为第一层体,第二半层为第二层体。其中,皮芯结构可以是第一层体与第二层体的重心重合的同心结构,也可以是偏心结构。第二层体的熔点高于第一层体的熔点,对于具有偏心结构的皮芯纤维和两个半层形成的并列结构纤维,其在经加热拉伸处理后,由于第一层体与第二层体的熔点不同,所以其在加热拉伸处理后会有不同程度的收缩,进而能得到自卷曲纤维,而不必再进行复杂的机械卷曲、热定型等操作,节省了生产成本。
可降解纤维通过点状热熔粘合的方式形成吸水芯,其中热熔粘合温度高于第一层体的熔点,低于第二层体的熔点。对于皮芯结构的纤维来说,芯层的熔点高于皮层的熔点,使得所述纤维在热熔粘结时,皮层首先融化进行有效粘合,同样对于两个半层构成的并列结构纤维来说,第一半层首先受热融化,相互之间进行粘合,避免化学粘合剂的使用,更加安全、环保。
实施例1、
将RV=5的聚乳酸(PLA)粒子和RV=2的聚乳酸(PLA)粒子在均在80℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在220-250℃条件下经螺杆挤出后再经计量泵送入纺丝箱体,通过纺丝箱体内的皮芯复合纺丝组件对两者进行熔融纺丝,纺丝箱体内温度为250℃,纺丝速度1000m/min,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有偏心皮芯结构的初生纤维,其中,冷却风温为25℃,风速为1m/s;初生纤维的第一层体(皮层)的原料为RV=2的聚乳酸,第二层体(芯层)的原料为RV=5的聚乳酸,两者的计量比例为50:50。
然后对初生纤维进行热水浸浴及拉伸处理,其中,热水浸浴温度为65℃,拉伸比为2.5,拉伸速度为120m/min,然后经过80℃热风定型后得到自卷曲的可降解纤维,其中,可降解纤维的单丝纤度为5.0D;当然也可以采用相同温度的蒸汽对初生纤维进行喷射加热及拉伸处理。如图2示出的为具有偏心皮芯结构的可降解纤维。
将卷曲后的纤维在120℃条件下进行预热,然后放置于加热模具中加热至粘合温度150℃,使得皮芯纤维的第一层体(皮层)受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,其中,加热模具的粘合温度高于皮芯纤维的皮层的熔点,低于芯层的熔点。皮芯纤维在热熔粘合完成后在10~20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯,最后冷却定型完成后的吸水芯再通过冲床冲剪得到规整尺寸的棒状或片状吸水芯,吸水芯的总纤度为70000D。本实施例中吸水芯的第一层体与第二层体均为聚乳酸,即聚乳酸的含量为100wt%,使用后可以完全降解。
实施例2、
将聚乳酸(PLA)在80℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在220-250℃条件下经螺杆挤出后送入纺丝箱体;将聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)在120℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在265-295℃条件下经螺杆挤出后送入纺丝箱体;通过纺丝箱体内的皮芯复合纺丝组件对两者进行熔融纺丝,纺丝箱体内温度为285℃,纺丝速度1000m/min,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有偏心皮芯结构的初生纤维,其中,冷却风温为15℃,风速为0.85m/s;初生纤维的第一层体(皮层)为聚乳酸,第二层体(芯层)为聚对苯二甲酸丙二醇酯,两者的计量比例为60:40。
然后对初生纤维进行热水浸浴及拉伸处理,其中,热水浸浴温度为75℃,拉伸比为3.0,拉伸速度为100m/min,然后经过70-90℃热风定型后得到自卷曲的可降解纤维,其中,可降解纤维的纤度为10.0D;当然也可以采用相同温度的蒸汽对初生纤维进行喷射加热及拉伸处理。
将卷曲后的纤维在120℃条件下进行预热,然后放置于加热模具中加热至粘合温度150℃,使得皮芯纤维的第一层体(皮层)受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,得到吸水芯前体,其中,加热模具的粘合温度高于皮芯纤维的皮层的熔点,低于芯层的熔点。皮芯纤维在热熔粘合完成后在10-20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯,最后冷却定型完成后的吸水芯通过冲床冲剪得到规整尺寸的棒状或片状吸水芯,本实施例中吸水芯的总纤度为80000D,聚乳酸的含量为60wt%,使用后可以部分降解。
实施例3、
将聚乳酸(PLA)在80℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在220-250℃条件下经螺杆挤出后送入纺丝箱体;将聚乳酸与PTT的共混物在100℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在250-280℃条件下经螺杆挤出后经计量泵送入纺丝箱体;通过纺丝箱体内的并列复合纺丝组件对两者进行熔融纺丝,纺丝箱体内温度为285℃,纺丝速度1000m/min,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有两个半层的并列结构的初生纤维,其中,冷却风温为15℃,风速为1.0m/s;初生纤维的第一层体(第一半层)为聚乳酸,第二层体(第二半层)为聚乳酸与PTT的共混物,两者的计量比例为40:60。
然后对初生纤维进行热水浸浴及拉伸处理,其中,热水浸浴温度为75℃,拉伸比为2.5,拉伸速度为100m/min,然后经过80-100℃热风定型后得到自卷曲的可降解纤维,其中,可降解纤维的纤度为7.0D;当然也可以采用相同温度的蒸汽对初生纤维进行喷射加热及拉伸处理。
将卷曲后的纤维在120℃条件下进行预热,然后放置于加热模具中加热至粘合温度150℃,使得皮芯纤维的第一层体(皮层)受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,得到吸水芯前体,其中,加热模具的粘合温度高于皮芯纤维的皮层的熔点,低于芯层的熔点。皮芯纤维在热熔粘合完成后在10-20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯,最后冷却定型完成后的吸水芯通过冲床冲剪得到规整尺寸的棒状或片状吸水芯。本实施例中吸水芯的总纤度为80000D,聚乳酸的含量为55wt%,使用后可以部分降解。
实施例4、
将聚乳酸(PLA)粒子在80℃条件下进行干燥,干燥时间为8h,然后在220-250℃条件下经螺杆挤出后送入纺丝箱体;将PET在150℃条件下进行干燥,干燥时间为6h,然后在275-290℃条件下经螺杆挤出后经计量泵送入纺丝箱体;通过纺丝箱体内的皮芯复合纺丝组件对两者进行熔融纺丝,纺丝箱体内温度为290℃,纺丝速度1000m/min,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有同心皮芯结构的初生纤维,其中,冷却风温为12℃,风速为1.2m/s;初生纤维的第一层体(皮层)为聚乳酸,第二层体(芯层)为PET,两者的计量比例为50:50。
对同心皮芯结构的初生纤维,使用卷曲机进行机械卷曲,然后在100-110℃进行热定型得到卷曲的可降解纤维,其中,卷曲CPI值为8~10,卷曲角度100~110°,可降解纤维的纤度为6.0D。
将卷曲后的纤维在120℃条件下进行预热,然后放置于加热模具中加热至粘合温度150℃,使得皮芯纤维的第一层体(皮层)受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,得到吸水芯前体,其中,加热模具的粘合温度高于皮芯纤维的皮层的熔点,低于芯层的熔点。皮芯纤维在热熔粘合完成后在10-20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯,最后冷却定型完成后的吸水芯通过冲床冲剪得到规整尺寸的棒状或片状吸水芯。本实施例中吸水芯的总纤度为100000D,聚乳酸的含量为50wt%,使用后可以部分降解。

Claims (10)

1.一种可降解吸水芯,其特征在于:所述吸水芯由可降解纤维(10)制成,所述可降解纤维(10)至少包括第一层体(1)和第二层体(2);
所述第一层体(1)至少包括有聚乳酸,所述第二层体(2)选自聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯的一种或其组合;
所述第二层体(2)的熔点高于第一层体(1);
所述第一层体(1)与所述第二层体(2)的重量比例为25:75~75:25。
2.根据权利要求1所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述可降解纤维中聚乳酸含量大于等于50wt%。
3.根据权利要求2所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述可降解纤维(10)为由皮层和芯层组成的具有皮芯结构的双组份纤维,所述皮层为第一层体(1),所述芯层为第二层体(2);
或者所述可降解纤维(10)为由两个半层形成的具有并列结构的双组份纤维,第一半层为第一层体(1),第二半层为第二层体(2)。
4.根据权利要求3所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述皮芯结构为非对称的偏心结构。
5.根据权利要求4所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述第一层体(1)为聚乳酸,所述第二层体(2)为聚对苯二甲酸丙二醇酯。
6.根据权利要求5所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述可降解纤维(10)的纤度为10~50D,所述吸水芯的总纤度为10000~500000D。
7.根据权利要求6所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述可降解纤维(10)通过热熔粘合的方式形成所述吸水芯。
8.根据权利要求7所述的可降解吸水芯,其特征在于:所述吸水芯为棒状或者片状。
9.一种可降解吸水芯的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)、初生纤维的获得:
将含有聚乳酸的第一层体(1)的原料和第二层体(2)的原料分别进行干燥、螺杆挤出,然后经计量泵按照重量比为25:75~75:25送入纺丝箱体,通过所述纺丝箱体内的皮芯复合纺丝组件或者并列复合纺丝组件进行熔融纺丝,最后经吹风冷却、上油、卷绕得到具有皮芯结构或者具有并列结构的初生纤维,其中,所述第一层体(1)的原料与所述第二层体(2)的原料中聚乳酸的总含量大于等于50wt%;
2)、初生纤维的卷曲处理:对偏心皮芯结构或者并列结构的初生纤维在55~85℃下进行加热拉伸处理,拉伸比为2.0~3.0,拉伸速度为10~100mpm,然后经过70~110℃热定型后得到自卷曲的可降解纤维(10);
对同心皮芯结构的初生纤维,使用卷曲机进行机械卷曲,然后经过70~110℃热定型后得到卷曲的可降解纤维(10);
3)、纤维粘合:将卷曲后的纤维通过加热模具加热至粘合温度,使得所述纤维的第一层体(1)受热融化进行有效粘合,并压缩至所需尺寸,其中,所述粘合温度高于第一层体(1)的熔点,低于第二层体(2)的熔点;
4)、冷却定型:将热熔粘合后的可降解纤维在10~20℃进行冷却定型,得到可降解的吸水芯;
5)、切割:将冷却定型后可降解吸水芯通过切割工具冲剪得到规整尺寸的棒状或片状吸水芯。
10.权利要求1~8任一项所述的可降解吸水芯在液体的传输、散发领域或者在液体的分析取样领域的应用。
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