CN110629306A - 一种可降解聚乳酸纤维的制备方法 - Google Patents

一种可降解聚乳酸纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，包括以下步骤：真空加工：将聚乳酸类聚合物作为原材料，并将其原料放入真空容器内进行干燥处理，本发明通过使用梯度式加热处理，在对聚乳酸纤维的加工过程中采用先降温后升高的处理方式，可进一步增强聚乳酸纤维内原子结构间的稳定性，同时在相对高温的环境下，使得聚乳酸纤维一直处于相对干燥的环境下；通过采用负压处理，利用压强差的原理，使得聚乳酸类聚合物自动从容器内挤出，同时在挤出的过程中进行熔融作业，减少了传统作业时需要将聚合物挤出后再放置到容器内进行熔融作业的工序，从而提高了聚乳酸类聚合物制备时的工作效率。

Description

一种可降解聚乳酸纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸纤维领域，特别涉及一种可降解聚乳酸纤维的制备方法。
背景技术
聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从谷物中取得，其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。
聚乳酸纤维中的聚乳酸(PLA)是一种聚羟基酸。乳酸是乳酸杆菌产生的一种碳水化合物，是生物体(包括人体)中常见的天然化合物。通过乳酸环化二聚物的化学聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸为原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，以及很好的生物降解性，并且在可降解热塑性高分子材料中PLA具有最好的抗热性。
在聚乳酸纤维的传统制备过程中，需要将聚合物挤出后再放置到容器内进行熔融作业，该处的容器作为过滤处理，从而多出了一道工序；同时在加工过程中，若是保持加工温度处于相对稳定的区间，则会使制备完成的聚乳酸纤维内原子结构的稳定性容易受到外界因素的影响。
因此，本领域技术人员提供了一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)、真空加工：将聚乳酸类聚合物作为原材料，并将其原料放入真空容器内进行干燥处理；
(2)、负压处理：将真空容器通过加热管道连接到外界，使得熔融处理后的聚乳酸类聚合物得以从真空容器内挤出；
(3)、拉伸处理：使用纺丝牵引辊对挤出后的原料进行牵伸和热处理，从而得到初加工的聚乳酸纤维；
(4)、纺丝加工：将初加工的聚乳酸纤维放入到纺丝机内，将初加工的聚乳酸纤维定量从喷丝孔挤出，最终固化得出加工完成的聚乳酸纤维；
(5)、收集处理：使用络筒机将加工完成的聚乳酸纤维进行自动络筒处理，进行最后的收集作业。
优选的，所述步骤(1)中，真空容器内的压强为2.0×10-3Pa-3.0×10-3Pa，且抽真空处理的时间为2-3h。
优选的，所述步骤(2)中，将真空容器内的压强控制在高于正常空气压强1.0×102Pa-2.0×102Pa，该步骤(2)中同时进行熔融处理，保证加热管道的温度与熔融处理时的温度相同，温度控制在200-300℃之间。
优选的，所述步骤(2)中，设置的加热管道有若干组，且加热管道管口的直径为1-2cm。
优选的，所述步骤(3)中，使用到纺丝牵引辊的卷绕速率为20-40cm/min，且卷绕作业时的环境温度控制在100-150℃之间。
优选的，所述步骤(4)中，在纺丝机内进行纺丝的过程中，初加工的聚乳酸纤维在氮气的保护下通过直径为1-2mm的纺丝毛细管进行喷丝加工，该处加工的温度控制在150-200℃之间。
优选的，所述步骤(4)和步骤(5)之间还需要依次进行清花工序、梳棉工序、并条工序以及粗细纱工序。
优选的，所述步骤(5)中，络筒的线速为800m/min，且张力为40-50mbr。
与现有技术相比，本发明提供了一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，具有如下有益效果：
1、本发明通过使用梯度式加热处理，在对聚乳酸纤维的加工过程中采用先降温后升高的处理方式，可进一步增强聚乳酸纤维内原子结构间的稳定性，同时在相对高温的环境下，使得聚乳酸纤维一直处于相对干燥的环境下；
2、本发明通过采用负压处理，利用压强差的原理，使得聚乳酸类聚合物自动从容器内挤出，同时在挤出的过程中进行熔融作业，减少了传统作业时需要将聚合物挤出后再放置到容器内进行熔融作业的工序，从而提高了聚乳酸类聚合物制备时的工作效率；
3、本发明通过在纺丝加工时，使用氮气作为保护性气体，使得加工者可以通过改变纺丝加工作业时的温度，改变聚乳酸纤维的拉伸倍数，可根据使用者的要求进行灵活调控。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
具体实施方式
一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)、真空加工：将聚乳酸类聚合物作为原材料，并将其原料放入真空容器内进行干燥处理，该处真空容器内的压强为2.0×10-3Pa-3.0×10-3Pa，且抽真空处理的时间为2-3h；
(2)、负压处理：将真空容器通过加热管道连接到外界，使得熔融处理后的聚乳酸类聚合物得以从真空容器内挤出，将真空容器内的压强控制在高于正常空气压强1.0×102Pa-2.0×102Pa，该步骤(2)中同时进行熔融处理，保证加热管道的温度与熔融处理时的温度相同，温度控制在200-300℃之间；上述设置的加热管道有若干组，且加热管道管口的直径为1-2cm；
上述过程中采用负压处理，利用压强差的原理，使得聚乳酸类聚合物自动从容器内挤出，同时在挤出的过程中进行熔融作业，减少了传统作业时需要将聚合物挤出后再放置到容器内进行熔融作业的工序，从而提高了聚乳酸类聚合物制备时的工作效率。
(3)、拉伸处理：使用纺丝牵引辊对挤出后的原料进行牵伸和热处理，从而得到初加工的聚乳酸纤维，同时上述使用到纺丝牵引辊的卷绕速率为 20-40cm/min，且卷绕作业时的环境温度控制在100-150℃之间；
(4)、纺丝加工：将初加工的聚乳酸纤维放入到纺丝机内，将初加工的聚乳酸纤维定量从喷丝孔挤出，最终固化得出加工完成的聚乳酸纤维，在纺丝机内进行纺丝的过程中，初加工的聚乳酸纤维在氮气的保护下通过直径为 1-2mm的纺丝毛细管进行喷丝加工，该处加工的温度控制在150-200℃之间；
在纺丝加工时，使用氮气作为保护性气体，使得加工者可以通过改变纺丝加工作业时的温度，来改变聚乳酸纤维的拉伸倍数，可根据使用者的要求进行灵活调控。
例如：该处纺丝加工的温度设定为150℃时，聚乳酸纤维的拉伸倍数为 8-30；纺丝加工的温度设定为180℃时，聚乳酸纤维的拉伸倍数为5-10，该处设定的温度越高时则会使聚乳酸纤维的拉伸倍数越小。
通过采用上述技术方案，使用梯度式加热处理，在对聚乳酸纤维的加工过程中采用先降温后升高的处理方式(该处的升温和降温具有相对性)，可进一步增强聚乳酸纤维内原子结构间的稳定性，同时在相对高温的环境下，使得聚乳酸纤维一直处于相对干燥的环境下。
在步骤(4)和步骤(5)之间还需要依次进行清花工序、梳棉工序、并条工序以及粗细纱工序，上述清花工序用于对纤维开松，使得纤维蓬松；梳棉工序用于使纤维各部隔距较大，从而提高各通道的光滑度，减少堵塞断条；并条工序用于降低生条不均，提高纤维之间均匀混合的程度；粗细纱工序用于将纤维纱捻成线。
(5)、收集处理：使用络筒机将加工完成的聚乳酸纤维进行自动络筒处理，进行最后的收集作业，上述络筒的线速为800m/min，且张力为40-50mbr。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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)

1.一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、真空加工：将聚乳酸类聚合物作为原材料，并将其原料放入真空容器内进行干燥处理；
(2)、负压处理：将真空容器通过加热管道连接到外界，使得熔融处理后的聚乳酸类聚合物得以从真空容器内挤出；
(3)、拉伸处理：使用纺丝牵引辊对挤出后的原料进行牵伸和热处理，从而得到初加工的聚乳酸纤维；
(4)、纺丝加工：将初加工的聚乳酸纤维放入到纺丝机内，将初加工的聚乳酸纤维定量从喷丝孔挤出，最终固化得出加工完成的聚乳酸纤维；
(5)、收集处理：使用络筒机将加工完成的聚乳酸纤维进行自动络筒处理，进行最后的收集作业。
2.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，真空容器内的压强为2.0×10-3Pa-3.0×10-3Pa，且抽真空处理的时间为2-3h。
3.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将真空容器内的压强控制在高于正常空气压强1.0×102Pa-2.0×102Pa，该步骤(2)中同时进行熔融处理，保证加热管道的温度与熔融处理时的温度相同，温度控制在200-300℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，设置的加热管道有若干组，且加热管道管口的直径为1-2cm。
5.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用到纺丝牵引辊的卷绕速率为20-40cm/min，且卷绕作业时的环境温度控制在100-150℃之间。
6.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，在纺丝机内进行纺丝的过程中，初加工的聚乳酸纤维在氮气的保护下通过直径为1-2mm的纺丝毛细管进行喷丝加工，该处加工的温度控制在150-200℃之间。
7.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)和步骤(5)之间还需要依次进行清花工序、梳棉工序、并条工序以及粗细纱工序。
8.根据权利要求1所述的一种可降解聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，络筒的线速为800m/min，且张力为40-50mbr。
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