CN111235674A - 一种可降解聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解聚酯纤维，由聚酯切片、可降解添加剂组成，所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%，所述可降解添加剂由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成；本发明还公开了该可降解聚酯纤维的制备方法，通过聚酯切片干燥处理、加入可降解添加剂、喂入螺杆挤压机、加热熔融、计量泵、纺丝箱、喷丝板、冷却固化等制成。本发明能够提高聚酯纤维在微生物环境中的降解速度，生产工艺简单，安全环保，成本低，应用于可降解的纺织品中具有很好的商业、社会价值。
Description
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种可降解聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
纺织合成纤维中的聚酯纤维具有强度高、弹性好、耐磨、实用性和耐用性好等优点，已是目前用量最大、使用领域最广的合成纤维，随着聚酯纤维织物等消费量的日益增加和服装穿着周期的不断缩短，聚酯纤维大多数使用后被丢弃造成了大量的废弃物，且很难降解。
通常关于纺织品废料处理基本上采用堆积、焚毁、填埋降解等方法，这些方法存在如下缺点：直接堆积处理纺织废料会占用大量土地，堆积的废料暴露在空气中会聚积大量的灰尘和杂质，严重影响环境卫生；焚烧会产生大量的温室气体CO2 与灰尘，影响环境卫生，污染大气质量，且焚烧后的化纤残留物更不易处理；填埋生物降解法相对成本较低，填埋是主要处理服装废弃物的方式，但传统化学纤维由于是人造的分子结构，微生物无法降解，聚酯纤维在土壤中几百年都不会降解。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种可降解聚酯纤维及其制备方法，能够提高聚酯纤维在微生物环境中的降解速度，生产工艺简单，安全环保，成本低，应用于可降解的纺织品中具有很好的商业、社会价值。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种可降解聚酯纤维，由聚酯切片、可降解添加剂组成，所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%，所述可降解添加剂由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成。
优选地，所述单糖为丙糖或己糖。
优选地，所述改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
本发明还提供了一种可降解聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
a）将聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制在280℃~290℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
优选地，所述步骤a）中加入由60%的聚乳酸、15%的单糖、20%的改性大豆蛋白、5%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
优选地，所述步骤a）中加入由65%的聚乳酸、10%的单糖、15%的改性大豆蛋白、10%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
优选地，所述步骤a）中单糖为丙糖或己糖。
优选地，所述步骤a）中改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
优选地，所述步骤a）中螺杆温度控制在286℃。
优选地，所述步骤a）中可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的1%或2%。
本发明有益效果如下：本发明能够提高聚酯纤维在微生物环境中的降解速度，生产工艺简单，安全环保，成本低，应用于可降解的纺织品中具有很好的商业、社会价值。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面将对本发明的实现进行详细阐述，需要注意的是下面实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
本发明公开的一种可降解聚酯纤维，由聚酯切片、可降解添加剂组成，所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%，所述可降解添加剂由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成。
优选地，所述单糖为丙糖或己糖。
优选地，所述改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
本发明公开的该可降解聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
a）将聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制在280℃~290℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
优选地，所述步骤a）中加入由60%的聚乳酸、15%的单糖、20%的改性大豆蛋白、5%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
优选地，所述步骤a）中加入由65%的聚乳酸、10%的单糖、15%的改性大豆蛋白、10%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
优选地，所述步骤a）中单糖为丙糖或己糖。
优选地，所述步骤a）中改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
优选地，所述步骤a）中螺杆温度控制在286℃。
优选地，所述步骤a）中可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的1%或2%。
本发明采用微生物可食用的聚乳酸、单糖、改性大豆蛋白和多孔纳米碳颗粒组合成的可降解添加剂，能够吸引环境中的微生物，并为微生物的附着和生长提供良好的环境，附着于纤维表面的微生物会分泌酶，可降解添加剂可以与酶发生反应，同时通过水解、氧化等反应的共同作用，将高分子断裂成小分子的化合物，微生物吸收或消耗这些小分子化合物，将纤维最终分解成CO2，H2O 和CH4等。本发明制备的聚酯纤维能够提高聚酯纤维在微生物环境中的降解速度，降解产物对人体和环境也没有任何影响，且生产工艺简单，成本低，为可降解纺织品的开发提供了基础，具有很好的商业、社会价值。
下面各具体实施例中涉及到的鼓风干燥箱型号为DHG-9925A、螺杆挤出机型号为SJSZ80、计量泵型号为GH244L-15-1Z、纺丝箱型号为HQ/HM2910、调温风箱型号为MOA。
实施例1
a）将PET聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由60%的聚乳酸、15%的丙糖、20%的酸性改性大豆蛋白、5%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制为286℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的1%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
实施例2
a）将PBT聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由65%的聚乳酸、10%的丙糖、15%的超声改性大豆蛋白、10%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制为286℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的1%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
实施例3
a）将PBT聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由65%的聚乳酸、10%的己糖、15%的碱性改性大豆蛋白、10%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制为286℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的2%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
采用本实施例1、2、3制得的可降解聚酯织物及其对比样在相同的微生物环境下填埋，织物降解见下表：
从表中可知，在相同微生物环境和作用时间下，普通聚酯织物的可降解度极低，本发明制备的聚酯纤维能够显著提高聚酯纤维在微生物环境中的降解速度，另外本发明中可降解添加剂的组合成分比例不同会对降解程度有影响，可降解添加剂的添加量不同会对聚酯织物的降解速度和程度有影响，在一定范围内，聚乳酸和多孔纳米碳颗粒的增加会提高聚酯织物的降解速度，可降解添加剂的量越多，聚酯织物降解的速度越快，降解程度越高。
以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可降解聚酯纤维，其特征在于，由聚酯切片、可降解添加剂组成，所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%，所述可降解添加剂由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成。
2.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯纤维，其特征在于，所述单糖为丙糖或己糖。
3.根据权利要求1所述的一种可降解聚酯纤维，其特征在于，所述改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
4.一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）将聚酯切片在鼓风干燥箱中120℃下烘干2h，然后加入由40%~70%的聚乳酸、5%~20%的单糖、5%~25%的改性大豆蛋白、5%~15%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂，均匀混合喂入到螺杆挤出机中，由旋转的螺杆送到加热区，螺杆温度控制在280℃~290℃，经过挤压、熔融后将混合聚合物熔体送至计量泵，其中所述可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的0.5%~2%；
b）所述计量泵控制并确保所述混合聚合物熔体稳定流入纺丝箱，在所述纺丝箱中所述混合聚合物熔体被过滤并被压入多孔喷丝板中喷出熔体细流，再经调温风箱吹出的冷风快速冷凝而成固化丝束纤维，得可降解聚酯纤维。
5.根据权利要求4所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中加入由60%的聚乳酸、15%的单糖、20%的改性大豆蛋白、5%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
6.根据权利要求4所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中加入由65%的聚乳酸、10%的单糖、15%的改性大豆蛋白、10%的多孔纳米碳颗粒组成的可降解添加剂。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中单糖为丙糖或己糖。
8.根据权利要求4或5或6所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中改性大豆蛋白为酸性改性大豆蛋白或超声改性大豆蛋白或碱性改性大豆蛋白。
9.根据权利要求4所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中螺杆温度控制在286℃。
10.根据权利要求4所述的一种可降解聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中可降解添加剂的添加量为所述聚酯切片添加量的1%或2%。
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