CN112322008A - 一种可降解合成纤维组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及合成纤维的技术领域，具体公开了一种可降解合成纤维组合物及其制备方法。可降解合成纤维组合物包括聚羟基脂肪酸酯6‑14份；聚醚砜树脂16‑20份；聚乳酸40‑50份；相容剂10‑20份；其制备方法为：步骤1），将聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、相容剂在高速混合机中混合15‑20分钟，转速350‑450r/min，混合均匀，获得可降解合成纤维预混物；步骤2），将可降解合成纤维预混物加入到挤出机中造粒，造粒温度为175‑185℃，转速为200‑300r/min，然后根据需要切粒，再进行真空干燥，获得可降解合成纤维组合物。本申请的组合物可用于制备合成纤维，其具有较佳的降解性能的同时合成纤维还具有较佳的质量的优点。

Description

一种可降解合成纤维组合物及其制备方法

技术领域

本申请涉及合成纤维的技术领域，更具体地说，它涉及一种可降解合成纤维组合物及其制备方法。

背景技术

合成纤维是把人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶(或可熔)性的线型聚合物，经纺丝成形和处理而制得的化学纤维，与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件限制，合成纤维具有强度高、质轻、弹性好等特点，具有广阔的应用前景。

目前，人工合成聚合物如合成纤维的处理问题变得越来越严重，主要是因其在自然界中的降解需要很长的时间，随着环境问题的不断恶化，人们越来越重视在工业化生产中利用可降解原料来替代不可降解原料，通常也会采用多种可降解的聚合物混合造粒，然后制成可降解合成纤维，以使得其具有较佳的降解性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有相关技术的可降解合成纤维由于是由多种聚合物合成的，不同的聚合物具有不同的性能，相互混合后并非一定能产生有益性能的叠加，可能使得生物降解速率仍然较缓慢，在较长一段时间内对环境仍存在较大的污染，甚至使得合成纤维的质量不足，比如抗静电性不够、强度不够、易断裂等缺陷。

发明内容

为了保证合成纤维组合物具有较佳的降解性能同时其制备的合成纤维还具有较佳的质量，本申请提供一种可降解合成纤维组合物及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种可降解合成纤维组合物，采用如下的技术方案：

一种可降解合成纤维组合物，包括以下质量份数的组分：

聚羟基脂肪酸酯6-14份；

聚醚砜树脂16-20份；

聚乳酸40-50份；

相容剂10-20份。

通过采用上述技术方案，通过采用聚羟基脂肪酸酯，聚羟基脂肪酸酯具有较佳的生物降解性能、生物相容性，还具有良好的气体阻隔性，较好的水解稳定性，很好的紫外稳定性。

通过采用聚醚砜树脂，聚醚砜树脂具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能。

通过采用聚乳酸，聚乳酸是一种聚羟基酸，具有良好的耐热性能、结晶度高、强度高、透明，且可热塑成形，具有一定的生物降解性能。

通过采用相容剂，相容剂能够改善聚酯间的相容性，使得各聚合物之间的相容性较佳，还有利于降低聚乳酸的刚性，增强纤维的柔顺性。

通过采用聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂与聚乳酸的配合，使得合成纤维组合物具有较佳的降解性能，同时使得制备的可降解合成纤维还具有较佳的质量，具有较强的断裂强度和较低的断裂伸长率，不易断裂。

优选的，还包括以下质量份数的组分：

过渡金属盐0.5-1.5份。

通过采用上述技术方案，通过采用过渡金属盐，过渡金属盐具有催化降解的效果，对于聚合物的降解具有协同作用，从而进一步提升了可降解合成纤维组合物的可降解性能。

优选的，所述过渡金属盐包括以下质量份数的组分：

硬脂酸铁0.2-0.6份；

油酸铜0.15-0.45份；

硫酸镍0.15-0.45份。

通过采用上述技术方案，通过采用硬脂酸铁、油酸铜与硫酸镍的复配作为过渡金属盐，采用多种多价过渡金属盐，有利于可降解合成纤维的降解，在光子激发金属3d层电子转移至聚合物产生自由基并以协同作用诱发聚酯等聚合物的降解，使得可降解合成纤维组合物的降解效果更佳。

优选的，还包括以下质量份数的组分：

抗氧剂0.5-1.5

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂、辅助氧化剂中的一种或多种的复配。

优选的，所述抗氧剂包括以下质量份数的组分：

抗氧剂DLTP 0.3-0.8份；

抗氧剂264 0.2-0.7份。

通过采用上述技术方案，通过采用抗氧剂DLTP与抗氧剂264的复配，使得纤维组合物不易发生热氧降解反应，可以保持纤维组合物的优良性能，减缓老化，延长使用寿命。

优选的，还包括以下质量份数的组分：

润滑剂0.5-1.5份；

所述润滑剂为聚乙烯蜡与甘油中的一种或两种的复配。

通过采用上述技术方案，通过采用聚乙烯蜡与甘油中的一种或两种的复配作为润滑剂，可减少聚合物的内摩擦，增加聚合物的熔融速率和熔体变形性，减少原料与金属表面的黏附力，使其受到机械的剪切力降至最少，从而有利于其加工成型。

优选的，所述相容剂包括以下质量份数的组分：

聚左旋乳酸4-8份；

聚己内酯6-12份。

通过采用上述技术方案，通过采用聚左旋乳酸与聚己内酯的复配，能够进一步提高聚酯间的相容性，从而使得组分产生较为强烈的相互作用，从而有利于提高其力学性能，可提高纤维的强度和断裂伸长率。

优选的，还包括以下质量份数的组分：

短梗霉多糖8-16份；

通过采用上述技术方案，通过采用短梗霉多糖，短梗霉多糖是无色、无味、无毒，短梗霉多糖具有良好的强度与硬度，通过短梗霉多糖与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂的配合，能够进一步提升纤维组合物的生物降解速率，使得可降解能力更强。

第二方面，本申请提供一种可降解合成纤维组合物的制备方法，采用如下的技术方案：

一种可降解合成纤维组合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，将聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、相容剂在高速混合机中混合15-20分钟，转速350-450r/min，混合均匀，获得可降解合成纤维预混物；

步骤2)，将可降解合成纤维预混物加入到挤出机中造粒，造粒温度为175-185℃，转速为200-300r/min，然后根据需要切粒，再进行真空干燥，获得可降解合成纤维组合物。

通过采用上述技术方案，通过将聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、相容剂在高速混合机中混合，使得混合工艺较为简单，且各原料的混合较为均匀，通过对其进行真空干燥处理，使得制备的可降解合成纤维组合物具有较佳的干燥度和含水率，有利于纤维组合物的储存。

优选的，所述步骤1)中可降解合成纤维预混物中还加入有硬脂酸铁、油酸铜、硫酸镍、抗氧剂DLTP、抗氧剂264、短梗霉多糖。

通过采用上述技术方案，通过在将各原料一起在高速混合机中混合，使得所有的原料均能够充分接触，且增大了接触的面积，有利于提升各原料相互配合作用时产生的有益效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂与聚乳酸的配合，使得合成纤维组合物具有较佳的可降解性能，同时使得制备的可降解合成纤维具有较强的断裂强度和较低的断裂伸长率，不易断裂，具有良好的质量。

2、本申请中优选采用过渡金属盐，过渡金属盐具有催化降解的的效果，对于聚合物的降解具有协同作用，从而进一步提升了可降解合成纤维组合物的可降解性能。

3、本申请中优选采用短梗霉多糖与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂的配合，能够进一步提升纤维组合物的可降解性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及比较例中各原料组分的来源信息详见表1

表1

实施例1-3

一种可降解合成纤维组合物，包括以下组分：

聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、相容剂。

相容剂为聚左旋乳酸、聚己内酯的复配。

实施例1-3中，各组分的投入量(单位Kg)详见表2表2

	实施例1	实施例2	实施例3
				聚羟基脂肪酸酯	6	10	14
聚醚砜树脂	16	18	20
				聚乳酸	40	45	50
聚左旋乳酸	4	6	8
				聚己内酯	6	9	12

实施例1-3中可降解合成纤维组合物的制备方法包括以下步骤：步骤1)，将聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯一起加入高速混合机中混合18分钟，转速400r/min，混合均匀，获得第一混合物；

步骤2)，将第一混合物加入到平行双螺杆挤出机中造粒，料筒温度为180℃，螺杆转速为250r/min，然后根据需要采用水环切粒，再真空干燥10小时，干燥温度为90℃，获得可降解合成纤维组合物。

实施例4

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物的制备方法中：

步骤1)，混合15分钟，转速350r/min；

步骤2)，料筒温度175℃，螺杆转速200r/min，真空干燥9小时。干燥温度为85℃。

实施例5

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物的制备方法中：

步骤1)，混合20分钟，转速450r/min；

步骤2)，料筒温度185℃，螺杆转速300r/min，真空干燥11小时。干燥温度为95℃。

实施例6-8

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物还包括：过渡金属盐。

过渡金属盐为硬脂酸铁、油酸铜与硫酸镍的复配。

实施例6-8中，各组分的投入量(单位Kg)详见表3

表3

	实施例6	实施例7	实施例8
				聚羟基脂肪酸酯	10	10	10
聚醚砜树脂	18	18	18
				聚乳酸	45	45	45
聚左旋乳酸	6	6	6
				聚己内酯	9	9	9
硬脂酸铁	0.2	0.4	0.6
				油酸铜	0.15	0.3	0.45
硫酸镍	0.15	0.3	0.45

硬脂酸铁、油酸铜与硫酸镍在步骤1)中与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯一起加入高速混合机中混合，混合均匀。

实施例9-11

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物还包括：润滑剂。

润滑剂为聚乙烯蜡与甘油的复配。

实施例9-11中，各组分的投入量(单位Kg)详见表4

表4

	实施例9	实施例10	实施例11
				聚羟基脂肪酸酯	10	10	10
聚醚砜树脂	18	18	18
				聚乳酸	45	45	45
聚左旋乳酸	6	6	6
				聚己内酯	9	9	9
聚乙烯蜡	0.2	0.4	0.6
				甘油	0.3	0.6	0.9

聚乙烯蜡、甘油在步骤1)中与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯一起加入高速混合机中混合，混合均匀。

实施例12-14

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物还包括：短梗霉多糖。

实施例12-14中，各组分的投入量(单位Kg)详见表5

表5

短梗霉多糖在步骤1)中与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯一起加入高速混合机中混合，混合均匀。

实施例15-17

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维组合物还包括：过渡金属盐、抗氧剂、润滑剂、短梗霉多糖。

过渡金属盐为硬脂酸铁、油酸铜与硫酸镍的复配；

抗氧剂为抗氧剂DLTP与抗氧剂264的复配；

润滑剂为聚乙烯蜡与甘油的复配。

实施例15-17中，各组分的投入量(单位Kg)详见表6

表6

硬脂酸铁、油酸铜、硫酸镍、抗氧剂DLTP、抗氧剂264、聚乙烯蜡、甘油、短梗霉多糖在步骤1)中与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、聚左旋乳酸、聚己内酯一起加入高速混合机中混合，混合均匀。

比较例1

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维的制备方法中：

步骤1)中，采用等量的聚乳酸代替聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂。

比较例2

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维的制备方法中：

步骤1)中，采用等量的聚乳酸代替聚醚砜树脂。

比较例3

一种可降解合成纤维组合物，与实施例2相比，区别仅在于：

可降解合成纤维的制备方法中：

步骤1)中，采用等量的聚乳酸代替聚羟基脂肪酸酯。

比较例4

一种可降解合成纤维组合物，与实施例13相比，区别仅在于：

可降解合成纤维的制备方法中：

步骤1)中，采用等量的聚乳酸代替聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂。

实验1

根据标准ASTM D 5988-2003《测定堆肥处理后的塑料或残留塑料在土壤中有氧生物降解的标准试验方法》检测各实施例和比较例所制备的可降解纤维组合物在处理90天后的重量损失率。

实验2

取各实施例和比较例制备的可降解纤维组合物，采用双螺旋挤出机熔融并过滤处理，然后经过熔体泵送至液相调质调稠反应釜进行调质处理，再送入二级过滤器进行过滤处理，然后送入静态混合器，然后再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固化丝束纤维，得到可降解合成纤维。

根据国家标准GB/T 9997-1988《化学纤维单纤维断裂强度和断裂伸长的测定》检测各实施例和比较例所制备的可降解合成纤维组合物所制备的纤维的断裂强度和伸长率。

实验1-2的检测数据详见表7。

表7

根据表7中比较例2与比较例1的数据对比可得，加入聚羟基脂肪酸酯，重量损失率的提升较小，证明聚羟基脂肪酸酯对于合成纤维组合物的生物降解性能有一定的提升效果，但是在一定程度上的提升效果并不显著，且断裂强度和断裂伸长率的变化不大，证明聚羟基脂肪酸酯对可降解合成纤维组合物的制得的纤维的强度和伸长率的无明显的负面影响。

根据表7中比较例3与比较例1的数据对比可得，加入聚醚砜树脂，重量损失率的变化不明显，证明聚醚砜树脂对促进合成纤维组合物的生降解性能的效果不大，断裂强度有一定增强，伸长率有所下降，说明聚醚砜树脂对可降解合成纤维组合物制得的纤维的强度有一定促进作用。

根据表7中实施例2与比较例2、比较例3的数据对比可得，加入聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂的配合，重量失重率有较为显著的提升，能够使得合成纤维组合物具有较佳的生物降解性能，且断裂强度在一定程度上有增强，伸长率也有较小的减小，从而说明聚羟基脂肪酸酯与聚醚砜树脂配合使用时，使得制备的可降解合成纤维能够在一定程度上进一步增强其质量，使其不易断裂，具有良好的质量。

根据表7中实施例6-8与实施例2的数据对比可得，加入多价过渡金属盐，重量失重率有较好的提升，说明采用多价过渡金属盐有利于可降解合成纤维的降解，从而使得可降解合成纤维组合物的生物降解效果更佳，且加入过渡金属盐后对于制得的合成纤维的断裂强度和伸长率的促进效果较为一般且无明显的负面作用。

根据表7中实施例9-11与实施例2的数据对比可得，加入聚乙烯蜡与甘油，断裂强度在一定程度上有较为显著的提升，断裂伸长率的较小的下降，从而说明加入聚乙烯蜡与甘油后使得可降解合成纤维组合物制得的合成纤维具有较佳的强度。

根据表7中比较例4与比较例1的数据对比可得，加入短梗霉多糖，重量损失率的有所提升，且提升不明显，证明短梗霉多糖有一定促进合成纤维组合物的生降解性能的功效，且效果不太明显，断裂强度和断裂伸长率的变化均较小，说明短梗霉多糖对可降解合成纤维组合物制得的纤维强度无显著的负面影响。

根据表7中实施例12-14与实施例2的数据对比可得，加入短梗霉多糖与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂的配合，重量失重率在一定程度上仍有较好的提升，说明短梗霉多糖与聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂配合使用时，能够进一步促进可降解合成纤维组合物的降解速率，从而有利于减缓纤维对环境污染的时间。

根据表7中实施例15-17与实施例13的数据对比可得，加入硬脂酸铁、油酸铜、硫酸镍、抗氧剂DLTP、抗氧剂264、聚乙烯蜡、甘油的配合，重量失重率、断裂强度有一定的提升，伸长率有所减小，且变化均不大，说明硬脂酸铁、油酸铜、硫酸镍、抗氧剂DLTP、抗氧剂264、聚乙烯蜡与甘油相互配合时，对于可降解合成纤维组合物的降解速率无明显的负面效果，且对该可降解合成纤维组合物所制备的纤维的强度的作用较为平常，效果不大。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种可降解合成纤维组合物，其特征在于：包括以下质量份数的组分：

聚羟基脂肪酸酯6-14份；

聚醚砜树脂16-20份；

聚乳酸40-50份；

相容剂10-20份。

2.根据权利要求1所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：还包括以下质量份数的组分：

过渡金属盐0.5-1.5份。

3.根据权利要求2所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：所述过渡金属盐包括以下质量份数的组分：

硬脂酸铁0.2-0.6份；

油酸铜0.15-0.45份；

硫酸镍0.15-0.45份。

4.根据权利要求1所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：还包括以下质量份数的组分：

抗氧剂0.5-1.5；

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂、辅助氧化剂中的一种或多种的复配。

5.根据权利要求4所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：所述抗氧剂包括以下质量份数的组分：

抗氧剂DLTP 0.3-0.8份；

抗氧剂264 0.2-0.7份。

6.根据权利要求1所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：还包括以下质量份数的组分：

润滑剂0.5-1.5份；

所述润滑剂为聚乙烯蜡与甘油中的一种或两种的复配。

7.根据权利要求1所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：所述相容剂包括以下质量份数的组分：

聚左旋乳酸4-8份；

聚己内酯6-12份。

8.根据权利要求1所述的可降解合成纤维组合物，其特征在于：还包括以下质量份数的组分：

短梗霉多糖8-16份。

9.一种可降解合成纤维组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），将聚羟基脂肪酸酯、聚醚砜树脂、聚乳酸、相容剂在高速混合机中混合15-20分钟，转速350-450r/min，混合均匀，获得可降解合成纤维预混物；

步骤2），将可降解合成纤维预混物加入到挤出机中造粒，造粒温度为175-185℃，转速为200-300r/min，然后根据需要切粒，再进行真空干燥，获得可降解合成纤维组合物。

10.根据权利要求9所述的可降解合成纤维组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中可降解合成纤维预混物中还加入有硬脂酸铁、油酸铜、硫酸镍、抗氧剂DLTP、抗氧剂264、短梗霉多糖。