CN113249815A - 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法 - Google Patents

一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113249815A
CN113249815A CN202110538072.1A CN202110538072A CN113249815A CN 113249815 A CN113249815 A CN 113249815A CN 202110538072 A CN202110538072 A CN 202110538072A CN 113249815 A CN113249815 A CN 113249815A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pga
temperature
biodegradable
fiber
roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110538072.1A
Other languages
English (en)
Inventor
吉鹏
吴宇豪
王华平
王朝生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN202110538072.1A priority Critical patent/CN113249815A/zh
Publication of CN113249815A publication Critical patent/CN113249815A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D01F6/625—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters derived from hydroxy-carboxylic acids, e.g. lactones
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，将未进行预结晶且含水量为小于30ppm的PGA切片经熔融挤出形成初生纤维后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；高倍热拉伸是指热拉伸后得到拉伸倍数为5～20的PGA纤维；不粘结的纤维的结晶度为45％～70％，声速取向值为1.5～3.5km/s；本发明操作简单，反应条件温和，成本低，经过该方法改进后的PGA纤维不易粘结，且易从筒子上剥落，且改性后的共混纤维具有良好的柔软性，在应用市场上有极大的前景。

Description

一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法
技术领域
本发明属于PGA纤维技术领域，涉及一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法。
背景技术
石油资源的日益枯竭及废弃高分子材料对环境所造成的危害已引起世界范围的高度重视，因此符合潮流的生物可降解高分子材料作为高科技产品和环保产品正成为一个研发热点。这种材料能够在适当的自然环境条件下被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物，极大地改善了原来高分子材料使用后无法自然分解而产生大量废弃物的缺陷，能从根本上解决废弃物所造成的环境问题。生物可降解高分子材料具有生产过程绿色、废旧产品可快速完全降解并且无污染等特性，对环境和资源的可持续发展具有重大的意义。另外，生物可降解高分子材料也可在生物体内分解，参与生物体的新陈代谢，并最终排除体外，因为在医学上也有着巨大的应用潜力。
聚乙醇酸(PGA)具有良好的生物降解性能，PGA的主要合成原料乙醇酸，是最简单的α-羟基酸，低相对分子质量的PGA是理想的微生物降解诱发剂，具有微生物降解和水降解特点，无毒并最终分解为水和二氧化碳，是世界公认保护地球环境生命的材料，已在美国、欧洲和日本获得可安全生物降解的塑料材料认证，同时由于PGA具有良好的生物相容性。PGA纤维可通过PGA高聚物切片熔融纺丝而成，具有高强和高模特性，但是对热及酸碱敏感，降解周期约为6个月。目前，PGA纤维已成功用于人体组织周围神经导管、人造血管、手术缝合线和血管内支架等高端医用纺织品。当聚乙醇酸平均分子量达到20000～145000时，聚合物可以拉成纤维状，并且可以使聚合物的分子排列具有方向性，也增强了聚乙醇酸的强度，能做成薄膜或其他不同的形状。
在生物可降解聚酯熔融纺丝成形方面，众多学者及研究机构均进行了深入研究。专利CN201010284855.3公开了一种可降解聚酯纤维及其生产方法，在螺杆挤压机下挤出熔融状聚酯，经过计量泵定量压入纺丝组件，由喷丝板喷出，在纺丝箱体中形成丝束，丝束通过纺丝箱体被侧吹风冷却，冷却后的丝束经油辊上油，再经过导丝辊的牵伸，之后卷绕成型；专利CN201010608863.9公开了一种可降解脂肪族聚酯医用纤维的纺丝方法和后处理工艺，将聚对二氧环己酮及其共聚物经螺杆熔融纺丝和张力热定型后，生产不同规格的医用纤维，然后在高于定型温度的纯化水浴中进行处理，后处理过程中初步定型纤维的回缩率控制在5％～10％。
现有此类PGA纤维的制备中存在以下问题：1)现有的技术体系中制备的PGA纤维无法从筒子上剥落，丝束有粘结的问题，影响后续的性能测试以及应用；2)现有的技术体系中制备的PGA纤维初始模量过大，摸起来手感不柔软，限制其在应用市场的作用。
日本吴羽公司发现未拉伸的PGA纤维会发生粘结，而通过共聚较高分子量的PLA能抑制粘结，但是共聚会从根本上改变PGA纤维的特性，而要想保留PGA纤维的优异特性，纺丝工艺参数对PGA的纺丝丝束是否存在粘结问题具有决定性的作用，而目前的研究仅存在于纺丝过程中的温度、卷绕速度以及牵伸倍数对于PGA纤维结构性能的影响，并没有解决粘结的问题。PGA纤维起始模量高会影响织物的手感，但目前PGA纤维更多的是应用于手术缝合线，还未见其应用于服饰领域的报道。
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为一种新兴的生物可降解类共聚酯，主要是以1,4-丁二醇(BDO)、己二酸(AA)、对苯二甲酸(PTA)(或对苯二甲酸二醇酯(DMT))为原料，通过直接酯化或酯交换法而制得。稀土化合物或者醋酸锌可以作为缩聚反应的催化剂在实验室大规模应用，但在工业生产上效果不是很理想。制备PBAT一般需要很长的反应时间和高真空，并且反应温度经常在190℃以上，以确保缩合反应顺利进行，并且除去小分子量的副产物。由于和传统的塑料相比，PBAT较弱的机械性能限制了其广泛应用。已经有很多的研究成果被报道出来，旨在合成PBAT的同时能增加其机械性能。PBAT具有生物可降解性，在一定的降解条件下，PBAT几乎被微生物完全降解，而且对环境没有危害。然而，生产该材料的成本偏高，并且机械性能没有预期那么好，限制了市场的大量使用，无法满足市场需求。在生产工艺上可以通过加入不同的填料助剂和对填料来进行表面修饰，使PBAT复合材料的机械性能得到改善，还可以通过共混改性的方法来改善PBAT各种性能和降低成本，生产适应不同领域的新材料，并且，在一定程度上解决了“白色污染”问题。
从上可知，PBAT的可降解性和优异的韧性受到广泛关注，通过使用PBAT改善PGA纤维初始模量高的同时不损害其生物降解性能具有重要意义。在此之前的研究中，人们通常将PBAT引入PLA中来增韧PLA，以此来弥补PLA的天然脆性以及降低其模量，此外，对PBAT/PLA共混物的流变学研究发现，PBAT的引入能够提高共混物的弹性和粘度，并且起到润滑剂的作用，有利于在更低的温度下加工共混物，共混物虽然牺牲了PLA的模量但使断裂伸长率得到提高，明显提高了PLA基体的韧性。以此为基点出发，针对PGA纤维初始模量高的问题，我们通过引入PBAT来降低PGA纤维的初始模量，提高PGA纤维的韧性。
因此，在日益严重的塑料污染大环境下，开发出一种提升生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，改善PGA纤维成形问题并提升纤维综合性能，这将成为PGA纤维产业在高速发展中所不能忽视的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题：PGA纤维丝束存在粘结的问题以及PGA纤维初始模量大导致手感不柔软的问题，因此本发明提供了一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，获得全生物可降解聚酯纤维的同时，提升了纤维的综合性能。针对PGA纤维丝束存在粘结的问题，通过对挤出的PGA初生丝直接进行低温快速冷却、强侧吹风冷却、热辊高倍拉伸，实现纤维高倍拉伸，使纤维内部分子链向作用力方向有序排列形成取向，诱导PGA分子链发生结晶，提高PGA纤维的结晶度，并且在该方式下，无定形区域的有序性提高，宏观表现为纤维不再发生粘结，该方法操作简单，反应条件温和，成本低；此外，针对PGA纤维初始模量大导致手感不柔软的问题，通过引入生物可降解聚酯PBAT来降低PGA纤维初始模量，因为PBAT综合了脂肪族聚酯的降解性能和芳香族聚酯的力学性能，柔性的脂肪链和刚性的芳香链因而具有高韧性和耐高温性，PBAT的引入能够提高共混物的弹性和粘度，并且起到润滑剂的作用，有利于在更低的温度下加工共混物，明显提高了基体的韧性，且该法制备的PGA/PBAT共混纤维具有良好的柔软性。
本发明要解决的技术问题之一是现有PGA纤维无法从筒子上剥落，丝束有粘结，针对这一技术问题，本发明通过熔融挤出后，经低温冷却、强侧吹风冷却和高倍热拉伸技术，得到高取向度、高结晶度的PGA纤维，使得PGA纤维的结构更快实现稳定化，宏观表现为PGA纤维不发生粘结；
本发明要解决的技术问题之二是现有PGA纤维初始模量过大，摸起来手感不柔软，针对这一技术问题，本发明通过将PBAT与PGA共聚，得到的共聚纤维PBAT/PGA纤维模量变低，手感变软。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，将未进行预结晶且含水量为小于30ppm的PGA切片经熔融挤出形成初生纤维后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
高倍热拉伸是指热拉伸后得到拉伸倍数为5～20的PGA纤维；
不粘结的纤维的结晶度为45％～70％，声速取向值为1.5～3.5km/s；随着牵伸倍数的增加，PGA纤维内部分子沿着外力的方向逐步取向、规整排列，且取向诱导PGA分子链发生结晶，因此PGA纤维的结晶度与取向度随之增加，结晶度与取向度能说明PGA纤维内部分子链的规整取向排列以及结晶程度；
粘结是指两个纤维丝束附着在一起，在外力作用下，不能完全将两个丝束分开，而不粘结则两个纤维丝束不会附着在一起，在不加外力的自然条件下就是两个分开的丝束。
纤维的结晶程度与取向程度会对纤维的粘结产生影响，经过高倍热拉伸后的纤维，结晶度与取向度高，大分子链规整排列，且晶区的分子链处在晶体的晶格中，因此微观上链段不容易发生运动，宏观上表现为纤维的不粘结。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，熔融时还加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合；生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的10％～20％。因为PBAT的引入是为了降低PGA纤维的初始模量，过低无法达到明显降低PGA纤维初始模量的效果，而过高又会导致PGA纤维的初始模量下降太多，因此PBAT引入的量需要在一个合理的范围内。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，热拉伸后还进行热定型处理；热定型的温度为115～125℃，时间为3～4h。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，热拉伸的温度为25～80℃。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度0～15℃，冷却风速0.5～3.0m/s，侧吹风的相对湿度60％～90％；冷却温度过高则达不到快速冷却的效果，冷却风速过低达不到冷却效果，冷却风速过高则会导致丝条抖动过大，影响纤维纺丝过程中的条干均匀率。
热拉伸的工艺参数为：一辊速度130～150m/min，一辊温度25～40℃，二辊速度230～250m/min，二辊温度35～60℃，三辊速度350～370m/min，三辊温度40～60℃，四辊速度440～460m/min，四辊温度60～80℃。本发明的热拉伸工艺能实现在侧吹风低温冷却后纤维的高倍热拉伸，由于侧吹风低温快速冷却后，PGA纤维分子链运动困难，因此在热拉伸时各个辊的温度呈阶段上升，且每个辊之间存在速度差实现纤维的高倍拉伸。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为255～270℃，260～275℃，255～270℃，255～270℃，机头加热温度为255～270℃。一区温度略低是为了防止进料是PGA粒料软化堵塞螺杆，二区温度高于熔点是为了保证PGA处于熔融状态且要具有良好的流动性，三区、四区温度略低是为了保证挤出时熔体的连续性以及一定的熔体强度。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，PGA切片的相对粘度为0.7～1.0，熔点为220～240℃，玻璃化转变温度为30～40℃，数均分子量为9900～20000g/mol。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，生物可降解PBAT切片的相对粘度为0.8～1.0，熔点为120～130℃，玻璃化转变温度为-20～-40℃，数均分子量为10000～30000g/mol。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，纤维为PGA纤维，且纤维的纤度为1025～1361dtex，断裂强度为2.5～5.0cN/dtex，回潮率为0.9～1.2％，断裂伸长率为45～75％，初始模量为57～73cN/dtex。
如上所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，纤维为PBAT/PGA共混纤维，纤维的纤度为931～1249dtex，断裂强度为0.8～1.4cN/dtex，断裂伸长率为5～25％，初始模量为36～52cN/dtex。
本发明的机理如下：
本发明通过螺杆熔融挤出，经低温冷却、强侧吹风冷却和高倍热拉伸技术以及引入低熔点聚酯PBAT来改性PGA纤维，来达到改善聚乙醇酸纤维易粘结以及纤维的柔软性的目的。该发明操作简单，反应条件温和，成本低，经过该方法改进后的PGA纤维不易粘结，且易从筒子上剥落，且改性后的共混纤维具有良好的柔软性，在应用市场上有极大的前景。
1、熔融纺丝低温强吹热拉伸一步法技术，具体是：基于成形中对挤出的PGA初生丝直接经低温快速冷却、强侧吹风冷却后进行热辊高倍拉伸，实现纤维高倍拉伸，PGA内部分子沿作用力方向有序排列形成取向，诱导PGA发生结晶，提高PGA纤维的结晶度，并且在该方式下，PGA纤维快速冷却至软化点以下，无定形区域的有序性提高，宏观表现为纤维不再发生粘结，所以PGA纤维结构更快实现稳定化；熔融纺丝低温强吹热拉伸一步法技术，指的是：切片干燥：在纺丝过程中，切片的含水量控制十分关键，切片纺丝前，必须先进行干燥，使含水量小于30ppm。若切片的含水量过高，在熔融状态下会使切片发生水解反应，使分子间作用力下降，导致特性粘度迅速下降，另外在高温下水分子汽化形成气泡，出现气泡丝和断丝，这些都会影响纤维的成形和质量。由于PGA容易结晶，因此在PGA的干燥过程中可以省去预结晶工序，直接进行干燥。PGA干燥工艺为：真空转鼓干燥箱中设置干燥温度为105℃，干燥时间为24h以上。将PGA切片倒入螺杆料筒，切片经螺杆各区加热熔融形成稳定均匀的熔体，熔体通过喷丝板挤出均匀的丝束，经低温冷却、强侧吹风冷却后，集束上油用吸枪卷绕到热辊上直接进行热拉伸，最后再卷绕到丝筒上。
2、PGA纤维的初始模量降低是通过共混PBAT来实现的，引入低熔点聚酯PBAT来改性PGA纤维，具体是：可生物降解聚酯PGA切片与低熔点聚酯PBAT切片混合均匀后加入加料斗中，切片经螺杆各区加热熔融形成稳定均匀的熔体，熔体通过喷丝板挤出均匀的丝束，经侧吹风冷却后，集束上油用吸枪卷绕到热辊上直接进行热牵伸，通过第一根热辊与最后一根热辊的转速比即为PGA/PBAT纤维的牵伸倍数，最后再卷绕到丝筒上。加入PBAT之后PBAT/PGA共混纤维的手感变软，这是因为PBAT综合了脂肪族聚酯的降解性能和芳香族聚酯的力学性能，柔性的脂肪链和刚性的芳香链因而具有高韧性和耐高温性，而由于酯键的存在，促使其同时具有生物可降解性。但由于芳香族PBT链段的存在，促使其降解速率相对较慢。PBAT具有良好的拉伸性能和柔韧性，在PGA与PBAT熔融共混过程中，PBAT均匀分散在PGA基体中，受到外力作用时，PBAT因其具有良好的韧性而起到增韧剂的作用，因而可以起到降低PGA纤维起始模量的作用，使手感变软。
有益效果
(1)本发明的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，获得全生物可降解聚酯纤维的同时，提升了纤维的综合性能；
(2)本发明的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，操作简单，反应条件温和，成本低，经过该方法改进后的PGA纤维不易粘结，且易从筒子上剥落，且改性后的共混纤维具有良好的柔软性，在应用市场上有极大的前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.7，熔点为220℃，玻璃化转变温度为30℃，数均分子量为9900g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为29ppm的PGA切片经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为255℃，260℃，255℃，255℃，机头加热温度为255℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度0℃，冷却风速0.5m/s，侧吹风的相对湿度60％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度130m/min，一辊温度25℃，二辊速度230m/min，二辊温度35℃，三辊速度350m/min，三辊温度40℃，四辊速度440m/min，四辊温度60℃；拉伸倍数为5；
制得不粘结的纤维为PGA纤维，且纤维的纤度为1361dtex，断裂强度为2.5cN/dtex，回潮率为1.2％，断裂伸长率为75％，初始模量为57cN/dtex；结晶度为45％，声速取向值为1.5km/s。
实施例2
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.8，熔点为210℃，玻璃化转变温度为32℃，数均分子量为13000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为27ppm的PGA切片经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为260℃，265℃，260℃，260℃，机头加热温度为260℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度5℃，冷却风速1m/s，侧吹风的相对湿度70％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度135m/min，一辊温度30℃，二辊速度240m/min，二辊温度45℃，三辊速度355m/min，三辊温度50℃，四辊速度445m/min，四辊温度65℃；拉伸倍数为10；
制得不粘结的纤维为PGA纤维，且纤维的纤度为1204dtex，断裂强度为2.7cN/dtex，回潮率为1.1％，断裂伸长率为68.8％，初始模量为61.21cN/dtex；结晶度为61.43％，声速取向值为2.17km/s。
实施例3
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.9，熔点为220℃，玻璃化转变温度为35℃，数均分子量为16000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为25ppm的PGA切片经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为265℃，270℃，265℃，265℃，机头加热温度为265℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度10℃，冷却风速2m/s，侧吹风的相对湿度80％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度140m/min，一辊温度35℃，二辊速度245m/min，二辊温度55℃，三辊速度360m/min，三辊温度55℃，四辊速度450m/min，四辊温度70℃；拉伸倍数为15；
制得不粘结的纤维为PGA纤维，且纤维的纤度为1118dtex，断裂强度为4.3cN/dtex，回潮率为1.03％，断裂伸长率为64.3％，初始模量为67.4cN/dtex；结晶度为70％，声速取向值为2.96km/s。
实施例4
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为1，熔点为230℃，玻璃化转变温度为39℃，数均分子量为20000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为24ppm的PGA切片经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸、热定型处理，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为270℃，275℃，270℃，270℃，机头加热温度为270℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度15℃，冷却风速3m/s，侧吹风的相对湿度90％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度150m/min，一辊温度40℃，二辊速度250m/min，二辊温度60℃，三辊速度370m/min，三辊温度60℃，四辊速度460m/min，四辊温度80℃；拉伸倍数为20；
热定型的温度为115℃，时间为3h。
制得不粘结的纤维为PGA纤维，且纤维的纤度为1025dtex，断裂强度为5cN/dtex，回潮率为0.9％，断裂伸长率为45％，初始模量为73cN/dtex；结晶度为58.07％，声速取向值为3.5km/s。
实施例5
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.7，熔点为220℃，玻璃化转变温度为30℃，数均分子量为10000g/mol；
生物可降解PBAT切片：相对粘度为0.8，熔点为120℃，玻璃化转变温度为-40℃，数均分子量为10000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为29ppm的PGA切片熔融，熔融时加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合，生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的10％，经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸、热定型处理，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为255℃，260℃，255℃，255℃，机头加热温度为255℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度0℃，冷却风速0.5m/s，侧吹风的相对湿度60％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度130m/min，一辊温度25℃，二辊速度230m/min，二辊温度35℃，三辊速度350m/min，三辊温度40℃，四辊速度440m/min，四辊温度60℃；拉伸倍数为5；
热定型的温度为115℃，时间为4h。
制得不粘结的纤维为PBAT/PGA共混纤维，纤维的纤度为1249dtex，断裂强度为0.8cN/dtex，断裂伸长率为25％，初始模量为52cN/dtex；结晶度为45％，声速取向值为1.5km/s。
实施例6
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.8，熔点为230℃，玻璃化转变温度为34℃，数均分子量为11000g/mol；
生物可降解PBAT切片：相对粘度为0.9，熔点为125℃，玻璃化转变温度为-35℃，数均分子量为20000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为28ppm的PGA切片熔融，熔融时加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合，生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的13％，经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸、热定型处理，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为258℃，264℃，259℃，259℃，机头加热温度为259℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度4℃，冷却风速1.1m/s，侧吹风的相对湿度65％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度140m/min，一辊温度30℃，二辊速度240m/min，二辊温度40℃，三辊速度360m/min，三辊温度50℃，四辊速度450m/min，四辊温度70℃；拉伸倍数为10；
热定型的温度为120℃，时间为3.8h。
制得不粘结的纤维为PBAT/PGA共混纤维，纤维的纤度为1085dtex，断裂强度为1.1cN/dtex，断裂伸长率为10.3％，初始模量为45.6cN/dtex；结晶度为62.43％，声速取向值为1.9km/s。
实施例7
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为0.9，熔点为240℃，玻璃化转变温度为38℃，数均分子量为14000g/mol；
生物可降解PBAT切片：相对粘度为0.95，熔点为128℃，玻璃化转变温度为-30℃，数均分子量为25000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为27ppm的PGA切片熔融，熔融时加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合，生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的16％，经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸、热定型处理，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为263℃，269℃，264℃，264℃，机头加热温度为264℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度9℃，冷却风速2.2m/s，侧吹风的相对湿度80％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度145m/min，一辊温度35℃，二辊速度245m/min，二辊温度50℃，三辊速度365m/min，三辊温度55℃，四辊速度455m/min，四辊温度75℃；拉伸倍数为15；
热定型的温度为123℃，时间为3.4h。
制得不粘结的纤维为PBAT/PGA共混纤维，纤维的纤度为1020dtex，断裂强度为1.2cN/dtex，断裂伸长率为12.94％，初始模量为39.7cN/dtex；结晶度为70％，声速取向值为2.8km/s。
实施例8
一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的制备方法，具体步骤如下：
(1)原料的准备；
PGA切片：相对粘度为1，熔点为250℃，玻璃化转变温度为40℃，数均分子量为18000g/mol；
生物可降解PBAT切片：相对粘度为1，熔点为130℃，玻璃化转变温度为-20℃，数均分子量为30000g/mol；
(2)将未进行预结晶且含水量为26ppm的PGA切片熔融，熔融时加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合，生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的20％，经熔融挤出后形成初生纤维，后经侧吹风冷却、高倍热拉伸、热定型处理，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为269℃，274℃，269℃，268℃，机头加热温度为268℃；
侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度15℃，冷却风速3m/s，侧吹风的相对湿度90％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度150m/min，一辊温度40℃，二辊速度250m/min，二辊温度60℃，三辊速度370m/min，三辊温度60℃，四辊速度460m/min，四辊温度80℃；拉伸倍数为20；
热定型的温度为125℃，时间为3h。
制得不粘结的纤维为PBAT/PGA共混纤维，纤维的纤度为931dtex，断裂强度为1.4cN/dtex，断裂伸长率为16.47％，初始模量为36cN/dtex；结晶度为57.06％，声速取向值为3.5km/s。

Claims (8)

1.一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征是：将未进行预结晶且含水量为小于30ppm的PGA切片经熔融挤出形成初生纤维后经侧吹风冷却、高倍热拉伸，然后卷绕，制得不粘结的纤维；
高倍热拉伸是指热拉伸后得到拉伸倍数为5～20的PGA纤维；
不粘结的纤维的结晶度为45％～70％，声速取向值为1.5～3.5km/s。
2.根据权利要求1所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，熔融时还加入生物可降解PBAT切片与PGA切片混合；生物可降解PBAT切片的加入量为生物可降解PBAT切片与PGA切片总质量的10％～20％。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，热拉伸后还进行热定型处理；热定型的温度为115～125℃，时间为3～4h。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，热拉伸的温度为25～80℃。
5.根据权利要求4所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，侧吹风冷却为强侧吹风的低温快速冷却，具体参数为：冷却温度0～15℃，冷却风速0.5～3.0m/s，侧吹风的相对湿度60％～90％；
热拉伸的工艺参数为：一辊速度130～150m/min，一辊温度25～40℃，二辊速度230～250m/min，二辊温度35～60℃，三辊速度350～370m/min，三辊温度40～60℃，四辊速度440～460m/min，四辊温度60～80℃。
6.根据权利要求1或2所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，熔融挤出形成初生纤维的纺丝参数为：第一加热区至第四加热区的设定温度分别为255～270℃，260～275℃，255～270℃，255～270℃，机头加热温度为255～270℃。
7.根据权利要求1或2所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，PGA切片的相对粘度为0.7～1.0，熔点为220～240℃，玻璃化转变温度为30～40℃，数均分子量为9900～20000g/mol。
8.根据权利要求2所述的一种生物可降解PGA熔融纺丝成形的方法，其特征在于，生物可降解PBAT切片的相对粘度为0.8～1.0，熔点为120～130℃，玻璃化转变温度为-40～-20℃，数均分子量为10000～30000g/mol。
CN202110538072.1A 2021-05-18 2021-05-18 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法 Pending CN113249815A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110538072.1A CN113249815A (zh) 2021-05-18 2021-05-18 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110538072.1A CN113249815A (zh) 2021-05-18 2021-05-18 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113249815A true CN113249815A (zh) 2021-08-13

Family

ID=77182469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110538072.1A Pending CN113249815A (zh) 2021-05-18 2021-05-18 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113249815A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467045A (zh) * 2022-09-26 2022-12-13 江苏三联新材料股份有限公司 一种全生物基可降解复合弹性纤维及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070150001A1 (en) * 2004-03-18 2007-06-28 Satoshi Hashimoto Filament of polyglycolic acid resin and process for producing the same
CN102459724A (zh) * 2009-06-08 2012-05-16 株式会社吴羽 聚乙醇酸纤维的制造方法
CN103668541A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种含pbat的可降解纤维及其制备方法
CN108103610A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 陈逊 一种聚乙醇酸纤维的制造方法
CN110468468A (zh) * 2019-08-28 2019-11-19 江苏金聚合金材料有限公司 聚乙醇酸全生物降解复合纤维及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070150001A1 (en) * 2004-03-18 2007-06-28 Satoshi Hashimoto Filament of polyglycolic acid resin and process for producing the same
CN102459724A (zh) * 2009-06-08 2012-05-16 株式会社吴羽 聚乙醇酸纤维的制造方法
CN103668541A (zh) * 2012-09-19 2014-03-26 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种含pbat的可降解纤维及其制备方法
CN108103610A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 陈逊 一种聚乙醇酸纤维的制造方法
CN110468468A (zh) * 2019-08-28 2019-11-19 江苏金聚合金材料有限公司 聚乙醇酸全生物降解复合纤维及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢丹萍等: ""一步法制备聚乙醇酸纤维的工艺及其性能研究"", 《合成纤维工业》 *
徐鼐: "《通过级聚乳酸的改性与加工成型》", 31 January 2016, 中国科学技术大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467045A (zh) * 2022-09-26 2022-12-13 江苏三联新材料股份有限公司 一种全生物基可降解复合弹性纤维及其制备方法
CN115467045B (zh) * 2022-09-26 2023-06-02 江苏三联新材料股份有限公司 一种全生物基可降解复合弹性纤维及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4562316B2 (ja) 生分解性繊維およびその製造方法
US20120107527A1 (en) Use of polymer blends for producing slit film tapes
CN111058116B (zh) 一种皮芯型pla/phbv复合纤维及其制备方法
CN114262952B (zh) 一种复合材料及其制备方法和应用
WO2022110703A1 (zh) 一种利用再生聚酯制造高模低缩工业丝的方法
AU2011322685A1 (en) Use of polymer blends for producing slit film tapes
CN115305600B (zh) 一种纤维丝及其制备方法与应用
CN109183191B (zh) 一种柔性p3hb4hb/pla共混纤维及其制备方法
CN115627559A (zh) 一种可降解长丝及其专用料
CN113249815A (zh) 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法
JP2006336122A (ja) 耐湿熱性再生ポリエステル繊維
CN1932092A (zh) 一种可降解脂肪族/芳香族共聚物纤维的制备方法
CN115467045B (zh) 一种全生物基可降解复合弹性纤维及其制备方法
CN115679469B (zh) 一种p34hb纤维的制备方法和应用
CN115637506B (zh) 一种长丝及其制备方法和应用
KR101225583B1 (ko) 중공형 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티필라멘트의 제조방법
CN115058792A (zh) 一种聚乳酸基聚酯皮芯复合长纤维及其制备方法
CN112760740B (zh) 生物基2,5-呋喃二甲酸基共聚酯纤维及其制法与应用
US20180258558A1 (en) Method for producing pef raw yarn
CN114230774A (zh) 一种热稳定性优异的聚酯及其制备方法
CN113136638A (zh) 一种生物可降解并列复合弹性纤维及其制备方法
CN117026420B (zh) 一种pla/phbv共混纤维的制备方法
CN116024697A (zh) 一种可降解纤维及其制备方法和应用
KR20120077363A (ko) 내마모성을 갖는 폴리에스터 멀티필라멘트의 제조방법
CN118257023B (zh) 一种低结晶聚酯弹性纤维及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210813