CN114196181A - 一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物可降解的纺丝材料，具体涉及一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合母粒及其制备方法。所述母粒包含以下重量份组分：聚乳酸75‑90，二氧化硅气凝胶粉体10‑25，聚硅氧烷季铵盐‑16 0.1‑0.25，极性酰胺蜡0.1‑0.25。利用本发明技术方案制备的纺丝母粒与PLA按一定比例混合纺丝所得得长丝纤维导热系数低于纯羊毛，具有优异保温性的同时又具备生物降解性。可应用于高寒地区棉服、棉被的填充物。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物可降解的纺丝材料，具体涉及一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒及其制备方法。
背景技术
“碳达峰、碳中和”成为中国乃至全球环境可持续发展的目标，在这种背景下，绿色环保与减碳理念将持续伴随纺织服装行业的发展，例如特步就推出全新环保新品“聚乳酸T恤”，利用全生物来源的材料聚乳酸纺丝纤维最终制成可堆肥降解的服装；润益（嘉兴）新材料有限公司也使用聚乳酸开发出各类纤维制品。
二氧化硅（SiO2）气凝胶又被称之为“蓝烟”，其组成中超过96%都是气体，是目前世界上最轻的固体。除密度极低以外，SiO2气凝胶还具有低导热率、高孔隙率、高比表面积、低介电常数等独特性质，目前在航空航天、建筑保温、医学及催化剂领域均有着广泛的应用场景。
利用聚乳酸结合SiO2气凝胶制备复合纺织物，除具备生物降解、天然亲肤、天然抗菌与阻燃等特点外，可进一步降低产品密度，提高保温效果，可应用于高寒地区棉服、棉被的填充物。
发明内容
为了实现以上目的，本发明提供了一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合母粒及其制备方法。
利用本发明所提供的技术方案，可以制作出低密度、低热传导系数的生物降解纤维材料。
为了实现上述目的，本发明首先提供了一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，其特征在于，包含以下重量份组分：聚乳酸75-90，二氧化硅气凝胶粉体10-25，聚硅氧烷季铵盐-16 0.1-0.25，极性酰胺蜡 0.1-0.25。
优选地，所述二氧化硅气凝胶粉体，粒径为5～20微米，孔隙率大于90%。
另外，本发明还提供了一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒的制备方法，包括如下步骤：
（1）真空干燥：将聚乳酸在在温度小于PLA切片的玻璃化转变温度条件下进料，进料后冷却0.5h，然后在60℃干燥1h、在70℃条件下干燥4h、在80℃条件下干燥1h、在130℃条件下干燥6-7h，干燥真空度≤-0.098MPa；烘干后的含水率≦15×10-6，波动值≦3×10-6，密封降温保存；
（2）冷冻研磨：将干燥后的聚乳酸进行液氮冷冻研磨过筛，最终得到目数在10-100目区间的聚乳酸粉末；
（3）混合活化：按比例将PLA粉末、SiO2气凝胶粉末、聚硅氧烷季铵盐-16与极性酰胺蜡加入高混机，在40℃温度条件下，密封高速搅拌30分钟，混合活化均匀；
（4）造粒：使用平行同向双螺杆造粒机组，设置螺杆温度135-180℃，模头温度185℃，螺杆转速250rpm，挤出后风冷拉条，最后切粒，真空密封包装保存。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明中，采用聚乳酸与二氧化硅气凝胶作为主体造粒，同时结合了聚乳酸的生物分解性、抗菌性能、阻燃性能等及气凝胶良好的阻热性能，所生产的纤维具备低密度、低导热系数、生物降解、天然亲肤、天然抗菌与阻燃等特点可应用于高寒地区棉服、棉被的填充物。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。但以下实施方式的用途和目的仅仅用来解释本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围限定于此。
实施例1
一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，由以下重量份组分组成：
聚乳酸75，二氧化硅气凝胶粉体25，聚硅氧烷季铵盐-16 0.25，极性酰胺蜡 0.25。
实施例2
一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，由以下重量份组分组成：
聚乳酸90，二氧化硅气凝胶粉体10，聚硅氧烷季铵盐-16 0.1，极性酰胺蜡 0.1。
实施例3
一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，由以下重量份组分组成：
聚乳酸80，二氧化硅气凝胶粉体20，聚硅氧烷季铵盐-16 0.2，极性酰胺蜡 0.2。
实施例1-3采用如下步骤制备：
（1）玉米淀粉除水：将玉米淀粉放于烘箱中，加热至95℃干燥60分钟；
（2）玉米淀粉增塑：将步骤（1）中干燥后的玉米淀粉、增塑剂按比例投入高混机（加热至95℃），保持密封搅拌15分钟后，降温至45℃以内；
（3）混合均匀：继续按比例加入PBAT，PLA，扩链剂，醛、酮阻聚剂，润滑剂后，密封搅拌5分钟，混合均匀；
（4）将步骤（3）中得到的混合物加入35平行同向双螺杆造粒机组，设置螺杆温度90-150℃，模头温度140℃，螺杆转速250rpm，挤出冷却后切粒。
将实施例1-3所制备母粒与PLA以10：90的重量比配料，采用纺丝联合机进行纺丝，初生纤维经过浸渍、牵伸、热定型等后处理后得到聚乳酸/气凝胶复合纤维长丝，细度为75D/72F，与相同细度的纯羊毛纱线，采用同样的组织、密度和克重，克重为180克每平方米，所制备的三块面料进行导热系数进行测试。测试结果分别为0.032、0.043、0.037W/(m·k)，与纯羊毛的导热系统0.092W/(m·k)相比，本发明所制备的聚乳酸气凝胶纤维具有为优异的保温性。
以上实施例的用途仅用于说明本发明而非限制本发明的的保护范围。在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可能对本发明做出各种改动、修改或变型，所有这些等价形式同样落于本申请权力要求书所限定的范围。
Claims (3)
1.一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，其特征在于，包含以下重量份组分：聚乳酸75-90，二氧化硅气凝胶粉体10-25，聚硅氧烷季铵盐-16 0.1-0.25，极性酰胺蜡 0.1-0.25。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶粉体，粒径为5～20微米，孔隙率大于90%。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒，其特征在于：所述聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合纺丝母粒的制备方法包括如下步骤：
（1）真空干燥：将聚乳酸在在温度小于PLA切片的玻璃化转变温度条件下进料，进料后冷却0.5h，然后在60℃干燥1h、在70℃条件下干燥4h、在80℃条件下干燥1h、在130℃条件下干燥6-7h，干燥真空度≤-0.098MPa；烘干后的含水率≦15×10-6，波动值≦3×10-6，密封降温保存；
（2）冷冻研磨：将干燥后的聚乳酸进行液氮冷冻研磨过筛，最终得到目数在10-100目区间的聚乳酸粉末；
（3）混合活化：按比例将PLA粉末、SiO2气凝胶粉末、聚硅氧烷季铵盐-16与极性酰胺蜡加入高混机，在40℃温度条件下，密封高速搅拌30分钟，混合活化均匀；
（4）造粒：使用平行同向双螺杆造粒机组，设置螺杆温度135-180℃，模头温度185℃，螺杆转速250rpm，挤出后风冷拉条，最后切粒，真空密封包装保存。
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