CN114250528B - 一种基于生物材料的环保包覆丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生物材料的环保包覆丝及其制备方法，包括芯层和皮层：所述芯层材料为改性棉麻纤维；所述皮层材料为生物降解材料。这种包覆丝采用改性棉麻纤维作为芯层，生物降解材料作为皮层，芯层为植物纤维环保材料，皮层为可生物降解高分子材料，这样制备的包覆丝不仅环保性高，极易降解，还具有良好的韧性、耐热性，使用完后在自然环境下一段时间可实现完全降解，不会对环境造成负担，具有良好的经济效益和环保效益。

Description

一种基于生物材料的环保包覆丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种基于生物材料的环保包覆丝及其制备方法。

背景技术

目前市场上常用的新型优质包覆丝有氨纶包覆丝、涤纶包覆丝等。氨纶包覆丝主要制备材料为聚氨酯弹性纤维，聚氨酯弹性纤维又称氨纶，是一种高弹性的纺织纤维，其断裂伸长一般为500%-700%，断裂强度高，弹性恢复率大，因此，氨纶纤维被广泛应用织物中。涤纶包覆丝通常是指将PVC共混物均匀包覆在高强涤纶长丝外围，形成的PVC/PET特征复合包芯丝，采用这种丝作为编织的经纬纱，得到的织物具有PVC包覆涤纶丝综合了两者的优点，具有优异的强度和耐磨性，还具有一定的阻燃性，该织物广泛应用于遮阳、家具等户外用品中。

然而现有技术中提供的包覆丝制备材料例如聚氨酯弹性纤维、PVC材料降解性较差，回收成本较高，对环境污染较大，无法满足绿色环保发展的理念。

例如申请号为【CN201410506910.7】的一种聚氨酯热熔胶包覆丝线及其制备方法，该发明的包覆丝线的聚氨酯热熔胶由重量份为50-80份的聚酯多元醇、5-40份的二异氰酸酯、0-10份的扩链剂、0.1-5份的耐老化助剂组成；该发明的聚氨酯热熔胶包覆丝线编织后，聚氨酯热熔胶包覆丝线间可通过低温热熔接着，使其不易滑动，加工方便快速，且聚氨酯热熔胶包覆丝线与基材可热压贴合，不需车缝或胶水贴合，环保又快速，省时省人力，生产效率高，另外，聚氨酯热熔胶包覆丝线可依不同粗细、色彩进行多样化图案编织，实用性强。

上述聚氨酯热熔胶包覆丝线主要包括聚酯多元醇、二异氰酸酯等制备材料，这种包覆丝虽然性能优异，但是其制备材料难以降解，废弃后对环境污染较大，导致其无法满足绿色发展理念的需求。

为了制备得到可快速自然降解的包覆丝，可以采用植物纤维环保材料或者生物降解高分子材料制备包覆丝。植物纤维环保材料是利用稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑、竹屑等农作物秸秆或其它植物的秆茎，先制成10-200目的植物纤维粉料，再用特殊工艺制成混合原料，然后模压或注塑成型的一种新型环保材料；天然成份可达60-90%以上；植物纤维环保材料来源于农作物秸秆和快速再生植物，是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源；是对废弃物或是用处不大的资源开发利用，是变废为宝节约资源。植物纤维环保材料具有强度高，表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖，适合制做多次、反复使用的物品，可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品，节省石油资源和能耗。

生物降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。2003年日本定义生物基聚合物为：由可再生资源（如淀粉、纤维素等）二氧化碳以及生物聚合物（如多糖、聚酯、聚戊二烯类、多酚以及它们的衍生物、混合物、复合物等）为原料制得的聚合物。大多数可生物降解高分子材料是以天然高分子材料为原料制得或者通过生物基单体合成的材料。利用丰富的生物质资源得到的可生物降解材料，废弃后在自然界中能被微生物或其分泌物降解，最终分解为水和二氧化碳等对环境和人类无毒无害的小分子物质。这不仅减少了对石油等能源的依赖，而且在很大程度上避免了对环境的污染和破坏。同时，由于其不含聚氯乙烯等有毒物质，使用过程中更有利于人类身体健康。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于生物材料的环保包覆丝及其制备方法，这种包覆丝采用改性棉麻纤维作为芯层，生物降解材料作为皮层，芯层为植物纤维环保材料，皮层为可生物降解高分子材料，这样制备的包覆丝不仅环保性高，极易降解，还具有良好的韧性、耐热性，使用完后在自然环境下一段时间可实现完全降解，不会对环境造成负担，具有良好的经济效益和环保效益。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：一方面，本发明提供了一种基于生物材料的环保包覆丝，包括芯层和皮层：

所述芯层材料为改性棉麻纤维；

所述皮层材料为生物降解材料。

本发明采用改性棉麻纤维制备包覆丝的芯层，棉麻纤维为天然植物纤维，废弃后可完全降解，环保性极佳。

棉麻是指以棉纤维和亚麻纤维为原料混纺所制备的纺织品，棉和亚麻都是温带的植物生长出来的，分别由棉花和芘麻的种子部分采下来，经过晒干，机器脱粒，分解出种子和棉麻部分，经过机器碾压压制在经过混纺成线制成产品。由于亚麻纤维和棉纤维的中空类皮芯结构，内板含有丰富的孔结构。但是棉麻纤维因自身特性的问题，导致染色处理时的效果不是太好，上染率不高、耐洗度不强等，加工性能差。

本发明以植物纤维作为芯层材料，皮层材料为生物降解材料。此时，植物纤维由于分子中极性羟基的存在，容易在纤维素大分子间形成氢健，导致植物纤维在与皮层材料进行结合时连接不均匀，两者界面之间不能很好地接触，使得应力在界面不能有效地传递，这样芯层与皮层的粘结性较差，制得的包覆丝冲击强度和拉伸强度会显著降低，从而影响复合材料的综合性能。

因此，本发明对棉麻纤维进行改性处理，利用其他的功能性基团来取代或者部分取代棉麻纤维中纤维素、半纤维素等上面的羟基基团，既能削弱纤维素大分子之间的氢键作用，又能使纤维素和半纤维素等分子之间的结合力降低，进而提升棉麻纤维与皮层的结合能力；另一方面纤维素纤维的结晶结构也会通过改性遭到破坏，进而使得棉麻纤维能够在一定的较低温度条件下软化、熔融，有效提升棉麻纤维的加工性能。

本发明通过改性浸渍液对棉麻纤维进行改性处理。

作为优选的，所述改性棉麻纤维的制备方法如下：

a、将待处理的棉麻纤维放入到清水中浸润处理8-10min，完成后捞出再放入碱液中浸泡处理4-6min，完成后捞出再放入清水中清洗处理15-20min，完成后捞出放入恒温干燥箱内干燥处理1.5-2h备用；

b、将步骤a中干燥处理后的棉麻纤维置于改性浸渍液中，然后置于密闭容器中，通入热蒸汽使容器内升压至130-200kPa并排除氧气，随后升温至180-200℃并保温2-3.5h，随后通入蒸汽降温，降温至120-135℃后自然冷却，得到改性棉麻纤维。

作为优选的，所述步骤a中碱液为4%的氢氧化钠溶液。

作为优选的，所述步骤b中改性浸渍液为含铜浸渍液，所述含铜浸渍液的制备方法如下：将氢氧化铜溶解于二乙醇胺溶液中，搅拌均匀后加入水，形成铜氨溶液，然后向铜氨溶液中加入聚乙二醇，搅拌均匀即得含铜浸渍液。

作为优选的，所述氢氧化铜、二乙醇胺溶液、水、聚乙二醇的质量比为1：（2-2.5）：（1.5-2）：（0.8-1.2）。

作为优选的，所述聚乙二醇的分子量为200-600。

本发明将棉麻纤维置于含铜浸渍液中对棉麻纤维进行改性处理，含铜浸渍液可以在纤维表面浸渍析出形成纳米铜颗粒，通过控制条件降低纳米铜颗粒形成速度可使得纳米铜颗粒有效附着于棉麻纤维表面的微孔孔隙内部。最终在棉麻纤维的表面及内部附着固定了大量纳米铜颗粒，其结合强度很高，可以促进其与皮层的吸附，这样不仅可以提升棉麻纤维的强度，还可以提升其上色率。

但是棉麻纤维为植物纤维，细胞壁会阻挡纳米铜粒子的进入，为了提高棉麻纤维与纳米铜颗粒的结合度，必须使棉麻纤维细胞壁的致密结构松散化，本发明采用低浓度氢氧化钠溶液对纤维进行预处理，氢氧化钠溶液有较好的润胀作用，随着浸泡时间的延长，润胀作用加强，棉麻纤维细胞壁变得松散，纤维素部分结晶区发生润胀甚至破坏，暴露出更多的游离羟基，从而使得纳米铜颗粒容易渗入到纤维组织结构中，并附着在棉麻纤维表面或者内部，进而提升棉麻纤维的机械性能和加工性能。

另一方面，本发明采用生物降解材料制备皮层。所述生物降解材料为PLA/PHA反应性共混材料。

聚乳酸（PLA）是一种可完全生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境。但是PLA韧性差，耐热性不好，将其单独制备皮层成本较高，力学性能较差。

PHA作为一种新型生物基高分子材料，其结构多样，来源广泛，它具备优良的生物可降解性、生物相容性、光学活性、压电性和气体阻隔性等优点，在自然环境中可生物降解，其分子降解或灰化后，形成二氧化碳和水，不对土壤和空气产生任何毒害。但是PHA的热稳定性差、加工温度窗口窄，并且PHA是由细菌发酵而成，无催化剂，PHA中晶核密度低，诱导成核较难，结晶速度慢，容易导致熔体强度低，纺丝困难，并且熔体纺丝时容易并丝，且难以进行退绕和后拉伸。

因此，本发明采用PLA与PHA共混制备皮层。

本发明中PLA与PHA均为全降解生物基高分子材料，将PLA与PHA共混， PLA热分解过程中发生了可逆的酯交换反应，抑制了PHA分子链中活化中心的生成，从而使得PHA起始分解温度上升，同时PLA组分阻碍了PHA在酯氧键与相邻酯氧键的β-C-H之间形成六元环结构，减缓了PHA的热分解速率，提高了PHA的热稳定性，进而提升共混体系的热稳定性，同时有利于拓宽PHA的加工温度窗口。而且PHA／PLA共混物中的球晶远远小于纯PHA或纯PLA的球晶，共混之后可以有效提升其力学性能。

作为优选的，所述生物降解材料为PLA/PHA反应性共混材料，所述PLA/PHA反应性共混材料的制备方法为：将PLA、PHA混合后放入真空干燥箱中干燥，然后加入扩链剂、增容剂，搅拌均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出得到PLA/PHA反应性共混材料，熔融温度160-170℃，混合时间3min。

作为优选的，所述扩链剂为异佛尔酮二异氰酸酯，所述增容剂为聚氧化乙烯。

作为优选的，所述PLA、PHA、扩链剂、增容剂的质量比为：（60-70）：40：（1-3）：1。

本发明对PLA/PHA的共混物进行扩链改性，PLA与PHA熔融共混后加入扩链剂，可以使得熔体剪切黏度和两组分间的相容性显著提高，共混物断面较粗糙，呈现韧性断裂特征，两相界面模糊，两相相容性增加。这是因为扩链反应既可发生在PHA或PLA的同种分子间，也可发生在异种分子间（即PHA分子与PLA分子之间），故可提高两组分间两微区的相容性。此外，扩链剂异佛尔酮二异氰酸酯引入的极性基团增强了分子间及链段间的作用力，使其彼此相互约束，从而显著提高PLA与PHA的相容性。

在既要提高PLA 与PHA二者之间的相容性，又要保证其降解性能的条件下，本发明还添加了同样具有生物降解性的聚合物聚氧化乙烯，聚氧化乙烯不仅可以起到增容作用，还可以提升共混体系的生物降解性。

因此，本发明提供的环保包覆丝不仅材料可以完全降解，而且本发明采用改性棉麻纤维制备芯层，可以有效提升纤维的强度和稳定性，还可以提升棉麻纤维与皮层的结合能力；采用PLA/PHA反应性共混材料制备皮层，可以进一步提升其降解性、以及包覆丝的耐热性，进而提升其加工性能。

另一方面，本发明提供了一种基于生物材料的环保包覆丝的制备方法，包括以下步骤：

S1、将皮层材料通过挤出机以熔融态挤出到模具中；

S2、将芯层材料通过纺丝工艺得到共混芯线，然后将共混芯线设置在纱架上，通过滤波张力计为共混芯线提供20cN的张力，并将共混芯线输入至光电装置中，利用光电装置产生的电晕和等离子在170℃下对共混芯线处理0.25s，得到表面活化的共混芯线；

S3、将S2中得到的表面活化的共混芯线牵引进入模具内，利用S1中的熔融态生物降解材料对共混芯线进行包覆处理，得到皮芯复合纤维，最后对皮芯复合纤维进行冷却、除水和除雾处理后，收卷得到环保包覆丝。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明提供的一种基于生物材料的环保包覆丝，这种包覆丝采用改性棉麻纤维作为芯层，生物降解材料作为皮层，芯层为植物纤维环保材料，皮层为可生物降解高分子材料，这样制备的包覆丝不仅环保性高，极易降解，还具有良好的韧性、耐热性，使用完后在自然环境下一段时间可实现完全降解，不会对环境造成负担，具有良好的经济效益和环保效益。

2.本发明提供的一种基于生物材料的环保包覆丝，对棉麻纤维进行改性处理，可以使得棉麻纤维能够在一定条件下软化、熔融，有利于后期包覆丝的加工处理。

附图说明

图1是本发明实施例中一种基于生物材料的环保包覆丝制备方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。

本发明具体实施例如下：

实施例1

一种基于生物材料的环保包覆丝，包括芯层和皮层：

所述芯层材料为改性棉麻纤维；

所述皮层材料为PLA/PHA反应性共混材料。

该实施例中：

所述改性棉麻纤维的制备方法如下：

a、将待处理的棉麻纤维放入到清水中浸润处理8min，完成后捞出再放入4%的氢氧化钠溶液中浸泡处理4min，完成后捞出再放入清水中清洗处理15min，完成后捞出放入恒温干燥箱内干燥处理1.5h备用；

b、将步骤a中干燥处理后的棉麻纤维置于含铜浸渍液中，然后置于密闭容器中，通入热蒸汽使容器内升压至130kPa并排除氧气，随后升温至200℃并保温2h，随后通入蒸汽降温，降温至120℃后自然冷却，得到改性棉麻纤维。

所述含铜浸渍液的制备方法如下：将氢氧化铜溶解于二乙醇胺溶液中，搅拌均匀后加入水，形成铜氨溶液，然后向铜氨溶液中加入聚乙二醇，搅拌均匀即得含铜浸渍液。其中，所述氢氧化铜、二乙醇胺溶液、水、聚乙二醇的质量比为1：2：1.5：0.8。所述聚乙二醇的分子量为200。

所述PLA/PHA反应性共混材料的制备方法为：将PLA、PHA混合后放入真空干燥箱中干燥，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯，搅拌均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出得到PLA/PHA反应性共混材料，熔融温度160℃，混合时间3min。其中，所述PLA、PHA、异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯的质量比为：60：40：1：1。

按照上述各组分对应的条件进行一种基于生物材料的环保包覆丝的制备，具体包括以下步骤：

S1、将皮层材料通过挤出机以熔融态挤出到模具中；

S2、将芯层材料通过纺丝工艺得到共混芯线，然后将共混芯线设置在纱架上，通过滤波张力计为共混芯线提供20cN的张力，并将共混芯线输入至光电装置中，利用光电装置产生的电晕和等离子在170℃下对共混芯线处理0.25s，得到表面活化的共混芯线；

S3、将S2中得到的表面活化的共混芯线牵引进入模具内，利用S1中的熔融态生物降解材料对共混芯线进行包覆处理，得到皮芯复合纤维，最后对皮芯复合纤维进行冷却、除水和除雾处理后，收卷得到环保包覆丝。

实施例2

一种基于生物材料的环保包覆丝，包括芯层和皮层：

所述芯层材料为改性棉麻纤维；

所述皮层材料为PLA/PHA反应性共混材料。

该实施例中：

所述改性棉麻纤维的制备方法如下：

a、将待处理的棉麻纤维放入到清水中浸润处理9min，完成后捞出再放入4%的氢氧化钠溶液中浸泡处理5min，完成后捞出再放入清水中清洗处理18min，完成后捞出放入恒温干燥箱内干燥处理1.5h备用；

b、将步骤a中干燥处理后的棉麻纤维置于含铜浸渍液中，然后置于密闭容器中，通入热蒸汽使容器内升压至150kPa并排除氧气，随后升温至190℃并保温2.5h，随后通入蒸汽降温，降温至125℃后自然冷却，得到改性棉麻纤维。

所述含铜浸渍液的制备方法如下：将氢氧化铜溶解于二乙醇胺溶液中，搅拌均匀后加入水，形成铜氨溶液，然后向铜氨溶液中加入聚乙二醇，搅拌均匀即得含铜浸渍液。其中，所述氢氧化铜、二乙醇胺溶液、水、聚乙二醇的质量比为1：2：2：1。所述聚乙二醇的分子量为400。

所述PLA/PHA反应性共混材料的制备方法为：将PLA、PHA混合后放入真空干燥箱中干燥，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯，搅拌均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出得到PLA/PHA反应性共混材料，熔融温度165℃，混合时间3min。其中，所述PLA、PHA、异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯的质量比为：70：40：2：1。

按照上述各组分对应的条件进行一种基于生物材料的环保包覆丝的制备，具体包括以下步骤：

S1、将皮层材料通过挤出机以熔融态挤出到模具中；

S2、将芯层材料通过纺丝工艺得到共混芯线，然后将共混芯线设置在纱架上，通过滤波张力计为共混芯线提供20cN的张力，并将共混芯线输入至光电装置中，利用光电装置产生的电晕和等离子在170℃下对共混芯线处理0.25s，得到表面活化的共混芯线；

S3、将S2中得到的表面活化的共混芯线牵引进入模具内，利用S1中的熔融态生物降解材料对共混芯线进行包覆处理，得到皮芯复合纤维，最后对皮芯复合纤维进行冷却、除水和除雾处理后，收卷得到环保包覆丝。

实施例3

一种基于生物材料的环保包覆丝，包括芯层和皮层：

所述芯层材料为改性棉麻纤维；

所述皮层材料为PLA/PHA反应性共混材料。

该实施例中：

所述改性棉麻纤维的制备方法如下：

a、将待处理的棉麻纤维放入到清水中浸润处理10min，完成后捞出再放入4%的氢氧化钠溶液中浸泡处理6min，完成后捞出再放入清水中清洗处理20min，完成后捞出放入恒温干燥箱内干燥处理2h备用；

b、将步骤a中干燥处理后的棉麻纤维置于含铜浸渍液中，然后置于密闭容器中，通入热蒸汽使容器内升压至200kPa并排除氧气，随后升温至180℃并保温3.5h，随后通入蒸汽降温，降温至135℃后自然冷却，得到改性棉麻纤维。

所述含铜浸渍液的制备方法如下：将氢氧化铜溶解于二乙醇胺溶液中，搅拌均匀后加入水，形成铜氨溶液，然后向铜氨溶液中加入聚乙二醇，搅拌均匀即得含铜浸渍液。其中，所述氢氧化铜、二乙醇胺溶液、水、聚乙二醇的质量比为1：2.5：2：1.2。所述聚乙二醇的分子量为600。

所述PLA/PHA反应性共混材料的制备方法为：将PLA、PHA混合后放入真空干燥箱中干燥，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯，搅拌均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出得到PLA/PHA反应性共混材料，熔融温度170℃，混合时间3min。其中，所述PLA、PHA、异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯的质量比为：70：40：3：1。

按照上述各组分对应的条件进行一种基于生物材料的环保包覆丝的制备，具体包括以下步骤：

S1、将皮层材料通过挤出机以熔融态挤出到模具中；

S2、将芯层材料通过纺丝工艺得到共混芯线，然后将共混芯线设置在纱架上，通过滤波张力计为共混芯线提供20cN的张力，并将共混芯线输入至光电装置中，利用光电装置产生的电晕和等离子在170℃下对共混芯线处理0.25s，得到表面活化的共混芯线；

S3、将S2中得到的表面活化的共混芯线牵引进入模具内，利用S1中的熔融态生物降解材料对共混芯线进行包覆处理，得到皮芯复合纤维，最后对皮芯复合纤维进行冷却、除水和除雾处理后，收卷得到环保包覆丝。

对比例1

在实施例2的基础上，采用常规棉麻纤维代替改性棉麻纤维制备芯层，以此作为对比例1的条件，并制备得到对比例1的环保包覆丝。

对比例2

在实施例2的基础上，采用PLA代替PLA/PHA反应性共混材料制备皮层，以此作为对比例2的条件，并制备得到对比例2的环保包覆丝。

试验例1

取实施例1-3和对比例1-2中制得的环保包覆丝，按照GB/T14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》中的方法测试其力学性能，测试结果如下表1所示。

表1实施例1-3和对比例1-2制得的包覆丝力学性能测试结果

项目	断裂强度（cN/dtex）	断裂伸长率（%）
			实施例1	3.95	35.3
实施例2	3.98	35.2
			实施例3	3.98	32.7
对比例1	3.32	28.6
			对比例2	2.91	29.6

由表1的测试结果可知，实施例1-3制备的环保包覆丝断裂强度和断裂伸长率均优于对比例1。这可能是由于实施例1-3中，将棉麻纤维置于含铜浸渍液中对棉麻纤维进行改性处理，含铜浸渍液可以在纤维表面浸渍析出形成纳米铜颗粒，通过控制条件降低纳米铜颗粒形成速度可使得纳米铜颗粒有效附着于棉麻纤维表面的微孔孔隙内部。最终在棉麻纤维的表面及内部附着固定了大量纳米铜颗粒，其结合强度很高，可以提升棉麻纤维的强度以及芯层与皮层的结合能力，进而提升环保包覆丝的断裂伸长率和断裂强度。

同时，实施例1-3制备的环保包覆丝断裂强度和断裂伸长率也均优于对比例2。这是由于实施例1-3中采用的是PHA／PLA共混物，对比例2中采用的是纯PLA，PHA／PLA共混物中的球晶远远小于纯PHA或纯PLA的球晶，共混之后可以有效提升其机械性能，进而提升环保包覆丝的断裂伸长率和断裂强度。

试验例2

耐老化性能测试：参照GB/T16422.3中的1A型灯日光紫外区的相对紫外光谱辐照度（方法A），对实施例1-3和对比例1-2中制得的包覆丝的试样进行辐照处理，然后再次按照GB/T14344-2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》中的方法测试包覆丝的力学性能，测试结果如表2所示。

表2实施例1-3和对比例1-2制得的包覆丝老化后的力学性能测试结果

项目	断裂强度（cN/dtex）	断裂伸长率（%）
			实施例1	3.94	35.2
实施例2	3.98	35.2
			实施例3	3.98	32.6
对比例1	3.20	27.9
			对比例2	2.61	26.6

由表2的结果可知，实施例1-3制备的环保包覆丝经光照老化后的力学性能基本不变，说明本发明实施例制备的环保包覆丝稳定性强，耐老化性能优异。对比例1制备的包覆丝力学性能变化较小，而对比例2制备的包覆丝力学性能变化较大，实施例1-3和对比例1中采用的是PHA／PLA共混物，而对比例2中采用的是PLA，这可能是由于PLA热分解过程中发生了可逆的酯交换反应，抑制了PHA分子链中活化中心的生成，从而使得PHA起始分解温度上升，同时PLA组分阻碍了PHA在酯氧键与相邻酯氧键的β-C-H之间形成六元环结构，减缓了PHA的热分解速率，提高了PHA的热稳定性能，进而提升环保包覆丝的热稳定性。

试验例3

采用蓝色溶剂染料配制成染料液，对实施例1-3和对比例1-2中制得的包覆丝进行染色，按照GB/T23976.1-2009《上色率测定法》测试上色率。测试结果如下表3所示。

表3实施例1-3和对比例1-2制得的包覆丝上色率测试结果

项目	上色率（%）
		实施例1	98.2
实施例2	98.4
		实施例3	98.3
对比例1	95.2
		对比例2	97.2

由表3的结果可知，实施例1-3与对比例2制备的环保包覆丝上色率均优于对比例1制备的包覆丝，本发明实施例1-3与对比例2均采用改性棉麻纤维制备芯层，而对比例1采用常规棉麻纤维制备芯层，这可能是由于将棉麻纤维置于含铜浸渍液中对棉麻纤维进行改性处理，含铜浸渍液可以在纤维表面浸渍析出形成纳米铜颗粒，通过控制条件降低纳米铜颗粒形成速度可使得纳米铜颗粒有效附着于棉麻纤维表面的微孔孔隙内部。最终在棉麻纤维的表面及内部附着固定了大量纳米铜颗粒，纳米铜颗粒不仅可以提升纤维强度，还可以吸附色素分子，且纳米铜颗粒与色素分子的吸附能力很强，有助于提升包覆丝的上色率。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于生物材料的环保包覆丝，包括芯层和皮层，其特征在于：

所述芯层材料为改性棉麻纤维；

所述皮层材料为生物降解材料；

所述改性棉麻纤维的制备方法如下：

a、将待处理的棉麻纤维放入到清水中浸润处理8-10min，完成后捞出再放入碱液中浸泡处理4-6min，完成后捞出再放入清水中清洗处理15-20min，完成后捞出放入恒温干燥箱内干燥处理1.5-2h备用；

b、将步骤a中干燥处理后的棉麻纤维置于改性浸渍液中，然后置于密闭容器中，通入热蒸汽使容器内升压至130-200kPa并排除氧气，随后升温至180-200℃并保温2-3.5h，随后通入蒸汽降温，降温至120-135℃后自然冷却，得到改性棉麻纤维；

所述步骤b中改性浸渍液为含铜浸渍液，所述含铜浸渍液的制备方法如下：将氢氧化铜溶解于二乙醇胺溶液中，搅拌均匀后加入水，形成铜氨溶液，然后向铜氨溶液中加入聚乙二醇，搅拌均匀即得含铜浸渍液；

所述氢氧化铜、二乙醇胺溶液、水、聚乙二醇的质量比为1：（2-2.5）：（1.5-2）：（0.8-1.2）；

所述生物降解材料为PLA/PHA反应性共混材料，所述PLA/PHA反应性共混材料的制备方法为：将PLA、PHA混合后放入真空干燥箱中干燥，然后加入扩链剂、增容剂，搅拌均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出得到PLA/PHA反应性共混材料，熔融温度160-170℃，混合时间3min；

所述扩链剂为异佛尔酮二异氰酸酯，所述增容剂为聚氧化乙烯；

所述PLA、PHA、扩链剂、增容剂的质量比为：（60-70）：40：（1-3）：1。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物材料的环保包覆丝，其特征在于，所述步骤a中碱液为4%的氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物材料的环保包覆丝，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为200-600。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的一种基于生物材料的环保包覆丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将皮层材料通过挤出机以熔融态挤出到模具中；

S2、将芯层材料通过纺丝工艺得到共混芯线，然后将共混芯线设置在纱架上，通过滤波张力计为共混芯线提供20cN的张力，并将共混芯线输入至光电装置中，利用光电装置产生的电晕和等离子在170℃下对共混芯线处理0.25s，得到表面活化的共混芯线；

S3、将S2中得到的表面活化的共混芯线牵引进入模具内，利用S1中的熔融态生物降解材料对共混芯线进行包覆处理，得到皮芯复合纤维，最后对皮芯复合纤维进行冷却、除水和除雾处理后，收卷得到环保包覆丝。