CN114657659A - 一种可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法,所述弹性材料包括弹性纤维,含有至少85%的聚氨酯;可生物降解添加剂,为脂肪族‑芳香族酯、改性聚乳酸、感官单糖和己醛糖的混合颗粒。本发明的可生物降解的弹性纤维材料由于含有可生物降解添加剂可使得制备的纺织材料在土壤中或土壤外能快速生物降解(可堆肥),将弹性纤维降解为无毒化合物,在不影响其弹性纤维基本特性的情况下实现环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域,具体涉及一种可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法。
背景技术
随着人们生活质量的逐步提高,高性能纺织品的应用已逐渐普及到人们生活的各个领域,由此产生了大量的高性能纺织品废弃物。在一般意义上,纺织品废弃物主要包括纺织过程中由于化学和机械作用产生的废料,纺纱生产过程中产生的用前废物、裁剪过程中产生的边角料,以及纺织纤维及其产品以及在居住生活和其它活动中丢弃的线、绳、线、缆等。然而,随着环保和回收利用要求的提高,纺织材料的生物降解性已成为目前研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法,可实现完全或者部分生物降解,且具有环保、经济、节约成本等优点。
为解决上述技术问题,本发明提供一种可生物降解的弹性材料,包括:
弹性纤维,含有至少85%的聚氨酯;
可生物降解添加剂,为脂肪族-芳香族酯、改性聚乳酸、感官单糖和己醛糖的混合颗粒。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料中,所述可生物降解添加剂的含量为0.1%w/w~5%w/w。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料中,还包括染料添加剂。
此外,本发明还提出了一种可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,用于制备上文所述的可生物降解的弹性纤维材料,包括以下步骤:
将弹性纤维和可生物降解添加剂混合获得母料;
用所述母料制备出可生物降解弹性纤维丝;
将所述可生物降解弹性纤维丝与其它纤维共同制备得到可生物降解的弹性纤维材料。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,所述弹性纤维由长链聚乙二醇与短链脂肪族的二异氰酸酯化合制成,或由原油精制备而成,或由机械或化学方式从废弃物中回收而来。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,将弹性纤维和可生物降解添加剂混合的同时,还添加染料添加剂以制备染色的生物降解的弹性纤维丝。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,所述母料制备可生物降解弹性纤维丝包括步骤:
所述母料通过干法纺丝、反应式纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝挤出可生物降解弹性纤维长丝。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,所述可生物降解弹性纤维长丝与天然或合成的纤维通过包芯纺纱工艺或包芯捻纱工艺进行捻纱制备出可生物降解的弹性纤维材料。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,对所述可生物降解弹性纤维长丝进行切割获得短丝,以与其它可生物降解的短纤维进行混纺,形成可完全生物降解的弹性纤维的非织造物。
进一步的,在所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法中,对所述可生物降解弹性纤维长丝进行切割获得短丝,以与其它不可生物降解的短纤维进行混纺,形成可部分生物降解的弹性纤维的非织造物。
一方面,本发明提了一种可生物降解的弹性纤维服装,使用如上文所述的可生物降解的弹性纤维材料形成长丝或纱线,在有或没有其它可生物降解的长丝或纱线的情况下,机织或针织形成的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可完全生物降解的弹性纤维服装。
另一方面,本发明还一种可生物降解的弹性纤维服装,使用如上文所述的可生物降解的弹性纤维材料形成长丝或纱线,与其它不可生物降解的长丝或纱线共纺,机织或针织形成的可部分生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可部分生物降解的弹性纤维服装。
相比于现有技术,本发明至少具有以下有益效果:本发明的可生物降解的弹性纤维材料由于含有可生物降解添加剂可使得制备的纺织材料在土壤中或土壤外能快速生物降解(可堆肥),将弹性纤维降解为无毒化合物,在不影响其弹性纤维基本特性的情况下实现环保的优点。
附图说明
图1为本发明实施例二中制备可完全生物降解的非织造物及服装的流程图;
图2为本发明实施例二中制备可部分生物降解的非织造物及服装的流程图。
图3为本发明实施例二中制备的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养分解产生的沼气量随时间的变化曲线。
图4为本发明实施例二中制备的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中的生物降解百分比随时间的变化曲线。
图5为本发明实施例二中制备的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养前后的对比图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供一种可生物降解的弹性纤维材料,其包括:
弹性纤维,含有至少85%的聚氨酯;
可生物降解添加剂,为脂肪族-芳香族酯、改性聚乳酸、感官单糖和己醛糖的混合颗粒。
在本实施例中,所述弹性纤维由长链聚乙二醇与短链脂肪族的二异氰酸酯化合制成,其可由原油精制而成,或,以机械或化学方式从废弃物中回收的弹性纤维(可商购获得的氨纶)制备出。
此外,可生物降解添加剂(添加或没添加染料添加剂均可)是脂肪族-芳香族酯(Aliphatic-aromatic Ester)、改性聚乳酸(Modified Polylactides)、感官单糖(Organoleptic Monosaccharides)和己醛糖(Aldohexose)的混合颗粒。
具体地,可生物降解添加剂的含量为0.1%w/w-5%w/w,例如是1%w/w,2%w/w,3%w/w或4%w/w等。可生物降解添加剂的含量可以决定可降解的程度,但不影响所制备的弹性纤维材料的性能。可生物降解添加剂使得弹性纤维材料在土壤中或土壤外可快速生物降解(可堆肥),将弹性纤维生物降解为无毒化合物,实现环境保护的优点,而不影响其弹性纤维的基本特性。
实施例二
在本实施例中提出了一种可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,用于制备实施例一中的可生物降解的弹性纤维材料,所述方法包括以下步骤:
将弹性纤维和可生物降解添加剂混合获得母料;
用所述母料制备出可生物降解弹性纤维丝;
将所述可生物降解弹性纤维丝与其它纤维共同制备得到可生物降解的弹性纤维材料。
其中,所述弹性纤维由长链聚乙二醇与短链脂肪族的二异氰酸酯化合制成,或由原油精制备而成,或由机械或化学方式从废弃物中回收而来。
在本实施例以外的其他具体的实施例中,将弹性纤维和可生物降解添加剂混合的同时,还添加染料添加剂以制备染色的生物降解的弹性纤维丝。
在本实施例中,所述母料制备可生物降解弹性纤维丝包括步骤:
所述母料通过干法纺丝、反应式纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝挤出可生物降解弹性纤维长丝。
待可生物降解弹性纤维长丝制备完成后,与长丝与天然或合成纤维通过包芯纺纱工艺或包芯捻纱工艺进行捻纱制备出可生物降解的弹性纤维材料。
在获得上述可生物降解的弹性纤维材料后,本实施例中还可将其制备成可完全生物降解的服装,请参考图1,具体如下:
与在有或没有其它可生物降解的长丝或纱线的情况下,机织或针织形成的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可完全生物降解的弹性纤维服装。
在本实施例中,除采用上述长丝制备可完全生物降解的服装以外,还可利用可生物降解弹性纤维长丝与其它不可生物降解的长丝或纱线共纺,机织或针织形成的可部分生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可部分生物降解的弹性纤维服装,如图2所示。
在本实施例中,除了采用上述长丝制备可完全生物降解或部分生物降解的服装以外,还可将上述可生物降解弹性纤维长丝进行切割,获得短的可生物降解弹性纤维,并与其它可生物降解的短纤维混纺,由短的可生物降解的弹性纤维及其混纺物形成的可完全生物降解的弹性纤维的非织造物,如图1所示。
在本实施例中,除了制备出可完全生物降解的弹性纤维的非织造物之外,还可将短的可生物降解弹性纤维与其它不可生物降解的短纤维混纺,制备出可部分生物降解的弹性纤维的非织造物,如图2所示。
此外,根据本实施例中提供的向可生物降解的弹性纤维,可选的,在加入可生物降解添加剂的同时还可以为上述实施例中的可生物降解的弹性纤维加入染料添加剂以制备染色的可生物降解的弹性纤维,从而避免染料废水的产生,达到环保的目的,降低制备成本,得到了一种新型的具有染色的可生物降解的弹性纤维织物或服装。
将本申请可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物由Intertek India Private Limited的环境部门在高固体厌氧条件下于培养基中根据标准ASTM D5511进行培养测试,培养测试可以包括如下步骤:将来自Chembur(孟买)的与生活垃圾混合的厌氧消化污泥置于预设温度(譬如53℃)预培养一周;将培养后的厌氧消化污泥作为培养基;将本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物于培养基置于容器(譬如锥形瓶)中后放置于培养箱中进行培养,培养可以在52℃或62℃的暗处或漫射光下进行,以获得嗜热条件;培养过程中,将容器与气体收集装置连接,即可收集本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物在培养过程中分解产生的沼气量。由于实验时间限制,培养时间可以为60天。培养结束后,可收集本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物在达到60天时分解产生的沼气量。培养前后对本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物分别进行称重,即可得到在培养过程中本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物的种类变化,具体如表1所示。培养结束后,可以测试本申请的可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物生物降解百分比,如图4所示。
表1:可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中的重量变化
初始重量(克) | 10.5052 |
最终重量(克) | 10.0752 |
重量减轻百分比 | 4.09 |
由表1可知,可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基可以具有较好的降解。
另外,请参阅图3及图4,由图3可知,可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中,在达到60天时分解产生的沼气量可以达到4940ml(毫升);由图4可知,可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中,在达到60天时生物降解百分比可以达到11.26%,在不到两年的时间就可以实现完全降解,具有较好的降解百分比。
此外,请参阅图5,图5中的(a)图及(b)图为未在高固体厌氧条件下于培养基中培养前的显微图,(c)图和(d)图为在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中的显微图;由图5亦可知,在高固体厌氧条件下于培养基中培养过程中,可生物降解弹性纤维长丝纺织或针织得到的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物发生了明显的降解。
综上所述,本发明公开了可生物降解的弹性材料和服装及其制备方法,在弹性纤维中加入可生物降解添加剂,使弹性材料在土壤中以及没有土壤的条件下都能快速生物降解,从而实现环保等优点。
由于用过的弹性纤维也可以回收再利用,制成可生物降解的产品,不仅降低了经济成本,还实现了环保等多重优势。此外,对于本发明的可生物降解的弹性纤维织物,在加入可生物降解添加剂的同时,还可以加入染料添加剂,制成染色的可生物降解的弹性纤维织物,从而避免染料废水的产生,达到环保的目的;而且降低了制备成本,可得到了一种新型的具有染色的可生物降解的弹性纤维织物。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种可生物降解的弹性纤维材料,其特征在于,包括:
弹性纤维,含有至少85%的聚氨酯;
可生物降解添加剂,为脂肪族-芳香族酯、改性聚乳酸、感官单糖和己醛糖的混合颗粒。
2.如权利要求1所述的可生物降解的弹性纤维材料,其特征在于,所述可生物降解添加剂的含量为0.1%w/w~5%w/w。
3.如权利要求1所述的可生物降解的弹性纤维材料,其特征在于,还包括染料添加剂。
4.一种可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,用于制备如权利要求1至3中任意一种所述的可生物降解的弹性纤维材料,其特征在于,包括以下步骤:
将弹性纤维和可生物降解添加剂混合获得母料;
用所述母料制备出可生物降解弹性纤维丝;
将所述可生物降解弹性纤维丝与其它纤维共同制备得到可生物降解的弹性纤维材料。
5.如权利要求4所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,所述弹性纤维由长链聚乙二醇与短链脂肪族的二异氰酸酯化合制成,或由原油精制备而成,或由机械或化学方式从废弃物中回收而来。
6.如权利要求4所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,将弹性纤维和可生物降解添加剂混合的同时,还添加染料添加剂以制备染色的生物降解的弹性纤维丝。
7.如权利要求4所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,所述母料制备可生物降解弹性纤维丝包括步骤:
所述母料通过干法纺丝、反应式纺丝、湿法纺丝或熔融纺丝挤出可生物降解弹性纤维长丝。
8.如权利要求7所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,所述可生物降解弹性纤维长丝与天然或合成的纤维通过包芯纺纱工艺或包芯捻纱工艺进行捻纱制备出可生物降解的弹性纤维材料。
9.如权利要求7所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,对所述可生物降解弹性纤维长丝进行切割获得短丝,以与其它可生物降解的短纤维进行混纺,形成可完全生物降解的弹性纤维的非织造物。
10.如权利要求7所述的可生物降解的弹性纤维材料的制备方法,其特征在于,对所述可生物降解弹性纤维长丝进行切割获得短丝,以与其它不可生物降解的短纤维进行混纺,形成可部分生物降解的弹性纤维的非织造物。
11.一种可生物降解的弹性纤维服装,其特征在于,使用如权利要求4-8中的任一种所述的可生物降解的弹性纤维材料形成长丝或纱线,在有或没有其它可生物降解的长丝或纱线的情况下,机织或针织形成的可生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可完全生物降解的弹性纤维服装。
12.一种可生物降解的弹性纤维服装,其特征在于,使用如权利要求4-8中的任一种所述的可生物降解的弹性纤维材料形成长丝或纱线,与其它不可生物降解的长丝或纱线共纺,机织或针织形成的可部分生物降解的弹性纤维织造物或针织物,并使用所述织造物或针织物进行缝制得到可部分生物降解的弹性纤维服装。
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