CN115262090A - 一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 - Google Patents
一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115262090A CN115262090A CN202210874777.5A CN202210874777A CN115262090A CN 115262090 A CN115262090 A CN 115262090A CN 202210874777 A CN202210874777 A CN 202210874777A CN 115262090 A CN115262090 A CN 115262090A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- melt
- polylactic acid
- polyurethane
- temperature
- extruding
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000004750 melt-blown nonwoven Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 47
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 18
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 17
- -1 ether polyol Chemical class 0.000 claims description 16
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 3
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000004790 ingeo Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 1,4-diisocyanatobenzene Chemical compound O=C=NC1=CC=C(N=C=O)C=C1 ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZWAJLVLEBYIOTI-OLQVQODUSA-N (1s,6r)-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane Chemical compound C1CCC[C@@H]2O[C@@H]21 ZWAJLVLEBYIOTI-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical compound O=C=NCC1=CC=CC=C1CN=C=O FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYURNNNQIFDVCA-UHFFFAOYSA-N 2-propyloxirane Chemical compound CCCC1CO1 SYURNNNQIFDVCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- PMMYEEVYMWASQN-IMJSIDKUSA-N cis-4-Hydroxy-L-proline Chemical compound O[C@@H]1CN[C@H](C(O)=O)C1 PMMYEEVYMWASQN-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEIJHBUUFURJLI-UHFFFAOYSA-N octane-1,8-diol Chemical compound OCCCCCCCCO OEIJHBUUFURJLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
- D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
- D04H1/732—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by fluid current, e.g. air-lay
-
- 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
- D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
- D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
- D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor
-
- 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
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
-
- 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
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/16—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
- D04H1/435—Polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
- D04H1/4358—Polyurethanes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2401/00—Physical properties
- D10B2401/06—Load-responsive characteristics
- D10B2401/061—Load-responsive characteristics elastic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法，所述熔喷非织造材料的制备方法包括以下步骤：(1)将CO2基聚氨酯、聚乳酸分别置于不同螺杆挤出装置中，经高温熔融后挤出至计量泵中；(2)经不同流量计量调控将不同熔体分别挤入皮、芯层模头通道；(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，经高温高速气流牵伸后形成纤维，凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。本发明采用可降解的CO2基聚氨酯以及聚乳酸，根据原料的熔融特性以及力学性能的差异，采用双螺杆挤出装置制备得到具有皮芯结构的双组分纤维，由其粘结形成的熔喷非织造材料具有良好的可降解性、力学强度以及高弹性回复率。
Description
技术领域
本发明涉及非织造材料领域，具体涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法。
背景技术
熔喷非织造成型技术作为应用最广泛的非织造材料成型技术之一，由其制备得到的超细纤维非织造材料具有比表面积大、孔隙致密、质地柔软等特点，且相比于其它超细纤维制备技术，熔喷非织造成型技术具有成本低、可大规模生产、绿色环保等优势。但目前熔喷非织造材料的原料大多为石油基烯烃类材料，由此类材料制备的熔喷非织造材料难以降解，对环境污染严重，采用可降解的聚乳酸熔喷非织造材料替换现有石油基烯烃类熔喷非织造材料成为绿色发展的必然趋势。
单一聚乳酸熔喷非织造材料存在柔韧性差、力学性能低等问题，这些缺陷限制了其大规模生产应用，为改善基于聚乳酸熔制备的喷非织造材料的力学性能，目前主要通过添加其它物质或改进工艺来达到增韧的效果。专利CN113293517A公开了一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法与应用，通过添加聚乙二醇/纳米纤维素以及多级热牵伸协同处理增韧聚乳酸，制备过程中先将各种原料共混制备混合颗粒，再将混合颗粒与弹性体原料混合经单螺杆基础装置进行熔喷，但由于相同温度下不同材料的熔融特性存在差异，使制备得到的弹性聚乳酸熔喷非织造材料在弹性和力学性能提升方面受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法，本发明采用双螺杆成型技术结合高温高速气流牵伸，制备得到以高弹性CO2基聚氨酯为皮层、聚乳酸为芯层的双组分纤维，进而凝聚于成网帘上相互粘合、缠结得到可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将CO2基聚氨酯、聚乳酸分别置于不同螺杆挤出装置，经螺杆熔融后挤出至计量泵中；所述CO2基聚氨酯由CO2基聚碳酸酯醚多元醇与含芳香基改性的异氰酸酯在助剂存在下反应得到，所述CO2基聚氨酯分子链中由CO2基聚碳酸酯醚多元醇形成的链段的含量为60wt％-90wt％；
(2)经不同流量计量调控将CO2基聚氨酯的熔体挤入皮层模头通道、将聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，经热气流牵伸后形成具有皮芯结构的纤维，凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料；所述热气流的温度为220～350℃。
进一步地，步骤(1)中，所述CO2基聚氨酯的数均分子量为1万～5万。
进一步地，步骤(1)中，所述CO2基聚碳酸酯醚多元醇中CO2的质量含量为10％～40％；所述CO2基聚碳酸酯醚多元醇的数均分子量为2000～4000。
进一步地，所述CO2基聚碳酸酯醚多元醇由二氧化碳与环氧化合物共聚得到，所述环氧化合物包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧戊烷、环氧环己烷，优选环氧乙烷或环氧丙烷。
进一步地，含芳香基改性的异氰酸酯包括但不限于4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,4-乙苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸，优选为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯；苯基的引入可提高基于CO2基聚碳酸酯醚多元醇制备的CO2基聚氨酯的韧性、强度等力学性能。
进一步地，所述助剂包括扩链剂，所述扩链剂为乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,8-辛二醇、1,4-环己二醇、氢化双酚A中的一种或多种，优选为乙二醇或丙三醇。
本发明采用CO2与环氧乙烷或环氧丙烷聚合制备获得CO2基聚碳酸酯醚多元醇，聚合反应效率高、工艺成品率高；再将其与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯聚合制成CO2基聚氨酯，并控制CO2基聚氨酯分子链中由含CO2基聚碳酸酯醚多元醇形成的链段的含量，优选为60wt％-90wt％，更优选为70wt％-80wt％，以保证制备的熔喷非织造材料具有良好的力学性能和可降解性。
进一步地，CO2基聚氨酯对应的螺杆挤出装置内的温度为150～250℃，CO2基聚氨酯在200℃的熔融指数为50～500g/10min。
进一步地，聚乳酸对应的螺杆挤出装置内的温度为160～300℃，聚乳酸在200℃的熔融指数为20～100g/10min。
将上述CO2基聚氨酯与聚乳酸各自对应的螺杆挤出装置内的温度控制在合适的区间，以保证连续进料的同时避免因熔融不充分而影响纤维的均匀性、力学性能。
本发明采用双螺杆挤出技术，将上述具有不同热力学特性的材料分别置于不同的螺杆挤出装置中加热处理，使材料可在各自合适的温度范围内进行熔融处理，避免现有技术中采用单一螺杆挤出装置存在的熔融不均或温度过高影响材料力学性能的问题。
进一步地，步骤(2)中，挤入皮层模头通道的熔体与挤入芯层模头通道的熔体的质量比为3:7～7:3。
进一步地，步骤(3)中，所述牵伸为侧吹风风压牵伸，所述风压为0.1～0.4MPa。
本发明通过双螺杆挤出技术将聚氨酯与聚乳酸熔体同时挤出形成皮芯结构，皮层为高弹性的聚氨酯，芯层为低弹性聚乳酸，高温侧吹气流对该皮芯熔体进行牵伸时，皮层聚氨酯能够承受高倍牵伸、芯层聚乳酸能够承受低倍牵伸，使不同性质的材料能够充分且均匀牵伸，以提高纤维的均匀度和力学性能；同时为保证在高温侧吹风气流牵伸过程中，皮芯熔体都能够获得有效牵伸并形成连续状纤维，需控制皮层及芯层熔体的质量比，例如皮层与芯层的质量比为3:7～7:3；若皮芯层的质量比过大或过小，易导致在高温侧吹风气流牵伸过程中造成皮层或芯层的不完全牵伸，易致使双组分纤维断裂。
进一步地，步骤(3)中，所述具有皮芯结构的纤维的直径为2～20μm；所述纤维的皮层的厚度为0.5～5μm，芯层的直径为1～10μm。
进一步地，所述制备方法还包括CO2基聚氨酯加入螺杆挤出装置前的预处理过程，具体为：将CO2基聚氨酯置于60～100℃烘干处理3～10h。
CO2基聚氨酯通过预处理去除材料中的水分，保证聚氨酯在热气流牵伸过程中不断裂。
本发明第二方面提供了一种第一方面所述制备方法制备得到的可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料。
进一步地，所述可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的面密度为10～200g/m2。
本发明的有益效果在于：
1.为解决了现有技术弹性聚乳酸熔喷非织造材料原料比重受限、熔融不均、牵伸不均等问题，本发明采用可降解的CO2基聚氨酯、聚乳酸为原料，利用双螺杆成型技术结合高温高速气流牵伸，制备得到以高弹性CO2基聚氨酯为皮层、聚乳酸为芯层的双组分纤维，纤维在高温气流作用下凝聚于成网帘上相互粘合、缠结得到可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料；本发明提供的制备方法可根据性能需求调控不同组分的比例，根据材料力学性能的差异构筑具有皮芯结构的纤维，充分发挥各材料的优势，获得纤维均匀度高、力学性能优良的双组分可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料。
2.本发明制备的一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料，其横向弹性回复率大于45％，纵向弹性回复率大于60％，横向强力不低于10N/5cm、纵向强力大于30N/5cm，具有优良的力学性能、高弹且可降解的熔喷非织造材料，符合医疗卫生用品的性能需求，具有广泛的生产、应用前景。
附图说明
图1为可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备，工艺流程如图1所示，采用数均分子量～35000的CO2基聚氨酯(具有～30wt％CO2、数均分子量为～2500的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorksIngeoTM PLA 6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于70℃烘干处理8h，然后置于螺杆挤出装置A中，螺杆A的挤出温度为170℃；将聚乳酸置于螺杆挤出装置B中，螺杆B的挤出温度为190℃；将上述经螺杆高温熔融后的熔体挤出至计量泵中；
(2)以皮层、芯层熔体质量比1:1，将CO2基聚氨酯熔体挤入皮层模头通道、聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，在温度为240℃、压力为0.15MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，形成具有皮芯结构的纤维，纤维凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。
上述双组分具有皮芯结构的纤维的平均直径约为6μm，制备得到的熔喷非织造材料的面密度为～25g/m2。
实施例2
本实施例涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备，工艺流程如图1所示，采用数均分子量～20000的CO2基聚氨酯(具有～25wt％CO2、数均分子量为～3000的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorksIngeoTMPLA 6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于80℃烘干处理6h，然后置于螺杆挤出装置A中，螺杆A的挤出温度为180℃；将聚乳酸置于螺杆挤出装置B中，螺杆B的挤出温度为200℃；将上述经螺杆高温熔融后的熔体挤出至计量泵中；
(2)以皮层、芯层熔体质量比1:1，将CO2基聚氨酯熔体挤入皮层模头通道、聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，在温度为260℃、压力为0.2MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，形成具有皮芯结构的纤维，纤维凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。
上述双组分具有皮芯结构的纤维的平均直径约为5μm，制备得到的熔喷非织造材料的面密度为～25g/m2。
实施例3
本实施例涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备，工艺流程如图1所示，采用数均分子量～15000的CO2基聚氨酯(具有～20wt％CO2、数均分子量为～2000的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorksIngeoTMPLA 6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于90℃烘干处理5h，然后置于螺杆挤出装置A中，螺杆A的挤出温度为190℃；将聚乳酸置于螺杆挤出装置B中，螺杆B的挤出温度为210℃；将上述经螺杆高温熔融后的熔体挤出至计量泵中；
(2)以皮层、芯层熔体质量比1:1，将CO2基聚氨酯熔体挤入皮层模头通道、聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，在温度为280℃、压力为0.3MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，形成具有皮芯结构的纤维，纤维凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。
上述双组分具有皮芯结构的纤维的平均直径约为3μm，制备得到的熔喷非织造材料的面密度为～25g/m2。
对比例1
本实施例涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备，工艺流程如图1所示，采用数均分子量～50000的CO2基聚氨酯(具有～25wt％CO2、数均分子量为～3000的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorksIngeoTMPLA 6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于90℃烘干处理5h，然后置于螺杆挤出装置A中，螺杆A的挤出温度为260℃；将聚乳酸置于螺杆挤出装置B中，螺杆B的挤出温度为260℃；将上述经螺杆高温熔融后的熔体挤出至计量泵中；
(2)以皮层、芯层熔体质量比1:4，将CO2基聚氨酯熔体挤入皮层模头通道、聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，在温度为240℃、压力为0.2MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，形成具有皮芯结构的纤维，纤维凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。
上述双组分具有皮芯结构的纤维的平均直径约为16μm，制备得到的熔喷非织造材料的面密度为～25g/m2。
对比例2
本实施例涉及一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备，工艺流程如图1所示，采用数均分子量～75000的CO2基聚氨酯(具有～25wt％CO2、数均分子量为～4000的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorksIngeoTMPLA 6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于40℃烘干处理5h，然后置于螺杆挤出装置A中，螺杆A的挤出温度为150℃；将聚乳酸置于螺杆挤出装置B中，螺杆B的挤出温度为150℃；将上述经螺杆高温熔融后的熔体挤出至计量泵中；
(2)以皮层、芯层熔体质量比4:1，将CO2基聚氨酯熔体挤入皮层模头通道、聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，在温度为260℃、压力为0.2MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，形成具有皮芯结构的纤维，纤维凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料。
上述双组分具有皮芯结构的纤维的平均直径约为18μm，制备得到的熔喷非织造材料的面密度为～25g/m2。
对比例3
本对比例尝试采用单螺杆挤出工艺制备可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料，采用数均分子量～20000的CO2基聚氨酯(具有～25wt％CO2、数均分子量为～3000的聚碳酸酯醚多元醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇聚合得到)，聚乳酸(NatureWorks IngeoTMPLA6260D)，具体如下：
(1)将CO2基聚氨酯置于40℃烘干处理5h，然后与聚乳酸以质量比1:1置于同一螺杆挤出装置，在200℃下熔融挤出；
(2)在温度为240℃、压力为0.2MPa的高温侧吹风气流的牵伸作用下，熔体无法成纤。
性能测试
对上述实施例1～3及对比例1、2制备的熔喷非织造材料的力学性能进行测试，其中试样的断裂强力及断裂伸长率根据标准FZ/T 60005-91中所述方法测定，对测试样品在沿着横向或纵向两次拉伸100％后测其弹性回复率，柔软度根据标准GB/T18318-2001《纺织品织物弯曲长度的测定》中所述的方法测定。
测试结果如表1所示：
表1实施例及对比例制备的熔喷非织造材料的相关性能参数
| 样品 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 横向强力(N/5cm) | 11.4 | 12.5 | 14.6 | 6.8 | 8.5 |
| 纵向强力(N/5cm) | 32.6 | 35 | 40.8 | 19.6 | 25.4 |
| 横向弹性回复率 | 45％ | 50.7％ | 52.1％ | 25.9％ | 40.6％ |
| 纵向弹性回复率 | 63.2％ | 70.1％ | 75％ | 45.1％ | 50.1％ |
| 柔软度(cm) | 11.5 | 12.1 | 12.5 | 11.2 | 10.3 |
由上述测试结果可知，本发明通过双螺杆技术使不同材料在各自适宜温度下熔融，制备得到的可降解熔喷非织造材料具有良好的力学强度、弹性回复率以及柔软度，有效避免了熔融不均或温度过高影响材料力学性能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将CO2基聚氨酯、聚乳酸分别置于不同螺杆挤出装置，经螺杆熔融后挤出至计量泵中；所述CO2基聚氨酯由CO2基聚碳酸酯醚多元醇与含芳香基改性的异氰酸酯在助剂存在下反应得到，所述CO2基聚氨酯分子链中由CO2基聚碳酸酯醚多元醇形成的链段的含量为60wt％-90wt％；
(2)经不同流量计量调控将CO2基聚氨酯的熔体挤入皮层模头通道、将聚乳酸的熔体挤入芯层模头通道；
(3)熔体经由喷丝孔挤出形成具有皮芯结构的双组分熔体，经热气流牵伸后形成具有皮芯结构的双组分纤维，凝聚于成网帘上相互粘合、缠结形成连续状熔喷非织造材料；所述热气流的温度为220～350℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述CO2基聚氨酯的数均分子量为1万～5万。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述CO2基聚碳酸酯醚多元醇中CO2的质量含量为10％～40％；所述CO2基聚碳酸酯醚多元醇的数均分子量为2000～4000。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，CO2基聚氨酯对应的螺杆挤出装置内的温度为150～250℃，CO2基聚氨酯在200℃的熔融指数为50～500g/10min；聚乳酸对应的螺杆挤出装置内的温度为160～300℃，聚乳酸在200℃的熔融指数为20～100g/10min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，挤入皮层模头通道的熔体与挤入芯层模头通道的熔体的质量比为3:7～7:3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述牵伸为侧吹风风压牵伸，所述风压为0.1～0.4MPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述具有皮芯结构的纤维的直径为2～20μm；所述纤维的皮层的厚度为0.5～5μm，芯层的直径为1～10μm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括CO2基聚氨酯加入螺杆挤出装置前的预处理过程，具体为：将CO2基聚氨酯置于60～100℃烘干处理3～10h。
9.一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料，其特征在于，所述可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料，其特征在于，所述可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料的面密度为10～200g/m2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210874777.5A CN115262090B (zh) | 2022-07-25 | 一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210874777.5A CN115262090B (zh) | 2022-07-25 | 一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115262090A true CN115262090A (zh) | 2022-11-01 |
| CN115262090B CN115262090B (zh) | 2024-07-12 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116196698A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-06-02 | 苏州大学 | 一种高效抗菌的多功能双组分熔喷过滤材料及其制备方法与应用 |
| CN116371084A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-07-04 | 苏州大学 | 一种可降解的纺黏过滤材料及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6441267B1 (en) * | 1999-04-05 | 2002-08-27 | Fiber Innovation Technology | Heat bondable biodegradable fiber |
| CN103030766A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-04-10 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 二氧化碳基聚（碳酸酯-醚）型聚氨酯及其制备方法 |
| CN109203473A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-15 | 东华大学 | 一种3d打印皮芯结构双组份复合材料的方法 |
| CN109438655A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-08 | 上海华峰新材料研发科技有限公司 | 二氧化碳基聚碳酸酯醚多元醇聚氨酯及其制法和应用 |
| CN111890650A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 福建师范大学泉港石化研究院 | 一种3d打印用pla/tpu双组份线材及其制备方法 |
| CN112899886A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 滁州爸爸的选择科技有限公司 | 一种聚乳酸可降解型熔喷非织造材料及其制备方法 |
| CN114351286A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 广东金发科技有限公司 | 一种高强聚乳酸熔喷纤维及其制备方法和应用 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6441267B1 (en) * | 1999-04-05 | 2002-08-27 | Fiber Innovation Technology | Heat bondable biodegradable fiber |
| CN103030766A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-04-10 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 二氧化碳基聚（碳酸酯-醚）型聚氨酯及其制备方法 |
| CN109203473A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-15 | 东华大学 | 一种3d打印皮芯结构双组份复合材料的方法 |
| CN109438655A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-08 | 上海华峰新材料研发科技有限公司 | 二氧化碳基聚碳酸酯醚多元醇聚氨酯及其制法和应用 |
| CN111890650A (zh) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 福建师范大学泉港石化研究院 | 一种3d打印用pla/tpu双组份线材及其制备方法 |
| CN112899886A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 滁州爸爸的选择科技有限公司 | 一种聚乳酸可降解型熔喷非织造材料及其制备方法 |
| CN114351286A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-15 | 广东金发科技有限公司 | 一种高强聚乳酸熔喷纤维及其制备方法和应用 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116196698A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-06-02 | 苏州大学 | 一种高效抗菌的多功能双组分熔喷过滤材料及其制备方法与应用 |
| CN116371084A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-07-04 | 苏州大学 | 一种可降解的纺黏过滤材料及其制备方法 |
| CN116196698B (zh) * | 2023-02-22 | 2023-12-15 | 苏州大学 | 一种高效抗菌的多功能双组分熔喷过滤材料及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69117276T2 (de) | Mikrofasern aus starrem Polyurethan mit grossem Anteil harter Segmente, Vliese dieser Mikrofasern und Schmelzblasspinnverfahren zu deren Herstellung. | |
| CN113308803B (zh) | 一种纺粘法生产的全降解无纺布的制备方法 | |
| CN113293517B (zh) | 一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用 | |
| KR20220107171A (ko) | 폴리아미드 해도 섬유, 그의 제조 방법 및 그의 용도 | |
| CN108977929B (zh) | 一种皮芯结构吸湿排汗聚氨酯弹性纤维的制备方法 | |
| CN110699811A (zh) | 具有可分离、摩擦力降低的长丝的双组分斯潘德克斯 | |
| CN110331467B (zh) | 一种与涤纶交织的超细旦氨纶及其制备方法 | |
| CN111926587B (zh) | 一种环保型水性超细纤维合成革及其加工方法 | |
| CN115262090A (zh) | 一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 | |
| CN115262090B (zh) | 一种可降解弹性聚乳酸熔喷非织造材料及其制备方法 | |
| CN1287016C (zh) | 超细旦聚氨酯短纤维 | |
| TWI831101B (zh) | 含有併入至纖維素中之彈性纖維的成形體及製造方法 | |
| CN101608351B (zh) | 一种熔融共混海岛纤维及其生产方法 | |
| CN115182099B (zh) | 一种双组分可降解弹性聚乳酸纺粘非织造材料的制备方法及其应用 | |
| CN113430714B (zh) | 一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法 | |
| CN115787133A (zh) | 一种超柔增强扁平型海岛纤维及其制备方法 | |
| CN112195561B (zh) | 一种可降解无纺布及其制备方法 | |
| CN115182099A (zh) | 一种双组分可降解弹性聚乳酸纺粘非织造材料的制备方法及其应用 | |
| CN112267172A (zh) | 一种用于香烟过滤嘴具有h型皮芯结构的可降解丝束及其制备方法 | |
| KR20120078433A (ko) | 강도가 우수한 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 | |
| CN115142151B (zh) | 一种聚酯/氨纶弹性复合纤维及其制备方法和应用 | |
| CN105463623A (zh) | 一种聚甲醛-聚乳酸-聚对二氧环己酮三元复合纤维及其制备方法 | |
| KR102517291B1 (ko) | 생분해성 복합섬유 및 이를 제조하는 방법 | |
| CN113584636B (zh) | 一种pp复合无纺布的生产工艺 | |
| CN115012069B (zh) | 一种具有皮芯结构的复合纤维及其制备方法和应用 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20221229 Address after: Room 201D, Floor 2, Building 7, Yongchun Industrial Square, No. 88, Chunwang Road, Huangdai Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000 Applicant after: Suzhou Youlikai New Material Technology Co.,Ltd. Address before: Room 408, Wuluo Science Park, 393 chunshenhu Middle Road, Yuanhe street, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: SUZHOU BEST COLOR NANOTECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant |