CN115305600B - 一种纤维丝及其制备方法与应用 - Google Patents
一种纤维丝及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115305600B CN115305600B CN202211069027.7A CN202211069027A CN115305600B CN 115305600 B CN115305600 B CN 115305600B CN 202211069027 A CN202211069027 A CN 202211069027A CN 115305600 B CN115305600 B CN 115305600B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber yarn
- hydroxybutyrate
- fiber
- poly
- component
- 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.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 24
- -1 polybutylene terephthalate copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229920001013 poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 claims abstract description 4
- PTIXVVCRANICNC-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol;hexanedioic acid Chemical compound CCCC(O)O.OC(=O)CCCCC(O)=O PTIXVVCRANICNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyric acid Chemical group OCCCC(O)=O SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 3
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 15
- 229920000070 poly-3-hydroxybutyrate Polymers 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 3-hydroxybutyrate Chemical compound CC(O)CC([O-])=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 4
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-M 4-hydroxybutyrate Chemical compound OCCCC([O-])=O SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N R3HBA Natural products CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 208000037534 Progressive hemifacial atrophy Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009960 carding Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229920001887 crystalline plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000012017 passive hemagglutination assay Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
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
- 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
- A46D1/00—Bristles; Selection of materials for bristles
- A46D1/02—Bristles details
- A46D1/0215—Bristles characterised by the material being biodegradable
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种纤维丝及其制备方法与应用。所述纤维丝，制备所述纤维丝的原料包括以下组分：A组分与B组分：所述A组分包括聚羟基脂肪酸酯、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和聚丁二酸丁二酯；所述B组分包括聚乳酸；其中，所述聚羟基脂肪酸酯包括聚3‑羟基丁酸酯和聚(3‑羟基丁酸酯‑co‑4‑羟基丁酸脂)。本发明提供了一种可拉成0.06mm‑0.09mm直径的可堆肥降解纤维丝，且该纤维丝在后续的磨尖成型及染色固色工艺也表现良好。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工相关技术领域，尤其是涉及一种纤维丝及其制备方法与应用。
背景技术
传统的纤维刷丝一般采用的是尼龙PA6，聚对苯二甲酸丁二酯PBT，以及聚丙烯PP材料， 由于这些材料是用石油基原材料制备的，而且在较长时间内都不可以生物降解，所以生产的 刷丝也是无法降解的，就化妆刷，牙刷等刷具产品而言，废弃后会对环境产生污染，这些石 油基原料，不符合现在倡导的绿色制造理念。随着我国经济的不断发展，国民生产水平也不断提高，对自身的形象价值建设的投入也越来越大，化妆刷产品等刷丝的使用量也随之逐年 上升，从而导致废弃化妆刷丝等无法降解的产品的量也不断增加，现有的刷丝无法降解导致 废弃品的难以被直接处理，长此以往必然对环境产生不断严重的影响，因此需要一种新的可 降解的纤维丝，解决或缓解上述问题。
随着国家对绿色经济的大力倡导，可降解材料也迎来了快速发展。目前国内在降解材料 市场中占据主导地位的是PLA(聚乳酸)与PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯 共聚物)；但是PLA不耐热，且性能较脆，所以制成的纤维刷丝，也存在不耐热容易黏连且 性能较脆缺点，此外，由于PLA加工成丝制品时的牵伸倍率低，会导致丝制品不能拉细，制 备得到的纤维刷丝手感不够柔软、丝容易弯折、回弹性差；而将PLA制备成化妆刷丝需要经 过溶液浸泡磨尖成型处理，但PLA纤维丝磨尖成型效果不好，不能高温染色固色，严重影响了实际的应用；PBAT虽然在膜类应用较广，且延展性较好，但是由于PBAT分子链结构多支链化，且呈网状，使得PBAT加工成单丝长纤后，结晶速率慢，过于柔软，单丝长纤容易变 形弯曲，丝不够挺(弯曲回复率低)，如果将其作为纺织物，因为其不耐高温，因此根本无 法进行高温定型，基于此，PBAT在化纤纺丝行业中较少应用；此外还有一些降解材料如聚 羟基脂肪酸酯，PHA(聚羟基脂肪酸酯)是原核微生物在碳、氮营养失衡的情况下，作为碳 源和能源贮存而合成的一类热塑性脂肪族生物聚酯。PHA的力学性能与某些热塑性材料如聚 乙烯、聚丙烯类似。与一般的脂肪族聚酯一样，PHA材料也存在着加工和性能上的许多缺点，如加工窗口相对较窄、加工成型困难、成型周期长、回弹性差、同时生产成本还较高。此外，PHA加工由于结晶速率慢，如果用现有的工艺拉丝，则会产生后结晶现象；如果对PHA进 行淬火处理，由于PHA玻璃化温度低，放置常温时会导致PHA进行二次结晶，导致PHA纤 维丝放置久后会变脆，容易断丝，且丝回弹性差。
因此，急需一种新型材料，以解决上述材料不环保、机械性能差、加工复杂、存在二次 结晶现象、成本高等问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：
提供一种纤维丝。
本发明所要解决的第二个技术问题是：
提供一种所述纤维丝的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是：
所述纤维丝的应用。
为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种纤维丝，制备所述纤维丝的原料包括以下组分：
A组分与B组分：
所述A组分包括聚羟基脂肪酸酯、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丁 二酸丁二酯；
所述B组分包括聚乳酸；
其中，所述聚羟基脂肪酸酯包括聚3-羟基丁酸酯和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)。
根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果 之一：
1.所述原料制备得到的所述纤维丝，为可堆肥降解的纤维丝，十分环保。
2.虽然单一组分的聚羟基脂肪酸酯(PHA)或者聚乳酸(PLA)都存在后结晶的问题，即 存在二次结晶的问题，其中，PLA的耐热温度不够高，还不能通过高温热水加速结晶；但是 混合了PHA和PLA后，得到的混合物，耐热提高，即软化点温度提高，使得混合物可以过高温水槽，在80℃左右的高温条件下加快结晶速率，使得结晶更充分，并减少了后结晶。进一步的，混合了PLA和PHA后，能够提高材料的韧性，使得丝能拉更细，所以拉伸及牵伸过程中能更加充分的结晶。
3.聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)(P3HB4HB)，该聚合物组分中；其中，3-羟基丁酸 酯(3HB)赋予所述纤维丝更多的刚性，而4-羟基丁酸酯(4HB)具有类似橡胶的性能，能够赋予 所述纤维丝更优良的弹性与丝延伸率。基于此，聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)(P3HB4HB) 能够赋予所述纤维丝优良的机械性能，使得所述纤维丝不易弯折且具有良好的回弹性。
4.所述原料中的聚3-羟基丁酸酯(PHB)，在受热后，一部分PHB会受热分解出小分子 的酸和醇，随着温度升高，所述原料中的其他酯类受热分解出短链酯。此时，所述短链酯与 所述小分子醇发生酯交换反应，酯交换反应产物作为PHB与该聚酯两相间的界面，起到一定 的增加相容性的作用。PHB的添加，使得各原料在高温熔融时能相容得更好，后续拉丝制得 的丝表面光滑，手感柔顺。此外，PHB的添加，还能使得所述纤维丝在浸泡磨尖成型处理中， 避免与碱液接触时候出现相容性不好的问题，避免所述纤维丝产生分层次的水解。
5.由于原料里含有PHB和P34HB以及PBS，其中，PHB的热变形温度是在150度左右，P34HB在100度左右，PBS在80度左右，使得制成的所述纤维丝能够耐高温，而现有的纤 维丝热变形温度为40-50度。此外，PHA的添加使得所述纤维丝易于染色固色；对化妆刷丝 加工的后续工艺有较好的效果，如高温溶液浸泡磨尖成型处理，高温染色固色处理。
6.所述纤维丝的原料中，聚羟基脂肪酸酯(PHA)包括聚3-羟基丁酸酯(PHB)和聚(3- 羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)(P34HB)。在原料中，若仅添加PHB而不添加P34HB，由于PHB提供不了韧性，拉伸成丝过程中有断丝的风险；同理，若仅添加P34HB而不添加PHB，虽然能够进一步加强制备得到的纤维的弹性，但是PHB能起到一部分的增加各组分间的相容 性，所以仅添加P34HB，后续进行拉伸成丝和磨尖成型工艺时可能会有丝粗糙或其他相容性 不好导致的问题，且仍然无法避免上述可能的断丝风险；而且PHA晶核密度低，结晶诱导期 长，球晶尺寸大，制备得到的纤维在室温下放置时会有二次结晶的问题，该问题会使得纤维变脆，强度和断裂伸长率均下降。除此之外，在用常规工艺拉伸成丝时，会使得结晶不充分， 导致纤维丝黏连在一起；
7.组分中，PLA作用包括：材料主成分，提供丝纤维基础的力学性能；PBAT作用包括： 材料主成分，改善丝纤维材料柔软性和拉伸性能；PHA作用包括：材料主成分，可以改善调 节丝纤维材料的力学性能，可以起到一部分相容剂作用，增加材料染色固色性能，增加材料 耐热性能；PBS左右包括：材料主成分，增加材料耐热性能，提供一定的力学性能；且本发 明所用组分皆为可生物降解材料。
根据本发明的一种实施方式，所述可纤维丝可以拉成0.06mm-0.09mm直径的纤维丝。纤 维丝的直径取决于两点，其一为熔融挤出的模具，其二为可纤维丝本身的性质，在所述原料 制备得到的纤维丝，具有良好的拉伸流变性和适宜的结晶速率，才能使得后续的牵伸能够将 丝拉伸地更细。
根据本发明的一种实施方式，制备所述纤维丝的原料包括以下重量份的组分：
10-40份聚羟基脂肪酸酯、6-22份己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、5-20 份聚丁二酸丁二酯和50-70份聚乳酸中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，制备所述纤维丝的原料包括以下重量份的组分：
10-30份聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)、1-10份聚3-羟基丁酸酯中的至少一种。
所述纤维丝的原料中，聚羟基脂肪酸酯(PHA)包括聚3-羟基丁酸酯(PHB)和聚(3-羟 基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)(P34HB)。
根据本发明的一种实施方式，所述纤维丝还包括以下助剂：
抗氧剂、相容剂和成核剂中的至少一种。
所述抗氧剂用于减少原料反应环境中的氧含量，避免氧气含量过高影响反应进程。
相容剂的添加能够进一步添加各原料间的相容。
成核剂的添加能够促进充分结晶。
根据本发明的一种实施方式，所述相容剂包括钛酸四丁酯和马来酸酐接枝相容剂中的至 少一种。
所述钛酸四丁酯和马来酸酐接枝相容剂能够借助分子间的键合力，促使所述纤维丝中相 容性不好的聚合物结合在一体，从而得到稳定的产物。
根据本发明的一种实施方式，所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)中，4-羟基丁酸脂 基团与所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)的摩尔比为0.05-0.4:1，优选为0.1-0.3:1。
其中，3-羟基丁酸酯(3HB)赋予所述纤维丝更多的刚性，而4-羟基丁酸酯(4HB)具有类似 橡胶的性能，通过调整P3HB4HB中4HB的含量，P3HB4HB的性质可以在高结晶性塑料(4HB 摩尔比≤10％)和完全非晶态弹性体(4HB摩尔比≥40％)之间变化。具体的，4HB的摩尔含量小 于5％，P3HB4HB为高结晶聚合物，断裂伸长率较小，表现出较大的脆性，柔韧性较差，而 4HB的摩尔含量大于40％，P3HB4HB为完全弹性体，断裂伸长率极大，表现出很大的弹性。 优选的，4HB的摩尔含量为15％时，P3HB4HB既可表现出一定的刚性，也表现出一定的柔韧性,相对应制成的制品也有一定的刚性和柔韧性。
为了解决所述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种制备所述纤维丝的方法，包括以下步骤：
在保护气氛下，混合所述纤维丝的原料，加热后，制丝，得到所述纤维丝。
根据本发明的一种实施方式，还包括在所述保护气氛下，调控环境中的水分质量含量小 于等于0.1％的步骤。
环境中的水分含量对反应的影响非常大，当水分过高或者过低时，都无法制备得到所述 纤维丝。
根据本发明的一种实施方式，还包括熔融拉伸加工的步骤，所述熔融拉伸加工的温度为170℃-200℃。
所述方法，在保护气氛下进行，能够让加热的温度达到80℃或者以上温度。所述方法， 不可在空气中进行，在空气中反应存在以下问题：首先是不能用80℃的高温来进行烘干处理， 因为在空气中使用高温烘干处理，会使得该原料发生水解，而水解又会进一步引发热分解， 导致材料性能损失，今儿影响产品的性能稳定性；所述保护气氛优选为氮气，氮气是惰性气体，氮气保护能让材料在高温下进行烘料处理，避免性能损失。
根据本发明的一种实施方式，原料在混合后，需要在保护气氛下保持搅拌。因为原料中 的PLA在80℃会热变形，容易发现结块现象，烘料处理要增加搅拌工序，避免结块。
PHA的热分解温度是比PLA和PBAT等降解材料是低的，在185℃开始发生了初步的热 分解，在260-280℃充分进行分解，所以PHA受热先分解出小分子的羟基丁酸和羟基丁醇，羟基丁醇再与其他酯类受热分解的短链酯发生酯交换反应，酯交换反应物作PHA与该聚酯两 相间的界面，起到一定的增加相容性的作用。在具体操作中，双螺杆挤出机的设定温度会设 定在175℃左右。基于螺杆内部是双螺杆，输送剪切段时候，由于剪切热，内部温度不止175℃， 可能会比设定温度高10-30度，所以温度超过PHA可能进行初始的热分解温度：185℃，使 得PHA会进行初步的热分解。
根据本发明的一种实施方式，还包括以下步骤：
将所述纤维丝与碱液接触，加热后，进行磨尖成型处理，处理后再进行染色固色处理。
根据本发明的一种实施方式，还包括以下步骤：将所述纤维丝的原料，加热后，加入双 螺杆挤出机中，熔融挤出拉条切粒得到复合材料切片，再在保护气氛下充分干燥，将切片加 入双螺杆挤出机中，熔融挤出后，经过高温水槽，再经自然风冷，再依次过牵伸辊，绕卷辊得到初生纤维。将初生纤维丝用工具梳进行初步的梳理，防止黏连，然后在室温下静置后， 进行捆绑裁切得到一截一截的成捆的短丝。
根据本发明的一种实施方式，所述牵伸辊的牵伸倍率在3-5倍。
加工时通过过高温热水以及高牵伸倍率，以及原料之间的协同作用使得原料能够充分结 晶，这使得本发明的方法，一次就能取得丝径在目标范围的初生纤维丝，不需要热处理再牵 伸拉细。
本发明的另一个方面，还涉及所述纤维丝在化妆刷中的应用。包括如上述第1方面实施 例所述的纤维丝。由于该应用采用了上述实施例的纤维丝的全部技术方案，因此至少具有上 述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而 易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能 理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的 技术特征的先后关系。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做 广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明 中的具体含义。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和 设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下表1：
表1
下面结合实施例和对比例来详细说明本发明。
实施例1
(1)将原料和助剂按重量份比均匀混合，在氮气保护下充分干燥后，加入双螺杆挤出机中。 在175℃下熔融挤出拉条切粒后，得到长3mm，直径为2mm的复合材料切片，再经在氮气保 护下充分干燥，两次氮气保护干燥的时间均为6h，温度均为80℃，熔融搅拌时双螺杆的转速 100rpm；
(2)将共混切片加入双螺杆挤出机中，在195℃下熔融挤出后，经过水温为80℃的高温水 槽，再经自然风冷，随后依次过牵伸辊，绕卷辊得到初生纤维。初生纤维虽然没有经过磨尖 成型和染色处理，但也可以作为纤维丝。其中，熔融挤出时双螺杆挤出机的转速为20rpm， 牵伸倍率在3.2倍，卷绕采用线速度为30m/min的卷绕辊，自然风冷却是通过在卷绕辊处增设一自然风吹风装置实现的，自然风冷却的风速为0.1m/s，风温为25℃；
(3)将初生纤维丝用工具梳进行初步的梳理，防止黏连，然后在室温下放置24-48小时后， 进行捆绑裁切得到一截一截的成捆的短丝；
(4)配置碱液并加热，再将这些短丝的一端以12mm的深度浸泡在已配制的碱溶液中，同 时进行超声震荡处理，碱溶液为20wt％的氢氧化钠溶液，加热的温度为70℃，浸泡的时间为 30min，超声震荡处理的频率为2kHz。
(5)将磨尖成型处理后的纤维丝，在70℃下染色固色处理2-8小时，得到带有颜色的单丝。
(6)最终制得的单丝，不易脱色，且该单丝表面光滑，手感柔顺，尖端微观下观察成圆锥 形，使得该单丝尖端接触皮肤触感柔顺；与化妆刷手柄嵌合最终制成化妆刷。
实施例2
实施例2相对于实施例1，区别仅在于将P34HB的4HB含量改为11％，其余步骤和实施例1一致。
实施例3
实施例3相对于实施例1，区别仅在于PLA和PBS用量改变，其余步骤和实施例1一致。
实施例4
实施例4相对于实施例1，区别仅在于PLA、PBS和PBAT用量改变，其余步骤和实施例1一致。
实施例5
实施例5相对于实施例1，区别仅在于PLA、P34HB和PBAT用量改变，其余步骤和实施例1一致。
对比例1
对比例1相对于实施例1，区别仅在于P34HB的4HB含量为4％；其余步骤和实施例1一致。
对比例2
对比例2相对于实施例1，区别仅在于P34HB的4HB含量为40％；其余步骤和实施例1一致。
对比例3
对比例3相对于实施例1，区别仅在于氮气干燥时间为2小时，其余步骤和实施例1一 致。
对比例4
对比例4相对于实施例1，区别仅在于纺丝工艺中过水槽温度为25℃，其余步骤和实施 例1一致。
对比例5
对比例5相对于实施例1，区别仅在于纺丝工艺，牵伸倍率为5倍，其余步骤和实施例1 一致。
对比例6
对比例6相对于实施例1，区别仅在于磨尖成型工艺，温度设定为90℃，其余步骤和实 施例1一致。
对比例7
对比例7相对于实施例1，区别仅在于染色固色工艺，温度设定为100℃，其余步骤和实 施例1一致。
对比例8
对比例8相对于实施例1，区别仅在于原料只用PLA，其余步骤和实施例1一致。
对比例9
对比例9相对于实施例1，区别仅在于将PLA，P34HB按75份和25份质量分数添加，其余步骤和实施例1一致。
对比例10
对比例10相对于实施例1，区别仅在于将PLA，PBAT按75份和25份质量分数添加，其余步骤和实施例1一致。
对比例11
对比例11相对于实施例1，区别仅在于将PLA，PBS按75份和25份质量分数添加，其余步骤和实施例1一致。
具体的，实施例1-6的组分以及组分用量，见表2：
表2
具体的，对比例1-5的组分以及组分用量，见表3：
表3
具体的，对比例6-11的组分以及组分用量，见表4：
表4
具体的，实施例1-6中制备方法的参数，见表5：
表5
具体的，对比例1-5中制备方法的参数，见表6：
表6
/>
/>
具体的，对比例6-11中制备方法的参数，见表7：
表7
/>
性能测试：
测试例中，测试项目、测试仪器与测试方法见表8：
表8
/>
对实施例1-6进行以下测试，测试内容与测试所得数据见表9：
表9
对对比例1-5进行以下测试，测试内容与测试所得数据见表10：
表10
/>
对对比例6-11进行以下测试，测试内容与测试所得数据见表11：
表11
从表10-11的数据中，可以得出以下结论：
对于对比例1：由于4HB含量过低，使得制备得到的纤维刚性过强，且没有韧性，丝表 现不满足要求。
对于对比例2：由于4HB含量过高，使得制备得到的纤维韧性富余，丝表现不满足要求。
对于对比例3：由于水份过高，影响了后续工艺进行，无法制备得到纤维。
对于对比例4：由于过了冷水，使得材料快速结晶，影响牵伸及后续的纺丝工艺，丝表 现不满足要求。
对于对比例5：由于牵伸倍率太高，使得丝断丝，无法生产。
对于对比例6：由于温度过高，使得材料被碱液水解严重，效果不满足要求。
对于对比例7：由于温度过高，使得材料不能染色固色，效果不满足要求。
对于对比例8：纯PLA纺丝牵伸倍率受限，丝不能拉细，且强度和延伸率，回弹性，磨尖成型及染色固色等都表现不好。对比例8的熔融纺丝加工温度为200℃，在该温度下，丝不能拉细。要想将丝进一步拉细，需要提高温度，但是温度提高，则刷丝颜色会偏黄，并且材料性能会损失，丝断裂强度和延伸率都会有影响。
还有就是PLA不能过冷水(常规现有工艺)，因为冷水会导致PLA提前结晶，使得材料不能再拉伸变细；
而增加了PHA材料和PBAT等材料，也增加热水槽后，在不改变现有200度的加工工艺， 熔体流动性增加了，在拉丝的过程中牵伸倍率能达到3-4倍。
对于对比例9：纺丝工艺牵伸倍率和速度受限，且丝不能拉细，只能再用热处理牵伸拉 细，不符合实际生产条件，耗时较长。
对于对比例10：由于相容性不好，纺丝工艺进行会时长断丝，无法制备得到纤维丝。
对于对比例11：由于相容性不好，纺丝工艺进行会时长断丝，无法制备得到纤维丝。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内 容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护 范围内。
Claims (8)
1.一种纤维丝，其特征在于：制备所述纤维丝的原料包括以下组分：
A组分与B组分：
所述A组分包括聚羟基脂肪酸酯、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和聚丁二酸丁二酯；
所述B组分包括聚乳酸；
其中，所述聚羟基脂肪酸酯包括聚3-羟基丁酸酯和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）；
所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）中，4-羟基丁酸酯基团与所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）的摩尔比为0.05-0.4:1；
制备纤维丝，包括以下步骤：
在保护气氛下，混合所述纤维丝的原料，加热后，加入双螺杆挤出机中，熔融挤出拉条切粒得到复合材料切片，再在保护气氛下充分干燥，将切片加入双螺杆挤出机中，熔融挤出后，经过高温水槽，再经自然风冷，再依次过牵伸辊，绕卷辊得到初生纤维，制丝，得到所述纤维丝。
2.根据权利要求1所述的一种纤维丝，其特征在于：制备所述纤维丝的原料包括以下重量份的组分：
10-40份聚羟基脂肪酸酯、6-22份己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、5-20份聚丁二酸丁二酯和50-70份聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的一种纤维丝，其特征在于：所述纤维丝还包括以下助剂：
抗氧剂、相容剂和成核剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种纤维丝，其特征在于：所述相容剂包括钛酸四丁酯和马来酸酐接枝相容剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种纤维丝，其特征在于：制备纤维丝，还包括在所述保护气氛下，调控环境中的水分质量含量小于等于0.1%的步骤。
6.根据权利要求1所述的一种纤维丝，其特征在于：制备纤维丝，还包括熔融拉伸加工的步骤，所述熔融拉伸加工的温度为170℃-200℃。
7.根据权利要求1所述的一种纤维丝，其特征在于：制备纤维丝，还包括以下步骤：
将所述纤维丝与碱液接触，加热后进行磨尖成型处理，处理后再进行染色固色处理。
8.如权利要求1至7任一项所述的一种纤维丝在化妆刷中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211069027.7A CN115305600B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种纤维丝及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211069027.7A CN115305600B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种纤维丝及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115305600A CN115305600A (zh) | 2022-11-08 |
| CN115305600B true CN115305600B (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=83867447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211069027.7A Active CN115305600B (zh) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 一种纤维丝及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115305600B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115679469A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-02-03 | 广东新会美达锦纶股份有限公司 | 一种p34hb纤维的制备方法和应用 |
| CN116855052B (zh) * | 2023-09-04 | 2023-12-22 | 北京蓝晶微生物科技有限公司 | 一种高流动性的聚羟基脂肪酸酯组合物、成型体及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101538750A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-09-23 | 天津国韵生物材料有限公司 | 聚羟基脂肪酸酯纤维及其制备方法 |
| 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 |
| CN111349325A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-06-30 | 吉林中粮生化有限公司 | 改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法 |
| CN111979605A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-24 | 安徽京安润生物科技有限责任公司 | 一种利用多组分可降解聚合物加工复合纤维的方法 |
| CN112962151A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-15 | 广东永锐实业有限公司 | 一种可降解丝及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-30 CN CN202211069027.7A patent/CN115305600B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101538750A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-09-23 | 天津国韵生物材料有限公司 | 聚羟基脂肪酸酯纤维及其制备方法 |
| 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 |
| CN111349325A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-06-30 | 吉林中粮生化有限公司 | 改性生物基聚合物纤维组合物和改性生物基聚合物纤维及其制备方法 |
| CN111979605A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-24 | 安徽京安润生物科技有限责任公司 | 一种利用多组分可降解聚合物加工复合纤维的方法 |
| CN112962151A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-15 | 广东永锐实业有限公司 | 一种可降解丝及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Miscibility, crystallization and morphology of poly(β-hydroxybutyrate)/poly(d,l-lactide) blends;Lianlai Zhang等;《Polymer》;第37卷(第2期);第235-241页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115305600A (zh) | 2022-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115305600B (zh) | 一种纤维丝及其制备方法与应用 | |
| JP4562316B2 (ja) | 生分解性繊維およびその製造方法 | |
| JP5924623B2 (ja) | 熱安定性と強度に優れた生分解性ポリエステル系繊維およびその製造方法 | |
| US20120107527A1 (en) | Use of polymer blends for producing slit film tapes | |
| CN1216101C (zh) | 增韧增强聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料制备方法 | |
| CN101205356A (zh) | 聚羟基烷酸酯及其共聚物与聚乳酸的共混改性 | |
| CN108424626B (zh) | 一种聚乳酸聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法 | |
| CN111875940B (zh) | 一种增韧耐热聚乳酸3d打印线材和制备方法 | |
| AU2011322685A1 (en) | Use of polymer blends for producing slit film tapes | |
| CN111733474A (zh) | 一种全生物降解牙线及其制备方法 | |
| CN112048783A (zh) | 可生物降解刷丝及其制备方法 | |
| CN111205602A (zh) | 生物降解地膜用改性聚羟基脂肪酸酯材料和薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN110066502A (zh) | 一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料及其制备方法与应用 | |
| CN115627559A (zh) | 一种可降解长丝及其专用料 | |
| CN109183191B (zh) | 一种柔性p3hb4hb/pla共混纤维及其制备方法 | |
| CN115403908A (zh) | 一种耐热型可降解聚乳酸基复合材料及其制备方法 | |
| CN114106534A (zh) | 一种pla/pha耐热吸管及其制备方法 | |
| CN106400183A (zh) | 一种聚（3‑羟基丁酸酯‑co‑3‑羟基戊酸酯）复丝及其制备方法 | |
| CN109135225A (zh) | 一种高性能复合材料及其制备方法 | |
| WO2012027885A1 (zh) | 由带侧链的脂肪族二元醇和间苯二元酸二元酯－5－磺酸钠或钾改性的共聚酯及其纤维的制备方法 | |
| CN115467045B (zh) | 一种全生物基可降解复合弹性纤维及其制备方法 | |
| KR100976238B1 (ko) | 생분해성 연성 폴리락틱산 수지 조성물 및 이를 포함하는인조가발용 원사를 제조하는 방법 | |
| JP2002105750A (ja) | 草刈り機用モノフィラメント及びその製造方法 | |
| CN106521688A (zh) | 一种高强粗旦聚（3‑羟基丁酸酯‑co‑3‑羟基戊酸酯）单丝及其制备方法 | |
| CN113249815A (zh) | 一种生物可降解pga熔融纺丝成形的方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |