CN115323523B - 聚乙醇酸纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种聚乙醇酸纤维及其制备方法和应用。所述聚乙醇酸纤维包含第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒;相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0‑10重量份;其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100‑200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10‑60Pa·s。本发明提供的聚乙醇酸纤维中包含有特定熔体质量流动速率和复数黏度的第一聚乙醇酸,能够实现聚乙醇酸纤维的连续可纺,并有效调控聚乙醇酸纤维的直径和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种聚乙醇酸纤维及其制备方法和应用。
背景技术
生物可降解高分子材料,如聚乙醇酸(PGA),聚乳酸(PLA),聚己内酯(PCL)等通过纺丝制备成纤维,已广泛应用于组织工程支架材料、新型药物释放载体,以及纳米模板材料等领域。PGA是一种降解速率最快的脂肪族聚酯,PGA纤维最早主要是用于医用缝合线。那么,随着PGA材料工业化生产的步伐越来越快,更多的应用即将被开发。
静电纺丝技术是一种制备微纳米纤维的简单有效的方法,通过静电场的作用将聚合物溶液或熔体喷射拉伸,得到的纤维以无纺毡或单独的纺成纤维的形式收集。
CN111763994A公开了基于静电纺丝的聚乙醇酸纤维制造方法。从包括喷头机构、接收机构和收卷机构的制造设备入手,防止纤维丝纺丝过程中产生张力变化,导致纤维丝断裂,极大的保证了纤维丝的静电纺丝的稳定性,工艺流程运行平稳。但该方法并未涉及如何提高可纺性。
“Utilizing Acid Pretreatment and Electrospinning to ImproveBiocompatibility of Poly(Glycolic Acid)for Tissue Engineering”(Pure andAppliedChemistry,2001,38(2):1231)采用六氟异丙醇为溶剂,对PGA进行溶液静电纺丝,通过改变溶液浓度,得到直径为200-1500nm的PGA纤维。但该方法采用六氟异丙醇作为PGA溶剂,不仅价格昂贵且有毒,对环境造成污染,不利于实现产业化。
因此,亟需一种新的聚乙醇酸纤维的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚乙醇酸纤维可纺性差、纤维粗细不均、力学性能差等,以及聚乙醇酸纤维制备过程中,采用六氟异丙醇为溶剂引起污染环境、成本高等问题,提供一种新的聚乙醇酸纤维及其制备方法和应用,该聚乙醇酸纤维能够连续纺丝、纤维粗细较均匀、纤维表面光滑,且具有较好的力学性能;同时,该方法采用熔体静电纺丝,避免了溶剂回收的问题。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种聚乙醇酸纤维,所述聚乙醇酸纤维包含第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒;相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s。
本发明第二方面提供一种聚乙醇酸纤维的制备方法,该方法包括:将含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒的共混颗粒进行熔体静电纺丝,得到所述聚乙醇酸纤维;
其中,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s。
优选地,所述共混颗粒由以下步骤处理得到:
(1)将第二聚乙醇酸和抗氧化剂的混合料经双螺杆挤出机熔融共混挤出,得到抗氧母粒;
(2)将所述第一聚乙醇酸和抗氧母粒进行混合、第一干燥,得到所述共混颗粒。
本发明第三方面提供一种第一方面提供的聚乙醇酸纤维和/或第二方面提供的方法制得的聚乙醇酸纤维在空气过滤、生物医学中的应用。
通过上述技术方案,本发明提供的聚乙醇酸纤维中包含有特定熔体质量流动速率和复数黏度的第一聚乙醇酸,能够实现聚乙醇酸纤维的连续可纺,并有效调控聚乙醇酸纤维的直径和力学性能(比如,拉伸强度和断裂伸长率)。尤其是,本发明提供的聚乙醇酸纤维还包含抗氧母粒,并结合第一聚乙醇酸与抗氧母粒的重量比,进一步改善聚乙醇酸纤维的直径和力学性能。
同时,本发明采用熔体静电纺丝处理得到聚乙醇酸纤维,避免溶剂回收的问题;由于纺丝过程中无溶剂蒸发,使得聚乙醇酸纤维表面光滑。
附图说明
图1是实施例1制得的聚乙醇酸纤维S1的SEM图;
图2是对比例1制得的聚乙醇酸纤维D1的SEM图;
图3是对比例2制得的聚乙醇酸纤维D2的SEM图;
图4是对比例3制得的聚乙醇酸纤维D3的SEM图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中,在没有明确说明的情况下,“第一”和“第二”均不代表先后次序,也不对各个物料或者操作起到限定作用,仅是为了区分各个物料或者操作,例如,“第一聚乙醇酸”和“第二聚乙醇酸”中的“第一”和“第二”仅是为了区分以表示这不是同一聚乙醇酸;“第一干燥”和“第二干燥”中的“第一”和“第二”仅是为了区分以表示这不是同一干燥。
本发明第一方面提供一种聚乙醇酸纤维,所述聚乙醇酸纤维包含第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒;相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s。
本发明中,采用具有特定性质参数的第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒相配合,尤其是,结合第一聚乙醇酸和抗氧母粒的重量比,由此获得的聚乙醇酸纤维具有微米级的连续可纺、纤维粗细均匀和力学性能优异的特点。
本发明中,当聚乙醇酸纤维中,第一聚乙醇酸和抗氧母粒的用量满足上述限定时,所获得的聚乙醇酸纤维具有微米级的连续可纺、纤维粗细均匀和力学性能优异。
在本发明中,熔体质量流动速率按照GB/T 3682-2000方法测得;复数黏度采用旋转流变频率扫描测得。
进一步优选地,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为3-10重量份时,聚乙醇酸纤维具有更为优异的性能。
最优选地,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为5-10重量份时,聚乙醇酸纤维具有最优异的性能。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-150g/10min。当熔体质量流动速率<100g/10min,所述聚乙醇酸纤维由于原料流动性差,不能实现连续纺;当熔体质量流动速率>150g/10min,所述聚乙醇酸纤维由于原料难加工,可纺性差。在本发明中,熔体质量流动速率的单位为g/10min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为25-60Pa·s。当复数黏度<25Pa·s,所述聚乙醇酸纤维由于原料难加工,可纺性差;当复数黏度>60Pa·s,所述聚乙醇酸纤维由于原料流动性差,不能实现连续纺。在本发明中,复数黏度的单位为Pa·s。
在本发明中,所述抗氧母粒可以进一步提高制备聚乙醇酸纤维的可纺性,还可以提高聚乙醇酸在加工过程中的热稳定性,避免热降解。优选地,所述抗氧母粒包含第二聚乙醇酸和抗氧剂。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第二聚乙醇酸和抗氧剂的重量比为90-99:10-1,优选为90-95:10-5。采用优选的条件,更有利于提高聚乙醇酸的热稳定性。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为10-40g/10min,优选为15-30g/10min。当熔体质量流动速率>40g/10min,不利于熔融挤出制备抗氧母粒。在本发明中,没有特殊情况说明下,常用材料的熔体质量流动速率均在10g/10min以上,例如,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率均在10g/10min以上。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为100-2000Pa·s,优选为200-1500Pa·s。当复数黏度<100Pa·s,不利于熔融挤出制备抗氧母粒。在本发明中,没有特殊情况说明下,常用材料的复数黏度均在2000Pa·s以下,例如,所述第二聚乙醇酸的复数黏度均在2000Pa·s以下。
在本发明中,对所述抗氧剂的种类具有较宽的选择范围。优选地,所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的至少一种,优选为亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步优选地,所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂9228中的至少一种。在本发明中,没有特殊情况说明下,所述抗氧剂168为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯,抗氧剂626为双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯;抗氧剂9228为3,9-二(2,4-二枯基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5,5]十一烷。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述聚乙醇酸纤维的直径为1-30μm,优选为5-28μm。其中,直径通过扫描电镜方法测得,即,通过测量100根纤维的直径取平均值。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述聚乙醇酸纤维的拉伸强度为60-100MPa,优选为65-100MPa。其中,拉伸强度通过GB 31290-2014方法测得。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述聚乙醇酸纤维的断裂伸长率为200-600%,优选为250-600%。其中,断裂伸长率通过GB 31290-2014方法测得。
本发明第二方面提供一种聚乙醇酸纤维的制备方法,该方法包括:将含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒的共混颗粒进行熔体静电纺丝,得到所述聚乙醇酸纤维;
其中,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s。
本发明提供的方法直接将含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒的共混颗粒采用熔体静电纺丝,没有引入六氟异丙醇溶剂,避免溶剂回收引起环境污染,便于产业化生产的同时,提高了聚乙醇酸纤维的表面光滑。
在本发明中,对所述共混颗粒的制备具有较宽的选择范围,只要所述共混颗粒含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒即可。优选地,所述共混颗粒由以下步骤处理得到:
(1)将第二聚乙醇酸和抗氧化剂的混合料经双螺杆挤出机熔融共混挤出,得到抗氧母粒;
(2)将所述第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒进行混合、第一干燥,得到所述共混颗粒。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第二聚乙醇酸和抗氧化剂的重量比为90-99:10-1,优选为90-95:10-5。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为10-40g/10min,优选为15-30g/10min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为100-2000Pa·s,优选为200-1500Pa·s。
根据本发明,优选地,在所述熔融共混挤出之前,将所述第二聚乙醇酸进行第二干燥。这样设置旨在将第二聚乙醇酸进行干燥,能够避免第二聚乙醇酸中的水分导致包含第二聚乙醇酸和抗氧剂的抗氧母粒在挤出时发生水解。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述熔融共混挤出的条件包括:温度为235-250℃,优选235-245℃;转速为60-130r/min,优选为80-100r/min。
根据本发明的一种优选实施方式,所述熔融共混挤出在双螺杆挤出机中进行,挤出机温度为235-250℃,挤出机转速为60-130r/min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第一干燥和第二干燥的条件各自独立地包括:温度为60-100℃,优选为70-90℃;时间为1-15h,优选为6-12h。
根据本发明,优选地,该方法还包括:将所述熔融共混挤出的产物依次进行拉条、风冷、切粒,得到所述抗氧母粒。
在本发明中,所述第一干燥旨在降低所述共混颗粒中水分含量。优选地,所述共混颗粒中水含量≤15ppm。
根据本发明,优选地,所述熔体静电纺丝的条件包括:料筒加热温度为245-260℃,纺丝电压为20-40kV,接收距离为10-15cm,喷头内径为0.5-1mm。采用优选的条件,更有利于提高聚乙醇酸纤维的综合性能。
在本发明中,当料筒加热温度<245℃,或,当料筒加热温度>245℃;当纺丝电压<20kV,或,当纺丝电压>40kV;当接收距离<10cm,或,当接收距离>15cm,均无法顺利实现可纺。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述熔体静电纺丝在熔体静电纺丝装置中进行。
根据本发明的一种优选实施方式,先将料筒加热至245-260℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热5-10min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5-1mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压20-40kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为10-15cm,得到聚乙醇酸纤维。
本发明第三方面提供一种第一方面提供的聚乙醇酸纤维和/或第二方面提供的方法制得的聚乙醇酸纤维在空气过滤、生物医学中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
聚乙醇酸A-1的熔体质量流动速率(240℃,2.16kg)为109g/10min,复数黏度(230℃,0.1rad/s)为45Pa·s;
聚乙醇酸A-2的熔体质量流动速率(240℃,2.16kg)为160g/10min,复数黏度(230℃,0.1rad/s)为20Pa·s;
聚乙醇酸B-1的熔体质量流动速率(240℃,2.16kg)为19g/10min,复数黏度(230℃,0.1rad/s)为250Pa·s;
聚乙醇酸B-2的熔体质量流动速率(240℃,2.16kg)为35g/10min,复数黏度(230℃,0.1rad/s)为120Pa·s。
聚乙醇酸的熔体质量流动速率参数采用GB/T 3682-2000方法测得;
聚乙醇酸的复数黏度参数采用旋转流变频率扫描测得;
聚乙醇酸纤维的平均直径参数采用扫描电镜测得,即,测量100根聚乙醇酸纤维的直径,取平均值;
聚乙醇酸纤维的拉伸强度参数和断裂伸长率参数均采用GB 31290-2014方法测得。
实施例1-10和对比例1-4中聚乙醇酸纤维的组成、配比及熔体静电纺丝的条件列于表1;实施例1-10和对比例1-4中聚乙醇酸纤维的性质参数列于表2。
实施例1
(1)将90重量份的聚乙醇酸B-1于80℃干燥10h,与10重量份的抗氧剂(抗氧剂168)混合均匀,然后用双螺杆挤出机在240℃、100r/min的条件下进行熔融共混挤出,得到抗氧母粒P1;
(2)将100重量份的聚乙醇酸A-1和10重量份的抗氧母粒P1混合均匀,于80℃干燥10h,得到共混颗粒,其中,共混颗粒中水含量为10ppm;
(3)利用熔体静电纺丝装置进行熔体静电纺丝,先将料筒加热至250℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热10min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压35kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为12cm,得到聚乙醇酸纤维S1;
其中,聚乙醇酸纤维S1的SEM图如图1所示,由图1可知,聚乙醇酸纤维S1可以连续纺丝,纤维粗细较均匀,表面光滑。
实施例2
(1)将90重量份的聚乙醇酸B-1于80℃干燥10h,与10重量份的抗氧剂(抗氧剂626)混合均匀,然后用双螺杆挤出机在235℃、90r/min的条件下进行熔融共混挤出,得到抗氧母粒P2;
(2)将100重量份的聚乙醇酸A-1和5重量份的抗氧母粒P2混合均匀,于80℃干燥10h,得到共混颗粒,其中,共混颗粒中水含量为10ppm;
(3)利用熔体静电纺丝装置进行熔体静电纺丝,先将料筒加热至250℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热5min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压35kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为12cm,得到聚乙醇酸纤维S2;
其中,聚乙醇酸纤维S2的SEM图与图1类似,且聚乙醇酸纤维S2可以连续纺丝,纤维粗细较均匀,表面光滑。
实施例3
(1)将100重量份的聚乙醇酸A-1于80℃干燥10h;
(2)利用熔体静电纺丝装置进行熔体静电纺丝,先将料筒加热至250℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热5min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压35kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为12cm,得到聚乙醇酸纤维S3;
其中,聚乙醇酸纤维S3的SEM图与图1类似,且聚乙醇酸纤维S3可以连续纺丝,纤维粗细较均匀,表面光滑。
实施例4
按照实施例1的方法,不同的是,将步骤(2)中聚乙醇酸A-1替换为聚乙醇酸A-2,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S4。
实施例5
按照实施例1的方法,不同的是,将步骤(1)中聚乙醇酸B-1替换为聚乙醇酸B-2,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S5。
实施例6
按照实施例1的方法,不同的是,将步骤(1)中聚乙醇酸B-1替换为聚乙醇酸A-1,由于聚乙醇酸A-1的熔体质量流动速率太高,且复数黏度太低,可能无法正常挤出、牵伸、拉条、切粒,更得不到聚乙醇酸纤维。
实施例7
按照实施例1的方法,不同的是,将步骤(1)中抗氧母粒P1中聚乙醇酸B-1与抗氧剂的重量比替换为95:5,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S7。
实施例8
按照实施例2的方法,不同的是,将步骤(3)中料筒加热至260℃,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S8。
实施例9
按照实施例2的方法,不同的是,将步骤(3)中施加压力替换为30kV,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S9。
实施例10
按照实施例2的方法,不同的是,将步骤(3)中接收距离替换为10cm,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维S10。
对比例1
按照实施例2的方法,不同的是,将步骤(3)中料筒加热至240℃,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维D1。
其中,聚乙醇酸纤维D1的SEM图如图2所示,由图2可知,聚乙醇酸纤维D1不能实现连续纺丝,纤维粗细不均匀。
对比例2
按照实施例3的方法,不同的是,将聚乙醇酸A-1替换为聚乙醇酸B-1,即:
(1)将100重量份的聚乙醇酸B-1于80℃干燥10h;
(2)利用熔体静电纺丝装置进行熔体静电纺丝,先将料筒加热至250℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热5min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压35kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为12cm,得到聚乙醇酸纤维D2。
其中,聚乙醇酸纤维D2的SEM图如图3所示,由图3可知,聚乙醇酸纤维D2不能实现连续纺丝。
对比例3
按照实施例3的方法,不同的是,将聚乙醇酸A-1替换为聚乙醇酸B-1,即:
(1)将100重量份的聚乙醇酸B-1于80℃干燥10h;
(2)利用熔体静电纺丝装置进行熔体静电纺丝,先将料筒加热至260℃,待温度稳定后,加入共混颗粒,加热5min,使共混颗粒在料筒内充分熔融;当熔体开始通过喷头(内径为0.5mm)向下滴出时,开启高压直流发生器电源,施加电压35kV,使熔体在高压静电场的作用下喷射到接收位置上,接收距离为12cm,得到聚乙醇酸纤维D3。
其中,聚乙醇酸纤维D3的SEM图如图4所示,由图4可知,聚乙醇酸纤维D4不能实现连续纺丝。
对比例4
按照实施例2的方法,不同的是,将聚乙醇酸A-1替换为聚乙醇酸B-2,其余步骤相同,得到聚乙醇酸纤维D4。
表1
注:*是指抗氧母粒中第二聚乙醇酸与抗氧剂的重量比。
表2
注:可纺性评价标准:聚乙醇酸纤维的粗细均匀、力学性能优,则可纺性优,否则可纺性差;当聚乙醇酸纤维能够连续纺丝,则√,否则×。
通过表1-2的结果可以看出,采用本发明提供的含有第一聚乙酸醇和可选的抗氧母粒的聚乙醇酸纤维能够实现连续纺丝,纤维粗细均匀,具有较优的力学性能,尤其是拉伸强度和断裂伸长率。
比较实施例1和实施例4、实施例1和实施例5-6,实施例1和实施例7结果可知,通过限定第一聚乙醇酸优选的性质参数范围、第二聚乙醇酸优选的性质参数范围和抗氧母粒中组分重量比,更能够有效提高聚乙醇酸纤维的性能参数。
比较实施例2和实施例8-9结果可知,通过限定熔体静电纺丝的优选条件范围,能够有效提高聚乙醇酸纤维的性能参数。
比较实施例3和对比例2-3结果可知,采用含有特定含量的熔体质量流动速率和复数黏度的第一聚乙醇酸,能够有效提高聚乙醇酸纤维的可纺性、拉伸强度和断裂伸长率。同理,参见实施例2和对比例4制得的聚乙醇酸纤维的性质参数。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种聚乙醇酸纤维,其特征在于,所述聚乙醇酸纤维包含第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒;相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s;
其中,所述聚乙醇酸纤维由含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒的共混颗粒经熔体静电纺丝制得,所述熔体静电纺丝的条件包括:料筒加热温度为245-260℃,纺丝电压为20-40kV,接收距离为10-15cm,喷头内径为0.5-1mm。
2.根据权利要求1所述的聚乙醇酸纤维,其中,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为3-10重量份;
和/或,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-150g/10min;
和/或,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为25-60Pa·s。
3.根据权利要求1所述的聚乙醇酸纤维,其中,所述抗氧母粒包含第二聚乙醇酸和抗氧剂;
其中,所述第二聚乙醇酸和抗氧剂的重量比为90-99:10-1。
4.根据权利要求3所述的聚乙醇酸纤维,其中,所述第二聚乙醇酸和抗氧剂的重量比为90-95:10-5;
和/或,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为10-40g/10min;
和/或,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为100-2000Pa·s;
和/或,所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的聚乙醇酸纤维,其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为15-30g/10min;
和/或,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为200-1500Pa·s;
和/或,所述抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂。
6.根据权利要求4所述的聚乙醇酸纤维,其中,所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂9228中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的聚乙醇酸纤维,其中,所述聚乙醇酸纤维的直径为1-30μm;
和/或,所述聚乙醇酸纤维的拉伸强度为60-100MPa;
和/或,所述聚乙醇酸纤维的断裂伸长率为200-600%。
8.根据权利要求7所述的聚乙醇酸纤维,其中,所述聚乙醇酸纤维的直径为5-28μm;
和/或,所述聚乙醇酸纤维的拉伸强度为65-100MPa;
和/或,所述聚乙醇酸纤维的断裂伸长率为250-600%。
9.一种聚乙醇酸纤维的制备方法,其特征在于,该方法包括:将含有第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒的共混颗粒进行熔体静电纺丝,得到所述聚乙醇酸纤维;
其中,相对于100重量份的第一聚乙醇酸,所述抗氧母粒的重量份为0-10重量份;
其中,在240℃和负荷2.16kg下,所述第一聚乙醇酸的熔体质量流动速率为100-200g/10min;在230℃和频率0.1rad/s下,所述第一聚乙醇酸的复数黏度为10-60Pa·s;
其中,所述熔体静电纺丝的条件包括:料筒加热温度为245-260℃,纺丝电压为20-40kV,接收距离为10-15cm,喷头内径为0.5-1mm。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述共混颗粒由以下步骤处理得到:
(1)将第二聚乙醇酸和抗氧化剂的混合料经双螺杆挤出机熔融共混挤出,得到抗氧母粒;
(2)将所述第一聚乙醇酸和可选的抗氧母粒进行混合、第一干燥,得到所述共混颗粒。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述第二聚乙醇酸和抗氧化剂的重量比为90-99:10-1;
和/或,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为10-40g/10min;
和/或,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为100-2000Pa·s;
和/或,在所述熔融共混挤出之前,将所述第二聚乙醇酸进行第二干燥。
12.根据权利要求10所述的方法,其中,所述第二聚乙醇酸和抗氧化剂的重量比为90-95:10-5;
和/或,在240℃和负荷2.16kg下,所述第二聚乙醇酸的熔体质量流动速率为15-30g/10min;
和/或,在230℃和频率0.1rad/s下,所述第二聚乙醇酸的复数黏度为200-1500Pa·s。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,所述熔融共混挤出的条件包括:温度为235-250℃;转速为60-130r/min;
和/或,所述第一干燥和第二干燥的条件各自独立地包括:温度为60-100℃;时间为1-15h;
和/或,所述共混颗粒中水含量≤15ppm。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述熔融共混挤出的条件包括:温度为235-245℃;转速为80-100r/min;
和/或,所述第一干燥和第二干燥的条件各自独立地包括:温度为70-90℃;时间为6-12h。
15.权利要求9-14中任意一项所述的方法,其中,所述熔体静电纺丝在熔体静电纺丝装置中进行。
16.权利要求1-8中任意一项所述的聚乙醇酸纤维,或者,权利要求9-15中任意一项所述的方法制得的聚乙醇酸纤维在空气过滤、生物医学中的应用。
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