CN115354446A - 具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片及其制备方法 - Google Patents

具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片及其制备方法，涉及保暖絮片技术领域，所述聚乳酸保暖絮片以聚乳酸长丝和高弹性聚乳酸作为原料，经熔喷工艺加工而成；本发明采用聚乳酸长丝作为支撑纤维，利用熔喷技术将弹性聚乳酸喷覆在支撑纤维上，形成类似绒枝与绒小枝结构的纤维网，能很好地保留和锁住空气，保暖性能优异；并通过将普通聚乳酸与弹性体和相容剂共混、熔喷，得到了回弹性好的超细聚乳酸纤维，使所得絮片长期使用不坍塌，保暖效果持久。

Description

具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及保暖絮片技术领域，具体涉及一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片及其制备方法。
背景技术：
在寒冷环境中，人体机能由于冷空气的包围会出现明显下降，防寒保暖是对身体的一种保护手段。天然纤维如棉、羊毛等是常用的保暖材料，但由于纤维直径较大，能够存储的静止空气有限，导热系数较高，因此保暖性有限，且存在易吸湿、易被虫蛀等缺点。羽绒得益于其本身的二级结构-枝干提供力学支撑，使其能储存大量空气；排列在主干上的绒枝可细化絮片孔隙，能阻挡空气流动，是一种优异的保暖材料，但存在长时间使用易折断、遇水坍塌，使保暖性下降等缺点。
随着社会进步，防寒服朝着轻量化、高效保暖的方向推进。聚乳酸(PLA)具有可再生、可生物降解、生物相容性好、亲肤等特点，作为填充材料在服装保暖絮片领域具有良好的应用前景。但普通聚乳酸纤维直径较大，无法同时实现轻质高效保暖性能；若采用超细聚乳酸纤维又存在堆积紧密、厚度小，无法储存大量静止空气的问题；且一般的聚乳酸絮片在使用后会坍塌，导致其保暖性能无法保证。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚乳酸保暖絮片的制备方法，制备得到的聚乳酸保暖絮片具有高蓬松高回弹性能，保暖效果好且持久。
本发明的目的之一在于提供一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片，所述聚乳酸保暖絮片是以聚乳酸长丝和高弹性聚乳酸作为原料，经熔喷工艺加工而成。
本发明的目的之二在于提供一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将聚乳酸长丝平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维，替代输网帘；
(2)将高弹性聚乳酸熔喷在支撑纤维上，形成纠缠的类似绒枝与绒小枝结构的纤维网；
(3)将纤维网纤维送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
步骤(1)中所述聚乳酸长丝为将加捻后的长丝解捻，形成蓬松卷曲的多根纤维束。
步骤(1)中所述聚乳酸长丝的细度为50dtex/32f-150dtex/48f，长度为3-5m。
步骤(2)中所述高弹性聚乳酸是由聚乳酸、弹性体和相容剂熔融共混制得，其制备方法为：将聚乳酸、弹性体和相容剂放入双螺杆挤出机中，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
优选地，所述聚乳酸为平均分子量为5-10万的切片；所述弹性体为聚氨酯或聚二甲基硅氧烷；所述相容剂为柠檬酸三丁酯、聚乙二醇或环氧大豆油。
优选地，所述弹性体与聚乳酸的质量比为5-20％，优选为10-15％；所述相容剂与聚乳酸的质量比为2-6％；所述双螺杆挤出机的熔融温度为170-190℃，熔融时间为5-10min。
步骤(2)中所述熔喷的工艺参数为：一区温度170±10℃、二区温度180±10℃、三区温度200±10℃、四区温度210±10℃、五区温度220±10℃，模头温度230±10℃，热风温度240±10℃，狭缝宽度1±0.5mm，计量泵挤出量70-80g/min，风压0.1-0.3Mpa，支撑纤维网转速4-6m/min，接收距离20-30cm。
步骤(2)中所述熔喷高弹性聚乳酸的细度为1-8μm。
本发明的目的之三在于提供一种根据前述的制备方法制备得到的具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片。
为提升聚乳酸絮片的保暖性和结构稳定性，本发明采用聚乳酸长丝作为支撑结构，形成类似羽绒的枝干，且所用的长丝为将加捻后的聚乳酸长丝解捻，这样形成的纤维束具有蓬松卷曲的结构；再通过将普通聚乳酸切片加弹后进行熔喷加工，得到高回弹性超细聚乳酸纤维，缠结在作为长丝的聚乳酸纤维上，形成类似羽绒绒小枝的结构。这样得到的聚乳酸絮片一方面高度蓬松，具有类似羽绒的结构，因此保暖性好；另一方面由于作为“绒小枝”的聚乳酸经过加弹处理，具有很好的形状回复性，长期使用不坍塌，具有保暖效果持久性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用聚乳酸长丝作为支撑纤维，利用熔喷技术将弹性聚乳酸喷覆在支撑纤维上，形成类似绒枝与绒小枝结构的纤维网，能很好地保留和锁住空气，保暖性能优异。
(2)本发明所用长丝为将加捻后的聚乳酸长丝解捻，这样形成的纤维束具有蓬松卷曲的结构，更容易与熔喷在其上的超细纤维纠缠，且形成的絮片蓬松性更好。
(3)本发明通过将普通聚乳酸与弹性体和相容剂共混、熔喷，得到了回弹性好的超细聚乳酸纤维，使所得絮片长期使用不坍塌，保暖效果持久。
(4)本发明制备保暖絮片的原料为聚乳酸，利于生物降解或回收利用。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
将100份平均分子量为5万的聚乳酸切片、5份聚氨酯弹性体和2份柠檬酸三丁酯放入双螺杆挤出机，熔融温度为170℃，时间为10min，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
将细度为50dtex/32f的聚乳酸长丝解捻后，平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维。
将高弹性聚乳酸熔喷在平行排列在喷丝口处的聚乳酸长丝上，熔喷的工艺参数为：一区温度170℃、二区温度180℃、三区温度200℃、四区温度210℃、五区温度220℃，模头温度230℃，热风温度240℃，狭缝宽度1mm，计量泵挤出量70g/min，风压0.1Mpa，支撑纤维网转速4m/min，接收距离20cm，得到纠缠的纤维网。
将纤维网送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
实施例2
将100份平均分子量为8万的聚乳酸切片、10份聚二甲基硅氧烷弹性体和4份聚乙二醇放入双螺杆挤出机，熔融温度为180℃，时间为5min，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
将细度为100dtex/48f的聚乳酸长丝解捻后，平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维。
将高弹性聚乳酸熔喷在平行排列在喷丝口处的聚乳酸长丝上，熔喷的工艺参数为：一区温度170℃、二区温度180℃、三区温度200℃、四区温度210℃、五区温度220℃，模头温度230℃，热风温度240℃，狭缝宽度1mm，计量泵挤出量80g/min，风压0.2Mpa，支撑纤维网转速5m/min，接收距离25cm，得到纠缠的纤维网。
将纤维网送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
实施例3
将100份平均分子量为10万的聚乳酸切片、15份聚氨酯弹性体和5份环氧大豆油放入双螺杆挤出机，熔融温度为190℃，时间为5min，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
将细度为150dtex/48f的聚乳酸长丝解捻后，平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维。
将高弹性聚乳酸熔喷在平行排列在喷丝口处的聚乳酸长丝上，熔喷的工艺参数为：一区温度170℃、二区温度180℃、三区温度200℃、四区温度210℃、五区温度220℃，模头温度230℃，热风温度240℃，狭缝宽度1mm，计量泵挤出量75g/min，风压0.3Mpa，支撑纤维网转速6m/min，接收距离30cm，得到纠缠的纤维网。
将纤维网送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
实施例4
将100份平均分子量为8万的聚乳酸切片、20份聚二甲基硅氧烷弹性体和6份柠檬酸三丁酯放入双螺杆挤出机，熔融温度为180℃，时间为5min，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
将细度为100dtex/48f的聚乳酸长丝解捻后，平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维。
将高弹性聚乳酸熔喷在平行排列在喷丝口处的聚乳酸长丝上，熔喷的工艺参数为：一区温度170℃、二区温度180℃、三区温度200℃、四区温度210℃、五区温度220℃，模头温度230℃，热风温度240℃，狭缝宽度1mm，计量泵挤出量80g/min，风压0.2Mpa，支撑纤维网转速5m/min，接收距离25cm，得到纠缠的纤维网。
将纤维网送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
实施例5
用以下改性环氧大豆油替代环氧大豆油作为相容剂，其余同实施例3。
改性环氧大豆油的制备：向反应釜中加入100g环氧大豆油和60g橙花醇，搅拌混合后滴加1g三苯基膦，升温至100℃反应，当体系环氧值在30min内不再变化时停止反应，待反应液温度降至30℃以下时加入乙醚进行萃取，弃去乙醚相，得到改性环氧大豆油。
本发明利用橙花醇对环氧大豆油分子进行开环改性，一方面能够形成可与聚乳酸和弹性体反应的活性羟基，另一方面在环氧大豆油分子中引入橙花醇链，进一步提高环氧大豆油作为相容剂所产生的作用效果。也可采用其他催化剂，如无水四氯化锡、氟硼酸等。
对照例1
用非加捻的聚乳酸长丝单丝直接平行排列，作为支撑纤维，其余同实施例3。
对照例2
熔喷聚乳酸直接用平均分子量为10万的聚乳酸切片，不与弹性体共混，其余同实施例3。
性能测试
(1)克重测试：将保暖絮片进行克重测试。
(2)保暖率测试：将保暖絮片平铺5mm的厚度，40℃预热30min进行保温率测试。
(3)透气率测试：将保暖絮片平铺5mm的厚度，试样面积100cm2，试样正面压强设定为100Pa，测试透气率。
(4)压缩回弹性测试：根据标准GB/T 24525-2009，采用LBX-118纺织品压缩回弹性能测试仪测试絮片的回弹性能。
测试结果如下表：
克重g/m<sup>2</sup> 保暖率％ 透气率mm/s 回弹性(％)
实施例1 179 80.6 338.9 92.6
实施例2 172 83.2 320.2 95.3
实施例3 160 84.5 318.7 96.2
实施例4 166 82.7 330.4 94.7
实施例5 164 84.9 326.8 96.5
对照例1 210 72.9 375.5 80.6
对照例2 237 60.2 412.3 65.3
由上表可知，本发明制备的絮片的单位克重减轻，说明絮片的蓬松性好，由此带来了絮片保暖性的提高；絮片透气性降低，说明通过本发明特殊结构的设计，絮片保留静止空气的能力加强，同样也带来了保暖性的提高；回弹性测试表明，通过对普通聚乳酸絮片进行弹性体改性，絮片回弹性优异，长期使用不坍塌，具有保暖效果持久性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片，其特征在于：所述聚乳酸保暖絮片以聚乳酸长丝和高弹性聚乳酸作为原料，经熔喷工艺加工而成。
2.一种具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将聚乳酸长丝平行排列在熔喷喷丝口处，作为支撑纤维，替代输网帘；
(2)将高弹性聚乳酸熔喷在支撑纤维上，形成纠缠的类似绒枝与绒小枝结构的纤维网；
(3)将纤维网纤维送入铺网机进行铺网，得到纤维絮片。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述聚乳酸长丝为将加捻后的长丝解捻，形成蓬松卷曲的多根纤维束。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述聚乳酸长丝的细度为50dtex/32f-150dtex/48f，长度为3-5m。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述高弹性聚乳酸是由聚乳酸、弹性体和相容剂熔融共混制得，其制备方法为：将聚乳酸、弹性体和相容剂放入双螺杆挤出机中，经挤出、切割得到高弹性聚乳酸。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸为平均分子量为5-10万的切片；所述弹性体为聚氨酯或聚二甲基硅氧烷；所述相容剂为柠檬酸三丁酯、聚乙二醇或环氧大豆油。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述弹性体与聚乳酸的质量比为5-20％，优选为10-15％；所述相容剂与聚乳酸的质量比为2-6％；所述双螺杆挤出机的熔融温度为170-190℃，熔融时间为5-10min。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述熔喷的工艺参数为：一区温度170±10℃、二区温度180±10℃、三区温度200±10℃、四区温度210±10℃、五区温度220±10℃，模头温度230±10℃，热风温度240±10℃，狭缝宽度1±0.5mm，计量泵挤出量70-80g/min，风压0.1-0.3Mpa，支撑纤维网转速4-6m/min，接收距离20-30cm。
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述熔喷高弹性聚乳酸的细度为1-8μm。
10.根据权利要求2-9任意一项所述的制备方法制备得到的具有高蓬松高回弹性能的聚乳酸保暖絮片。
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