CN115537968A - 一种聚乳酸海岛纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺丝领域，公开了一种聚乳酸海岛纤维及其制备方法，该海岛纤维的岛组分为PLA，海组分为PVA，其中岛组分含有改性剂；制备方法为：改性剂和PVA通过双螺杆挤出机共混的方式制备聚乙烯醇切片；聚乙烯醇和聚乳酸分别通过螺杆熔融后，经过计量泵在纺丝箱体汇合后，经喷丝板挤出成束后，再经过冷却上油与牵伸定型后最后卷绕成丝饼；聚乙烯醇溶于水，改性后的聚乙烯醇仍可溶于热水，取代传统用氢氧化钠溶液开纤工艺，不仅环保，而且改善了车间工人的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及纺丝领域，更具体地说，它涉及一种聚乳酸海岛纤维及其制备方法。
背景技术
海岛纤维可以通过物理和化学方法获得超细纤维，超细纤维以其较高的线密度，较大的比表面积而具有优异的手感、吸湿导湿、清洁去污性能，可以用作仿真丝织物、高密织物、仿鹿皮、仿桃皮绒织物、高性能清洁织物等面料领域。
聚乙烯醇/聚乳酸纤维利用两者之间的不相容性，并且前者可溶解于热水中的特点，用热水开纤的方法得到聚乙烯醇/聚乳酸海岛纤维。
改性剂种类繁多，但是并不是每一款都适合PVA改性造粒。可改性造粒的同时还需保证其热水可溶性。
发明内容
本发明提供一种聚乳酸海岛纤维及其制备方法，本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA，其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
一种聚乳酸海岛纤维，海组分为PVA，岛组分为PLA，岛组分中含有山梨醇系改性剂，所述改性剂为失水山梨醇，其结构式如下所示：
作为优选，所述山梨醇系改性剂的添加量为海组分的5～15wt％。
一种聚乳酸海岛纤维制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVA粉末真空干燥至含水量＜200ppm，将PVA和山梨醇系改性剂通过双螺杆挤出机进行共混造粒，制备改性PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片干燥至含水量＜100ppm，作为岛组分。
(3)将岛组分和海组分分别进料，通过各自螺杆进行熔融，然后采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过牵伸辊牵伸和定型辊热定型，卷绕后得到海岛纤维。
(4)对阻燃复合海岛纤维进行热水开纤处理，除去海组分PVA，制得成品。
本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA的改性剂，其不仅其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
作为优选，聚乙烯醇切片的粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃；PLA切片的熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃。
作为优选，步骤(1)中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h；双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100～240℃。
作为优选，步骤(2)中，PLA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm。
作为优选，步骤(3)中，岛组分和海组分的质量比为80∶20～60∶40。
作为优选，步骤(3)中，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃。
作为优选，步骤(3)中，第一牵伸辊的温度为50～70℃，第二牵伸辊的温度为90～120℃，第三定型辊的温度为130～150℃卷绕速度为2000-2800m/min。
作为优选，步骤(4)中，减量开纤处理所用的溶剂为热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为90-100℃。
本发明的有益效果在于：本发明中，聚乙烯醇溶于水，改性后的聚乙烯醇仍可溶于热水，取代传统用氢氧化钠溶液开纤工艺，不仅环保，而且改善了车间工人的工作环境；
本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA的改性剂，其不仅其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
实施例1
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维，包括海组分和岛组分，海组分为PVA，岛组分为PLA，岛组分中含有山梨醇系改性剂，所述改性剂为失水山梨醇，其结构式如下所示：
山梨醇系改性剂的添加量为海组分的5wt％。
实施例2
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维，本实施例中的聚乳酸海岛纤维与实施例1不同之处在于，山梨醇系改性剂的添加量为海组分的10wt％。
实施例3
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维，本实施例中的聚乳酸海岛纤维与实施例1不同之处在于，山梨醇系改性剂的添加量为海组分的15wt％。
实施例4
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVA粉末真空干燥至含水量＜200ppm，将PVA和山梨醇系改性剂通过双螺杆挤出机进行共混造粒，制备改性PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片干燥至含水量＜100ppm，作为岛组分。
(3)将岛组分和海组分分别进料，通过各自螺杆进行熔融，然后采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过牵伸辊牵伸和定型辊热定型，卷绕后得到海岛纤维。
(4)对阻燃复合海岛纤维进行热水开纤处理，除去海组分PVA，制得成品。
本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA的改性剂，其不仅其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
其中，聚乙烯醇切片的粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃；PLA切片的熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃。
步骤(1)中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h；双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100～240℃。
步骤(2)中，PLA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm。
步骤(3)中，岛组分和海组分的质量比为80∶20～60∶40。
步骤(3)中，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃。
步骤(3)中，第一牵伸辊的温度为50～70℃，第二牵伸辊的温度为90～120℃，第三定型辊的温度为130～150℃卷绕速度为2000-2800m/min。
步骤(4)中，减量开纤处理所用的溶剂为热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为90-100℃。
实施例5
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVA粉末真空干燥至含水量＜200ppm，将PVA和山梨醇系改性剂通过双螺杆挤出机进行共混造粒，制备改性PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片干燥至含水量＜100ppm，作为岛组分。
(3)将岛组分和海组分分别进料，通过各自螺杆进行熔融，然后采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过牵伸辊牵伸和定型辊热定型，卷绕后得到海岛纤维。
(4)对阻燃复合海岛纤维进行热水开纤处理，除去海组分PVA，制得成品。
本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA的改性剂，其不仅其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
其中，聚乙烯醇切片的粘度为3mPa.s，熔点为207℃；PLA切片的熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃。
步骤(1)中，PVA切片的干燥温度为80℃，干燥时间36h；双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100℃。
步骤(2)中，PLA切片的干燥温度为80℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm。
步骤(3)中，岛组分和海组分的质量比为80∶20。
步骤(3)中，PVA纺丝箱体的温度为210℃，PLA纺丝箱体的温度为210℃。
步骤(3)中，第一牵伸辊的温度为50℃，第二牵伸辊的温度为90℃，第三定型辊的温度为130℃卷绕速度为2000m/min。
步骤(4)中，减量开纤处理所用的溶剂为热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为90℃。
实施例6
在本实施例中提出了一种聚乳酸海岛纤维制备方法，包括如下步骤：
(1)将PVA粉末真空干燥至含水量＜200ppm，将PVA和山梨醇系改性剂通过双螺杆挤出机进行共混造粒，制备改性PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片干燥至含水量＜100ppm，作为岛组分。
(3)将岛组分和海组分分别进料，通过各自螺杆进行熔融，然后采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过牵伸辊牵伸和定型辊热定型，卷绕后得到海岛纤维。
(4)对阻燃复合海岛纤维进行热水开纤处理，除去海组分PVA，制得成品。
本发明采用山梨醇系改性剂作为海组分PVA的改性剂，其不仅其不仅具有较好的造粒性能，并且不影响PVA的热水可溶性，从而有利于后续海组分的开纤工艺，使得纤维更加绿色环保。
其中，聚乙烯醇切片的粘度为3.5mPa.s，熔点为207℃；PLA切片的熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃。
步骤(1)中，PVA切片的干燥温度为90℃，干燥时间36h；双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为170℃。
步骤(2)中，PLA切片的干燥温度为90℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm。
步骤(3)中，岛组分和海组分的质量比为70∶30。
步骤(3)中，PVA纺丝箱体的温度为230℃，PLA纺丝箱体的温度为230℃。
步骤(3)中，第一牵伸辊的温度为50～70℃，第二牵伸辊的温度为105℃，第三定型辊的温度为140℃卷绕速度为2400m/min。
步骤(4)中，减量开纤处理所用的溶剂为热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为95℃。
实施例7
在本实施例中，制备一种改性聚乳酸海岛纤维，包括如下步骤
(1)将PVA切片(粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃)真空干燥至含水量＜200ppm。其中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h。
将PVA和山梨醇系改性剂(5％)通过双螺杆挤出机进行共混造粒(双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100～240℃)，制备阻燃PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片(熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃)干燥至＜100ppm，干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm，作为岛组分。
(3)将岛和海按质量比为80∶20分别进料，通过各自纺丝螺杆进行熔融，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃。采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过第一牵伸辊(50℃)、第二牵伸(90)和第三定型辊(120℃)热定型，卷绕(2000m/min)后得到海岛纤维。
(4)对海岛纤维进行开纤减量处理(热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为80℃)，除去海组分PVA，制得成品。
对比例1
对比例1除不添加改性剂外，其他均与实施例7相同。
实施例8
在本实施例中提出了一种改性聚乙烯醇/聚乳酸海岛纤维，包括如下步骤：
(1)将PVA切片(粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃)真空干燥至含水量＜200ppm。其中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h。
将PVA和山梨醇系改性剂(10％)通过双螺杆挤出机进行共混造粒(双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100～240℃)，制备阻燃PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片(熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃)干燥至＜100ppm，干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm，作为岛组分。
(3)将岛和海按质量比为80∶20分别进料，通过各自纺丝螺杆进行熔融，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃。采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过第一牵伸辊(60℃)、第二牵伸(100)和第三定型辊(130℃)热定型，卷绕(2400m/min)后得到海岛纤维。
(4)对海岛纤维进行开纤减量处理(热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为90℃)，除去海组分PVA，制得成品。
对比例2
对比例2除不添加改性剂外，其他均与实施例8相同。
实施例9
在本实施例中提出了一种改性聚乙烯醇/聚乳酸海岛纤维，包括如下步骤：
(1)将PVA切片(粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃)真空干燥至含水量＜200ppm。其中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h。
将PVA和山梨醇系改性剂(15％)通过双螺杆挤出机进行共混造粒(双螺杆共混机的分为10个区，温度范围为100～240℃)，制备阻燃PVA切片作为海组分。
(2)将PLA切片(熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃)干燥至＜100ppm，干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm，作为岛组分。
(3)将岛和海按质量比为80∶20分别进料，通过各自纺丝螺杆进行熔融，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃。采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过第一牵伸辊(70℃)、第二牵伸(110)和第三定型辊(140℃)热定型，卷绕(2800m/min)后得到海岛纤维。
(4)对海岛纤维进行开纤减量处理(热水溶液，浴比为1∶20，溶液温度为100℃)，除去海组分PVA，制得成品。
对比例3
对比例除不添加改性剂外，其他均与实施例9相同。
从上表中可以看出，本发明中制备的改性聚乳酸海岛纤维的线密度力学性能良好，并且改性剂能够顺畅造粒。虽然加入改性剂后纤维断裂强度与对比例相比有所降低，但是强度仍满足纺织要求。
上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。
Claims (10)
1.一种聚乳酸海岛纤维，其特征在于，包括海组分和岛组分，海组分为聚乙烯醇，岛组分为聚乳酸，海组分含有改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸海岛纤维，其特征在于，改性剂为失水山梨醇，其结构式如下：
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸海岛纤维及其制备方法，其特征在于，改性剂的添加量为岛组分的5～15wt％。
4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇真空干燥至含水量＜200ppm，将聚乙烯醇和改性剂通过双螺杆挤出机进行共混造粒，制备改性聚乙烯醇切片作为海组分；
(2)将PLA切片干燥至含水量＜100ppm，作为岛组分；
(3)将岛组分和海组分分别进料，通过各自螺杆进行熔融，然后采用单独的过滤器，经过多层海岛复合分配板之后进入喷丝板挤出丝束；丝束经上油冷却后，通过牵伸辊牵伸和定型辊热定型，卷绕后得到复合海岛纤维；
(4)对复合海岛纤维进行开纤处理，除去海组分PVA，制得成品。
5.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇切片的粘度为3-4mPa.s，熔点为207℃；PLA切片的熔融指数为9(190℃，2.16kg)，熔点为180℃。
6.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，PVA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间36h；双螺杆挤出机的分为10个区，温度范围为100～240℃。
7.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，PLA切片的干燥温度为80～100℃，干燥时间为36h，干燥处理后树脂含水小于100ppm。
8.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，岛组分和海组分的质量比为80∶20～60∶40。
9.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，PVA纺丝箱体的温度为210～250℃，PLA纺丝箱体的温度为210～250℃；第一牵伸辊的温度为50～70℃，第二牵伸辊的温度为90～110℃，第三定型辊的温度为120～140℃卷绕速度为2000-2800m/min。
10.根据权利要求4所述的一种聚乳酸海岛纤维的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，开纤处理所用的溶剂为热水，浴比为1∶20，溶液温度为80-100℃。
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