CN115948815B - 一种pla可降解短纤的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种PLA可降解短纤，它包括以下重量份的各组分：PLA、PLA色母粒、氨基酸型表活/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂以及聚二甲基硅氧烷。本发明还公开了一种PLA可降解短纤的制备方法。本发明的优点在于：在进行螺杆挤压机熔融之前，将PLA和PLA色母粒干燥，PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm，能够减少熔指波动，使得纺丝颜色均匀，保证产品的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及可降解纤维技术领域，尤其是涉及一种PLA可降解短纤的制备方法。
背景技术
聚乳酸(英文全称：polylacticacid，简称PLA)纤维，使用的原料聚乳酸来源于植物，非化石燃料，其纤维具有可自然降解性，同时具有类似真丝光泽和手感，具有一定吸水性，是一种很好的纤维材料，发展潜力巨大。现有技术中，聚乳酸短纤的生产方法鲜有报道，技术能力还很有限，生产出来的聚乳酸短纤的断裂强度往往都较大，使得聚乳酸短纤硬度都偏高，手感差。自然掩埋后降解时间都较长，甚至出现部分无法降解的情况，致使产品的有效推广形成了阻碍。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺陷提供一种PLA可降解短纤的制备方法。
一种PLA可降解短纤，它包括以下重量份的各组分：
PLA 60-75份
PLA色母粒 6-8份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 10-20份
过硫酸钾 0.8-1.1份
聚二甲基硅氧烷 3-5份
降解助剂 1.5-3.2份。
优选的是，它包括以下重量份的各组分：
PLA原料 64份
PLA色母粒 7份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 15份
过硫酸钾 1份
聚二甲基硅氧烷 4.5份
降解助剂 2.6份。
所述降解助剂包括质量比为0.01:0.3:（0.7-0.8）:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、丁酸二甲基苄基原酯、醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸。
所述氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物的制备方法为：将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2按质量比为1.1：（56-68）：（40-60）配成混合料，所述硅溶胶中SiO2含量为18%-20%，然后于60-70℃温度下搅拌30-50min，即得到复配物。
所述氨基酸型表面活性剂为椰油酰甘氨酸钾或椰油酰谷氨酸钠或椰油酰肌氨酸钠。
一种PLA可降解短纤的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的PLA和PLA色母粒干燥6-8h，使PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm；
S2、将干燥后的PLA和PLA色母粒与上述重量份的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂、聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料通过螺杆挤压机熔融压缩后再经喷丝板挤出，制备出初生纤维，所述螺杆挤压机的温度控制在235-265℃；
S4、初生纤维依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道，侧吹风装置的吹风温度为15-17℃；从甬道出来的初生纤维经过牵伸组件拉伸，再经卷曲、紧张热定形、烘箱松驰热定型，最后经切断、打包，制得所述PLA可降解短纤。
S3中螺杆挤压机的温度为245℃。
S4中侧吹风装置的吹风温度为16℃。
所述喷丝板的孔径为200-260目。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
在进行螺杆挤压机熔融之前，将PLA和PLA色母粒干燥，PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm，能够减少熔指波动，使得纺丝颜色均匀，保证产品的一致性；
通过自制的加入的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物，作为强度调节剂使用。硅溶胶由于胶体粒子微细(10-20nm)，有相当大的比表面积，粘度较低，和纳米TiO2混合时分散性和渗透性都非常好，当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子牢固地附着在纳米TiO2表面，粒子间形成硅氧结合。氨基酸型表面活性剂生物降解性好，其与硅溶胶/纳米TiO2复配成强度调节剂，使得纳米TiO2与硅溶胶能与其余原料更好的混匀，三者之间形成一个整体的连接状态，结构不致密。氨基酸型表面活性剂易降解，硅溶胶和纳米TiO2均无毒无污染，将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2制成复配物，可作为降低纤维强度的理想材料。加入到混合原料中，能有效降低PLA可降解短纤的断裂强度，方便切断。
降解助剂中丁酸二甲基苄基原酯作为助溶剂将脂肪醇聚氧乙烯醚、醚醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸融于一体。醋酸纤维素作为多孔膜材料，熔融流动性好，易成型加工，抗霉、比表面积大，脂肪醇聚氧乙烯醚作为助剂乳化剂加入，1,3-丙二胺四乙酸作为降解用促进剂。降解助剂的加入，能有效缩短PLA短纤的自然降解时间，保证其充分降解，不污染环境。
附图说明
图1为本发明实施例3的产品实物图。
实施方式
以下将对发明的优选实例进行详细描述。所举实例是为了更好地对发明内容进行，并不是发明内容仅限于实例。根据发明内容对实施方案的非本质的改进和调整，仍属于发明范畴。
<实施例1>
一种PLA可降解短纤，它包括以下重量份的各组分：
PLA 60份
PLA色母粒 6份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 10份
过硫酸钾 0.8份
聚二甲基硅氧烷 3份
降解助剂 1.5份。
所述降解助剂包括质量比为0.01:0.3:0.7:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、丁酸二甲基苄基原酯、醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸。
所述氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物的制备方法为：将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2按质量比为1.1：56：40配成混合料，所述硅溶胶中SiO2含量为18%，然后于60℃温度下搅拌30min，即得到复配物。
所述氨基酸型表面活性剂为椰油酰甘氨酸钾或椰油酰谷氨酸钠或椰油酰肌氨酸钠。
一种PLA可降解短纤的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的PLA和PLA色母粒干燥6h，使PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm；
S2、将干燥后的PLA和PLA色母粒与上述重量份的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂、聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料通过螺杆挤压机熔融压缩后再经喷丝板挤出，制备出初生纤维，所述螺杆挤压机的温度控制在235℃；
S4、初生纤维依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道，侧吹风装置的吹风温度为15℃；从甬道出来的初生纤维经过牵伸组件拉伸，再经卷曲、紧张热定形、烘箱松驰热定型，最后经切断、打包，制得所述PLA可降解短纤。
所述喷丝板的孔径为200目。
<实施例2>
一种PLA可降解短纤，它包括以下重量份的各组分：
PLA 75份
PLA色母粒 8份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 20份
过硫酸钾 1.1份
聚二甲基硅氧烷 5份。
降解助剂 3.2份。
所述降解助剂包括质量比为0.01:0.3:0.8:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、丁酸二甲基苄基原酯、醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸。
所述氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物的制备方法为：将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2按质量比为1.1：68：60配成混合料，所述硅溶胶中SiO2含量为20%，然后于70℃温度下搅拌50min，即得到复配物。
所述氨基酸型表面活性剂为椰油酰甘氨酸钾或椰油酰谷氨酸钠或椰油酰肌氨酸钠。
一种PLA可降解短纤的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的PLA和PLA色母粒干燥8h，使PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm；
S2、将干燥后的PLA和PLA色母粒与上述重量份的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂、聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料通过螺杆挤压机熔融压缩后再经喷丝板挤出，制备出初生纤维，所述螺杆挤压机的温度控制在265℃；
S4、初生纤维依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道，侧吹风装置的吹风温度为17℃；从甬道出来的初生纤维经过牵伸组件拉伸，再经卷曲、紧张热定形、烘箱松驰热定型，最后经切断、打包，制得所述PLA可降解短纤。
所述喷丝板的孔径为260目。
<实施例3>
一种PLA可降解短纤，它包括以下重量份的各组分：
PLA原料 64份
PLA色母粒 7份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 15份
过硫酸钾 1份
聚二甲基硅氧烷 4.5份。
降解助剂 2.6份。
所述降解助剂包括质量比为0.01:0.3:0.8:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、丁酸二甲基苄基原酯、醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸。
所述氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物的制备方法为：将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2按质量比为1.1：60：50配成混合料，所述硅溶胶中SiO2含量为19%，然后于65℃温度下搅拌40min，即得到复配物。
所述氨基酸型表面活性剂为椰油酰甘氨酸钾或椰油酰谷氨酸钠或椰油酰肌氨酸钠。
一种PLA可降解短纤的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的PLA和PLA色母粒干燥7h，使PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm；
S2、将干燥后的PLA和PLA色母粒与上述重量份的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂、聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料通过螺杆挤压机熔融压缩后再经喷丝板挤出，制备出初生纤维，所述螺杆挤压机的温度控制在245℃；
S4、初生纤维依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道，侧吹风装置的吹风温度为16℃；从甬道出来的初生纤维经过牵伸组件拉伸，再经卷曲、紧张热定形、烘箱松驰热定型，最后经切断、打包，制得所述PLA可降解短纤。
所述喷丝板的孔径为220目。
<对比例1>
市售的常规PLA可降解短纤（泉州斯马丁进出口贸易有限公司）。
<对比例2>
不添加氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物和降解助剂，其余组分和制备方法与实施例3均相同。
<检测实验>
以3DX64MM非织造丙纶产品指标为例，各实施例和对比例对应的产品检测数据对比，如下表1所示：
表1 产品检测数据对比表
按照本发明实施例3生产的PLA可降解短纤与对比例1和2的PLA可降解短纤在埋入自然界土壤中进行降解速率比较，如下表2所示。
表2 产品降解速率对比表
上述实施案例只为说明本发明的技术方案及特点，其目的在于更好的让熟悉该技术的人士予以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，均在本发明保护范围之内，其中未详细说明的为现有技术。
Claims (6)
1.一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于所述PLA可降解短纤包括以下重量份的各组分：
PLA 60-75份
PLA色母粒 6-8份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 10-20份
过硫酸钾 0.8-1.1份
聚二甲基硅氧烷 3-5份
降解助剂 1.5-3.2份；
所述降解助剂为质量比为0.01:0.3:（0.7-0.8）:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、丁酸二甲基苄基原酯、醋酸纤维素和1,3-丙二胺四乙酸；
所述氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物的制备方法为：将氨基酸型表面活性剂、硅溶胶和经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO2按质量比为1.1：（56-68）：（40-60）配成混合料，所述硅溶胶中SiO2含量为18%-20%，然后于60-70℃温度下搅拌30-50min，即得到复配物；
所述PLA可降解短纤的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的PLA和PLA色母粒干燥6-8h，使PLA的含水率小于20ppm、PLA色母粒的含水率小于28ppm；
S2、将干燥后的PLA和PLA色母粒与上述重量份的氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物、过硫酸钾、降解助剂、聚二甲基硅氧烷混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料通过螺杆挤压机熔融压缩后再经喷丝板挤出，制备出初生纤维，所述螺杆挤压机的温度控制在235-265℃；
S4、初生纤维依次通过侧吹风装置、上油装置和甬道，侧吹风装置的吹风温度为15-17℃；从甬道出来的初生纤维经过牵伸组件拉伸，再经卷曲、紧张热定形、烘箱松驰热定型，最后经切断、打包，制得所述PLA可降解短纤。
2.根据权利要求1所述的一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于所述PLA可降解短纤包括以下重量份的各组分：
PLA原料 64份
PLA色母粒 7份
氨基酸型表面活性剂/硅溶胶/纳米TiO2复配物 15份
过硫酸钾 1份
聚二甲基硅氧烷 4.5份
降解助剂 2.6份。
3.根据权利要求1所述的一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于所述氨基酸型表面活性剂为椰油酰甘氨酸钾或椰油酰谷氨酸钠或椰油酰肌氨酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于S3中螺杆挤压机的温度为245℃。
5.根据权利要求4所述的一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于，S4中侧吹风装置的吹风温度为16℃。
6.根据权利要求4所述的一种PLA可降解短纤的制备方法，其特征在于，所述喷丝板的孔径为200-260目。
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