CN115948817B - 一种可降解纤维及其制备方法及毛绒玩具 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可降解纤维及其制备方法及毛绒玩具，它包括以下重量份数的成分：60‑85份的聚对苯二甲酸乙二醇酯；15‑40份的可降解母粒；其中，所述的可降解母粒为聚乳酸‑聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，聚乳酸‑聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物由丙交脂和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚获得，所述丙交脂的含量为25‑50wt％。本发明的可降解涤纶纤维熔融共混了可降解母粒，可在特定条件下生物降解，在毛绒玩具市场上具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及涤纶纤维技术领域，特别涉及一种可降解纤维及其制备方法及毛绒玩具。
背景技术
市场上的毛绒玩具一般由表面的毛绒布料及填充在内部的填充物组成，这些部件多数为化纤材料，包括PP、PBT、PET等，这些材料性能优良，价格便宜，但其废弃物在自然界中很难降解，容易造成严重的环境污染问题。
尽管目前已经有技术对PET聚酯材料进行回收再造，但回收量有限，且回收再造后的材料最终还是会流向大自然中，对环境的影响还是无法避免。现有的解决方法一般是在PET聚酯材料中添加可降解母粒，赋予其可降解能力。但是添加可降解母粒会不可避免地会降低PET纤维的抗拉强度，导致现有的可降解纤维中的可降解母粒的添加量一般不会超过10wt％，使其的可降解能力受到限制。
发明内容
本申请的目的是提供一种一种可降解纤维及其制备方法及毛绒玩具，解决现有技术中可降解母粒添加量不高导致可降解能力弱的问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：一种可降解纤维，它包括以下重量份数的成分：60-85份的聚对苯二甲酸乙二醇酯；15-40份的可降解母粒；其中，所述的可降解母粒为聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物由丙交酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚获得，所述丙交酯的含量为25-50wt％。
在上述技术方案中，本申请通过在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维中添加可降解母粒，赋予了PET纤维可降解能力。同时，本申请的可降解母粒为聚乳酸(PLA)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共聚物，能够兼具PLA与PET各自的优点，在保留PLA的优良生物降解性的基础上引入了PET相对较高热性能与机械性能，降低可降解母粒对PET纤维的力学影响，进而可以提高可降解母粒的添加量(超过10wt％)，提高可降解纤维的可降解能力。
进一步地，根据本申请实施例，其中，可降解纤维还包括1-2份的相容剂。
进一步地，根据本申请实施例，其中，相容剂为马来酸酐及其聚合物。
进一步地，根据本申请实施例，其中，聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物采用以下方法制备而成：
制备聚对苯二甲酸乙二醇酯：将对苯二甲酸与过量乙二醇在140-160℃酯化成低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯；
制备聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物：将丙交酯加入到所述低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯中，并加入催化剂，在160-210℃下共同反应2-12h；
熔融挤出：将所述聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物加入到双螺杆挤出机，挤出后切粒得到可降解母粒。
进一步地，根据本申请实施例，其中，所述催化剂的添加量为1-2wt％。
进一步地，根据本申请实施例，其中，催化剂为辛酸亚锡、氧化锌、氯化亚锡中的至少一种。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种可降解纤维的制备方法，它包括以下步骤：
混合：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒切片混合后，放置于真空烘箱中在120℃-135℃下干燥10-12小时；
熔融纺丝：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒的混合物加入纺丝机中熔融纺丝，得到可降解纤维。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种布料，由上述可降解纤维制成。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种填充物，由上述可降解纤维制成。
为了实现上述目的，本申请实施例还公开了一种毛绒玩具，包括上述布料和/或毛绒玩具。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请通过在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维中添加可降解母粒，赋予了PET纤维可降解能力。同时，本申请的可降解母粒为聚乳酸(PLA)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共聚物，能够兼具PLA与PET各自的优点，在保留PLA的优良生物降解性的基础上引入了PET相对较高热性能与机械性能，降低可降解母粒对PET纤维的力学影响，进而可以提高可降解母粒的添加量(超过10wt％)，提高可降解纤维的可降解能力。
附图说明
图1为本申请实施例1进行降解性能测试时显微镜观察图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
本申请公开了一种可降解纤维，用于制造毛绒玩具，包括60-85份的聚对苯二甲酸乙二醇酯和15-40份的可降解母粒。其中，可降解母粒为聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，所述的可降解母粒为聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物由丙交酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚获得，所述丙交酯的含量为25-50wt％。
具体的，聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物采用以下方法制备而成：
制备聚对苯二甲酸乙二醇酯：将对苯二甲酸与过量乙二醇在140-160℃酯化成低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯；
制备聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物：将丙交酯加入到所述低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯中，并加入催化剂，在160-210℃下共同反应2-12h；
熔融挤出：将所述聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物加入到双螺杆挤出机，挤出后切粒得到可降解母粒。
其中，催化剂的添加量为1-2wt％，采用辛酸亚锡、氧化锌、氯化亚锡中的至少一种。
在上述技术方案中，本申请通过在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维中添加可降解母粒，赋予了PET纤维可降解能力。同时，本申请的可降解母粒为聚乳酸(PLA)-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共聚物，能够兼具PLA与PET各自的优点，在保留PLA的优良生物降解性的基础上引入了PET相对较高热性能与机械性能，降低可降解母粒对PET纤维的力学影响，进而可以提高可降解母粒的添加量(超过10wt％)，提高可降解纤维的可降解能力。
其次，在上述技术方案中，可降解纤维还可以包括1-2份的相容剂，以提高PET和可降解母粒之间的相容性。相容剂具体为马来酸酐及其聚合物。
本申请还公开了一种可降解纤维的制备方法，它包括以下步骤：
混合：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒放置于真空烘箱中在120℃-135℃下干燥10-12小时，并且切片混合；
熔融纺丝：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒的混合物加入纺丝机中熔融纺丝，得到可降解纤维。
根据本申请的另一实施方式，可以将聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物替换为聚酯多元醇-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，即在上述技术方案的基础上，将丙交酯替换为可降解聚酯多元醇，采用可降解聚酯多元醇与聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚。
进一步的，可降解聚酯多元醇的制备方法为：
按照重量份配比，将1份乙烯醇、5-9份丙交酯、4-7份己内酯于100-120℃下共同反应2-4小时。其中，乙烯醇的添加能够增加聚酯多元醇与聚对苯二甲酸乙二醇酯的相容性，丙交酯和己内酯的组合能够提高聚酯多元醇的可降解性能。
下面，通过列举实施例及对比例对本申请的技术效果进行进一步的说明，但本申请并不限于这些实施例。
【实施例1】
制备可降解母粒：将对苯二甲酸与过量乙二醇在150℃酯化成低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯；取48wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯和48wt％的丙交酯混合，加入2wt％的辛酸亚锡，在180℃下反应2h，制得聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物；将聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物加入到双螺杆挤出机，挤出后切粒得到可降解母粒。
混合：将75份聚对苯二甲酸乙二醇酯和25份制得的可降解母粒切片混合，放置于真空烘箱中在120℃-135℃下干燥10-12小时。
熔融纺丝：将干燥后的聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒的混合物加入纺丝机中熔融纺丝，得到可降解纤维。
将得到的可降解纤维制成毛绒布料和填充物，制得毛绒玩具。
【实施例2】
本实施例与实施例1的不同之处在于，在制备可降解母粒步骤中，取74wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯和25wt％的丙交酯混合，加入1wt％的辛酸亚锡，在180℃下反应10h，制得聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物。
【实施例3】
本实施例与实施例1的不同之处在于，在制备可降解母粒步骤中，取60wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯和38wt％的丙交酯混合，加入2wt％的辛酸亚锡，在180℃下反应6h，制得聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物。
【实施例4】
本实施例与实施例1的不同之处在于，在混合步骤中，聚对苯二甲酸乙二醇酯取60份，可降解母粒取40份。
【实施例5】
本实施例与实施例1的不同之处在于，在混合步骤中，聚对苯二甲酸乙二醇酯取70份，可降解母粒取28份，在熔融纺丝前加入2份相容剂。
【实施例6】
本实施例与实施例1的不同之处在于，在混合步骤中，聚对苯二甲酸乙二醇酯取80份，可降解母粒取20份。
【实施例7】
本实施例与实施例1的不同之处在于，制备可降解母粒：将对苯二甲酸与过量乙二醇在150℃酯化成低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯；取1份乙烯醇、5份丙交酯、4份己内酯于100℃下共同反应2小时，制得聚酯多元醇；取48wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯和48wt％的聚酯多元醇混合，加入2wt％的辛酸亚锡，在180℃下反应2h。
【实施例8】
本实施例与实施例1的不同之处在于，取1份乙烯醇、7份丙交酯、6份己内酯于100℃下共同反应2小时，制得聚酯多元醇。
【实施例9】
本实施例与实施例8的不同之处在于，取1份乙烯醇、9份丙交酯、7份己内酯于100℃下共同反应2小时，制得聚酯多元醇。
【对比例1】
混合：将70份聚对苯二甲酸乙二醇酯和20份聚乳酸粒切片混合，放置于真空烘箱中在120℃-135℃下干燥10-12小时。
熔融纺丝：将干燥后的聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸的混合物加入纺丝机中熔融纺丝，得到可降解纤维。
将得到的可降解纤维制成毛绒布料和填充物，制得毛绒玩具。
下面测试各实施例及对比例制得的毛绒玩具的抗拉强度和生物降解性能，测试结果汇总至表1。
表1
| 拉力(N) | 生物降解性(45d) | 生物降解性(90d) | |
| 实施例1 | 126 | 7.16％ | 11.68％ |
| 实施例2 | 131 | 7.11％ | 11.62％ |
| 实施例3 | 129 | 7.14％ | 11.64％ |
| 实施例4 | 123 | 7.19％ | 11.71％ |
| 实施例5 | 127 | 7.18％ | 11.69％ |
| 实施例6 | 125 | 7.17％ | 11.67％ |
| 实施例7 | 128 | 7.19％ | 11.71％ |
| 实施例8 | 127 | 7.20％ | 11.72％ |
| 实施例9 | 126 | 7.21％ | 11.73％ |
| 对比例1 | 75 | 7.26％ | 11.73％ |
如表1所示，添加了聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的可降解纤维制成的毛绒玩具，所承受的拉力都可以达到120N以上，远超过标准要求的90N，而45d的生物降解性能也超过了7.00％。而单纯添加聚乳酸的PET纤维，制成的毛绒玩具虽然也具备可降解性能，但抗拉能力较低，不符合要求。
进一步的，图1实现了实施例1中的纤维在显微镜下观察到细菌在某些部位的定植情况，这显示了生物降解的过程。
尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。
Claims (9)
1.一种可降解纤维，其特征在于，按重量份数计，包括以下的成分：
60-85份的聚对苯二甲酸乙二醇酯；
15-40份的可降解母粒；
其中，所述的可降解母粒为聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物，所述聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物由丙交酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚获得，所述丙交酯的含量为25-50wt％；
聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物采用以下方法制备而成：
制备聚对苯二甲酸乙二醇酯：将对苯二甲酸与过量乙二醇在140-160℃酯化成低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯；
制备聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物：将丙交酯加入到所述低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯中，并加入催化剂，在160-210℃下共同反应2-12h；
熔融挤出：将所述聚乳酸-聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物加入到双螺杆挤出机，挤出后切粒得到可降解母粒。
2.根据权利要求1所述的可降解纤维，其特征在于，所述的可降解纤维还包括1-2份的相容剂。
3.根据权利要求2所述的可降解纤维，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐及其聚合物。
4.根据权利要求1所述的可降解纤维，其特征在于，所述催化剂的添加量为1-2wt％。
5.根据权利要求1所述的可降解纤维，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、氧化锌、氯化亚锡中的至少一种。
6.一种如权利要求1所述的可降解纤维的制备方法，包括以下步骤：
混合：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒切片混合，放置于真空烘箱中在120℃-135℃下干燥10-12小时；
熔融纺丝：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和可降解母粒的混合物加入纺丝机中熔融纺丝，得到可降解纤维。
7.一种布料，其特征在于，由如权利要求1-5中的任一项所述的可降解纤维制备而成。
8.一种填充物，其特征在于，由如权利要求1-5中的任一项所述的可降解纤维制备而成。
9.一种毛绒玩具，其特征在于，包括如权利要求7所述的布料，和/或如权利要求8所述的一种填充物。
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