CN116236854A - 一种可变降解材料的滤芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变降解材料的滤芯，涉及滤芯材料制备技术领域，滤芯是由可变降解纤维制成的，可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，内芯由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，外表层由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，内芯与外表层之间设置有粘结层，内芯的熔点高于外表层的熔点。本发明采用上述结构的一种可变降解材料的滤芯，一方面改性聚合物表面，另一方面在两种聚合物表面之间形成聚合物粘结层，通过上述两方面极大的增加了聚合物之间的相容性和粘结性，使合成的可变降解纤维同时具有良好的本体性能和表面性能，增加了可变降解纤维的韧性。
Description
技术领域
本发明属于滤芯材料制备技术领域，具体涉及一种可变降解材料的滤芯。
背景技术
目前，滤芯主要是通过纤维丝制备而成，纤维丝主要采用单一聚合物材料经喷丝得到，由于采用单一材料，造成其功能较为单一、机械性能较差。为了增加纤维丝的功能性不可避免的需要将两种或两种以上的聚合物进行复合，在实际应用过程中，多种聚合物之间的复合主要发生在其表面，然而几乎没有哪种聚合物能同时具有良好的本体性能和表面性能，大多数聚合物的表面能较低，存在表面惰性和疏水性，对水不浸润，对胶粘剂的粘附强度低，其应用范围因此受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变降解材料的滤芯，以解决上述多种聚合物复合时由于存在性质差异造成复合困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种可变降解材料的滤芯，滤芯是由可变降解纤维制成的，可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，内芯由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，外表层由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，内芯与外表层之间设置有粘结层，内芯的熔点高于外表层的熔点。
本发明中制备滤芯的可变降解纤维还可适用于制作纤维笔头、吸水纤维棒、过滤芯，电子烟储油棉等，应用于日用、电子、医疗领域。
内芯材料和外表层材料均为聚合物，聚合物的熔点与单体分子的物理性质、形成聚合物中不同单体的比例、聚合物的结构和聚合度的大小等因素有关，本发明中的可根据所需要的熔点直接购买不同的可降解聚合物和不可降解聚合物。
优选的，可降解聚合物包括PLA、PHA、PHB、PES、PBAT中的一种或几种。
优选的，不可降解聚合物包括PP、PE、PET、PA中的一种或几种。
优选的，粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触。
优选的，内芯表面的改性层的制备过程和外表层表面的改性层的制备过程相同，改性层的制备过程为：利用等离子体轰击方式在可降解聚合物粉体或不可降解聚合物粉体表面产生自由基。
等离子体是一种全部或部分电离的气体状态物质，含有原子、分子、离子亚稳态和激发态，并且电子正离子与负离子的含量大致相等，物质能量较高，易与其他物质起物理、化学和生理反应。等离子体中的粒子类型较多且各种粒子的性能也不一样。等离子体中绝大部分粒子的能量均略高于化学键能，因此等离子体完全有足够的能量引起聚合物内的各种化学健发生断裂或重新组合。
对聚合物表面发生反应机理可概括为3步：
1)空气中的少数自由电子在高电压电场中被加速而获得较高动能，在运动时必然会撞击到空间中的其他分子，被撞击的分子同时接收到部分能量，成为激发态分子而具有活性；
2)激发态分子不稳定，又分解成自由基消耗吸收的能量，也可能离解成离子或保留其能量而停留于亚稳态；
3)自由基或离子在高分子表面反应时，可形成致密的交联层，等离子体与存在的气体或单体发生聚合反应，沉积在聚合物表面形成聚合物改性层。
利用非聚合性气体(如Ar、N2、CO、NH3、O2、H2等)等离子体与聚合物材料表面相互作用，使在表面上形成新的官能团和改变聚合物链结构，以改善聚合物表面的粘接性和生物相容性等，从而达到表面改性的目的。
等离子体对高聚物表面的刻蚀使材料表面产生起伏，变得粗糙，并有键的断裂，因此刻蚀对提高高聚物材料的粘附性等均有明显作用。等离子体中的高能粒子通过轰击或化学反应，使高聚物材料表面的C-H、C-C等键断裂形成自由基。自由基之间在丙烯酸酯和丙烯酸聚合反应过程中重新键合，在材料表面形成网状交联结构，使材料的力学性能、表面性能等得到改善。
优选的，等离子体放电处理的时间为10-60min，功率密度为50-300W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-、NH2 -中的一种。
优选的，所述等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至80-150℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，取出产物即得到改性聚合物粉体。
优选的，可变降解纤维的制备过程包括以下步骤：
（1）内芯的制备过程
根据选取的内芯材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维；
（2）外表层的制备过程
根据选取的外表层材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维；
（3）将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在引发剂的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。
优选的，聚合温度为75-90℃，聚合时间为1-3h。
优选的，丙烯酸酯和丙烯酸之间发生聚合反应过程中还可以添加有机溶剂、分子量调节剂、乳化剂、分散剂、催化剂、终止剂等。聚合反应过程中加入的助剂不限于以上几种。
优选的，有机溶剂为乙醇、对二甲苯、乙二醇、甲苯或环己烷，用量与丙烯酸酯的质量比为2-10:1。
优选的，分子量调节剂为异丙醇或十二硫醇。
优选的，乳化剂为K12乳化剂或OP-10乳化剂。
优选的，分散剂为聚乙烯醇。
优选的，催化剂选自过渡金属卤化物；所述过渡金属卤化物中的过渡金属选自铜、铁、镍、铬、锰、钴和钌中的一种或多种。
优选的，终止剂为对苯二酚。
粘结层的形成过程为：
首先内芯材料和外表层材料都已经通过等离子体处理进行了相同的表面改性，并分别在其表面形成了改性层，在等离子处理过程中可降解聚合物和不可降解聚合物发生了C-H、C-C等键断裂形成自由基，自由基构成了所述的改性层；之后内芯纤维浸入丙烯酸酯中，由于内芯表面改性层的存在，丙烯酸酯和其改性层中的自由基发生部分反应，同理，外表层纤维浸入丙烯酸中，由于外表层表面改性层的存在，丙烯酸和其改性层中的自由基发生部分反应，然后内芯纤维与外表层纤维复合过程中，在引发剂的作用下，丙烯酸酯、丙烯酸以及内芯表面的自由基和外表层表面的自由基发生完全的聚合反应，形成粘结层，增加了内芯纤维和外表层纤维之间的粘结性。
丙烯酸酯和丙烯酸聚合形成的粘结层能够保证初粘力，持粘力，其他有机物单体的聚合反应均不能达到与本发明相同的效果。丙烯酸酯和丙烯酸聚合形成的粘结层与本发明中的可降解聚合物或不可降解聚合物具有更好的生物相容性。
优选的，引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基中的一种或几种。
优选的，可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维55-80%、粘结层5-15%、外表层纤维15-35%。
优选的，粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯60-70%、丙烯酸20-40%、引发剂0.5-1%。
因此，本发明采用上述结构的一种可变降解材料的滤芯，具有以下有益效果：
（1）本发明通过等离体处理过程分别在内芯材料表面和外表层材料表面进行表面活化，使其表面具有自由基，刻蚀聚合物表面，增加其表面的反应性和粘结性，增加了两种聚合物之间的相容性，增加可变降解纤维的整体性和韧性；
（2）本发明不仅对聚合物材料表面进行改性，而且将改性后的聚合物参与丙烯酸酯和丙烯酸的聚合反应过程中，形成丙烯酸酯和丙烯酸的聚合物，用于增加内芯纤维和外表层纤维的粘结性；
（3）本发明一方面改性聚合物表面，另一方面在两种聚合物表面之间形成聚合物粘结层，通过上述两方面极大的增加了聚合物之间的相容性和粘结性，使合成的可变降解纤维同时具有良好的本体性能和表面性能，增加了可变降解纤维的韧性。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下将对本发明进行进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明并不限于本实施例。
实施例1
可变降解纤维的制备过程为：
步骤一 材料的选择
选用PP材料作为内芯，选用PLA材料作为外表层，其中PP材料的熔点为230℃，PLA材料的熔点为200℃。
步骤二 PP材料的改性
利用等离子体轰击方式在PP粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PP聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至100℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为30min，功率密度为250W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PP聚合物表面形成改性层。
步骤三 PLA材料的改性
利用等离子体轰击方式在PLA粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PLA聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至90℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为40min，功率密度为200W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PLA聚合物表面形成改性层。
步骤四 内芯纤维的制备
根据选取的PP聚合物的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维。
步骤五 外表层的制备过程
根据选取的PLA材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维。
步骤六 可变降解纤维的制备
将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在过氧化二苯甲酰和乙醇的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，聚合温度为85℃，聚合时间为3h，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。乙醇的加入量是丙烯酸酯质量的3倍。
制备的可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂和有机溶剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触。可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维70%、粘结层10%、外表层纤维20%。粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯65%、丙烯酸34.5%、引发剂0.5%。
可变降解纤维根据现有工艺制成滤芯。
实施例2
可变降解纤维的制备过程为：
步骤一 材料的选择
选用PE材料作为内芯，选用PA材料作为外表层，其中PE材料的熔点为250℃，PA材料的熔点为210℃。
步骤二 PE材料的改性
利用等离子体轰击方式在PE粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PE聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至100℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为30min，功率密度为250W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的NH2 -；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PE聚合物表面形成改性层。
步骤三 PA材料的改性
利用等离子体轰击方式在PA粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PA聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至90℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为40min，功率密度为200W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的NH2 -；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PA聚合物表面形成改性层。
步骤四 内芯纤维的制备
根据选取的PE聚合物的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维。
步骤五 外表层的制备过程
根据选取的PA材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维。
步骤六 可变降解纤维的制备
将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在过氧化二苯甲酰和乙醇的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，聚合温度为75℃，聚合时间为3h，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。乙醇的加入量是丙烯酸酯质量的3倍。
制备的可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂和有机溶剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触。可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维60%、粘结层10%、外表层纤维30%。粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯70%、丙烯酸29%、引发剂1%。
可变降解纤维根据现有工艺制成滤芯。
实施例3
可变降解纤维的制备过程为：
步骤一 材料的选择
选用PHA材料作为内芯，选用PES材料作为外表层，其中PHA材料的熔点为210℃，PES材料的熔点为180℃。
步骤二 PHA材料的改性
利用等离子体轰击方式在PHA粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PHA聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至100℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为30min，功率密度为250W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PHA聚合物表面形成改性层。
步骤三 PES材料的改性
利用等离子体轰击方式在PES粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PES聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至90℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为40min，功率密度为200W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PES聚合物表面形成改性层。
步骤四 内芯纤维的制备
根据选取的PHA聚合物的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维。
步骤五 外表层的制备过程
根据选取的PES材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维。
步骤六 可变降解纤维的制备
将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在过氧化二苯甲酰和乙醇的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，聚合温度为85℃，聚合时间为3h，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。乙醇的加入量是丙烯酸酯质量的3倍。
制备的可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂和有机溶剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触。可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维62%、粘结层8%、外表层纤维30%。粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯65%、丙烯酸34%、引发剂1%。
可变降解纤维根据现有工艺制成滤芯。
实施例4
可变降解纤维的制备过程为：
步骤一 材料的选择
选用PET材料作为内芯，选用PBAT材料作为外表层，其中PET材料的熔点为270℃，PBAT材料的熔点为190℃。
步骤二 PET材料的改性
利用等离子体轰击方式在PET粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PET聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至100℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为30min，功率密度为250W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PET聚合物表面形成改性层。
步骤三 PBAT材料的改性
利用等离子体轰击方式在PBAT粉体表面产生自由基，具体的等离子处理过程包括以下步骤：
步骤(1)，将PBAT聚合物粉体加入真空反应器中进行加热，加热至90℃；
步骤(2)，对真空反应器进行抽真空至≤-0.09MPa；
步骤(3)，抽真空后向反应器中充入反应气体至-0.08MPa至0.1MPa；
步骤(4)，充入反应气体后，用射频放电电极对反应器进行放电，等离子体放电处理的时间为40min，功率密度为200W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-；
步骤(5)，放电完成后，对反应器进行抽真空至≤-0.09MPa，抽真空后充入惰性气体至常压，PBAT聚合物表面形成改性层。
步骤四 内芯纤维的制备
根据选取的PET聚合物的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维。
步骤五 外表层的制备过程
根据选取的PBAT材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维。
步骤六 可变降解纤维的制备
将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在过氧化二苯甲酰和乙醇的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，聚合温度为85℃，聚合时间为3h，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。乙醇的加入量是丙烯酸酯质量的3倍。
制备的可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂和有机溶剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触。可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维70%、粘结层10%、外表层纤维20%。粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯65%、丙烯酸34.5%、引发剂0.5%。
可变降解纤维根据现有工艺制成滤芯。
对比例1
与实施例1的区别在于：内芯使用的PP材料未进行改性。
对比例2
与实施例1的区别在于：外表层使用的PLA材料未进行改性。
对比例3
与实施例1的区别在于：未加入丙烯酸酯、丙烯酸、引发剂和有机溶剂。
对比例4
与实施例1的区别在于：将丙烯酸酯替换为丙烯酸。
对比例5
与实施例1的区别在于：将丙烯酸替换为丙烯酸酯。
对比例6
与实施例1的区别在于：直接将PP材料和PLA材料复合形成可变降解纤维，对PP材料和PLA材料未进行改性，也未构建粘接层。
实施例5
实施例1-4和对比例1-6制备成的可变降解纤维的单纤纤度为10D。根据GB/T19975-2005中规定的方法对半降解纤维进行纤维力学性能测试，测试条件为：夹距500mm，速度为250mm/min。测试结果见表1。
从实施例1-4和对比例1-6可以看出无论使用的材料变化还是改性情况变化，对纤维的抗拉伸强度和杨氏模量均影响不大，但是对纤维的断裂伸长比的影响较大。
从实施例1-4可以看出本发明通过两个方面的改进增加了两种聚合物之间的相容性和韧性。第一个方面是分别在内芯材料和外表层材料的表面进行改性，改性方法主要是等离子体处理，在等离子体处理过程中，不仅可以在聚合物表面产生自由基，而且可以在聚合物表面产生刻蚀，增加其表面粗糙程度，进而增加聚合物的反应性和相容性；另一个方面是在两种聚合物之间发生丙烯酸酯和丙烯酸的聚合反应，利用两者聚合反应的产生的聚合物增加内芯和外表层之间的粘结性，进而增加了复合纤维的韧性；最后一个方面是改性后的聚合物纤维（内芯纤维和外表层纤维）也可以参加粘结层的聚合反应，进一步增加了内芯和外表层之间的粘结性能，大大提高了复合纤维的断裂伸长比，韧性得到明显提高。
从实施例1和对比例1-2可以看出当内芯材料和外表层材料中的一种未进行改性时，复合纤维的断裂伸长率会有明显的降低，以对比例1为例，对比例1中的PP材料由于未进行改性，表面不具有自由基且保持表面较为平滑，导致其未参与形成粘结层的聚合反应，粘结层与PP材料的粘结界面和粘结效果不好，粘结层与PLA材料的接触更加紧密，最后导致复合纤维的断裂伸长率降低。同理，对比例2中的PLA材料由于未进行改性，表面不具有自由基且保持表面较为平滑，导致其未参与形成粘结层的聚合反应，粘结层与PLA材料的粘结界面和粘结效果不好，粘结层与PP材料的接触更加紧密，最后导致复合纤维的断裂伸长率降低。
从实施例1和对比例3中可以看出当未添加丙烯酸酯、丙烯酸、引发剂和有机溶剂时，内芯纤维表面的自由基和外表层纤维表面的自由基相互反应直接形成复合纤维，对比例3缺少了形成粘结层的聚合反应，因此导致形成的复合纤维的断裂伸长率降低，韧性降低。
从实施例1和对比例6中可以看出当内芯材料和外表层材料表面均未进行改性，也未进行粘结层的聚合反应时，对比例6直接将PP材料形成的内芯纤维和PLA材料形成的外表层纤维复合，得到的复合纤维的断裂伸长率最低，因此本发明需要同时保证内芯材料改性、外表层材料改性和粘结层的聚合反应，保证复合纤维的粘结性最好，韧性最好。
本发明中的粘结层是通过内芯材料表面的改性层、外表层材料表面的改性层、丙烯酸酯和丙烯酸在引发剂下发生聚合反应形成的，由于其形成的聚合物与内芯材料和外表层材料具有更好的相容性，其本体也具有很好的力学性能，因而从整体上提高了复合纤维的断裂伸长率。
从实施例1和对比例4-5可以看出当未加入丙烯酸酯和丙烯酸时，复合纤维的断裂伸长率均有所降低，以对比例4为例，当未加入丙烯酸酯，粘结层形成的过程为内芯材料表面的改性层、外表层材料表面的改性层、丙烯酸在引发剂的作用下进行聚合反应，此过程中主要是丙烯酸一种物质发生聚合反应，形成的是聚丙烯酸高分子化合物，并非本发明中的丙烯酸酯和丙烯酸聚合生成的高分子化合物，两者之间是具有区别的，本发明中形成的粘结层粘结效果更好。同理，当对比例5未加入丙烯酸时，粘结层形成的过程为内芯材料表面的改性层、外表层材料表面的改性层、丙烯酸酯在引发剂的作用下进行聚合反应，此过程中主要是丙烯酸酯一种物质发生聚合反应，形成的是聚丙烯酸酯高分子化合物，与本发明实施例1中形成的粘结层不同，本发明制备的粘结层的相容性更好，韧性更高。
因此，本发明采用上述结构的一种可变降解材料的滤芯，一方面改性聚合物表面，另一方面在两种聚合物表面之间形成聚合物粘结层，通过上述两方面极大的增加了聚合物之间的相容性和粘结性，使合成的可变降解纤维同时具有良好的本体性能和表面性能，增加了可变降解纤维的韧性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，滤芯是由可变降解纤维制成的，可变降解纤维包括内芯和包裹于内芯外部的外表层，内芯由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，外表层由可降解聚合物或不可降解聚合物制成，内芯与外表层之间设置有粘结层，内芯的熔点高于外表层的熔点；
粘结层是由丙烯酸酯、丙烯酸在引发剂的作用下发生聚合反应生成的聚合物，粘结层的一侧与内芯表面的改性层相接触，粘结层的另一侧与外表层表面的改性层相接触；
内芯表面的改性层的制备过程和外表层表面的改性层的制备过程相同，改性层的制备过程为：利用等离子体轰击方式在可降解聚合物粉体或不可降解聚合物粉体表面产生自由基。
2.根据权利要求1所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，可降解聚合物包括PLA、PHA、PHB、PES、PBAT中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，不可降解聚合物包括PP、PE、PET、PA中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，等离子体放电处理的时间为10-60min，功率密度为50-300W/L，等离子体处理过程中的反应气体为电击产生的OH-、NH2 -中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，可变降解纤维的制备过程包括以下步骤：
（1）内芯的制备过程
根据选取的内芯材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的内芯材料熔融挤压并经喷丝板喷出内芯纤维；
（2）外表层的制备过程
根据选取的外表层材料的熔点，在熔融箱中进行反应，并去渣、酸碱中和，进行结晶干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12h，改性并干燥后的外表层材料熔融挤压并经喷丝板喷出外表层纤维；
（3）将内芯纤维浸入丙烯酸酯中，将外表层纤维浸入丙烯酸中，之后粘有丙烯酸酯的内芯纤维和粘有丙烯酸的外表层纤维在引发剂的作用下聚合并在喷丝板处复合成可变降解纤维，该可变降解纤维冷却后通过牵引机牵引，然后通过加弹机加弹。
6.根据权利要求5所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，可变降解纤维按照重量百分比包括内芯纤维55-80%、粘结层5-15%、外表层纤维15-35%。
8.根据权利要求7所述的一种可变降解材料的滤芯，其特征在于，粘结层按照重量百分比包括丙烯酸酯60-70%、丙烯酸20-40%、引发剂0.5-1%。
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