專利名稱：聚乳酸抗水解纖維及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乳酸纖維及制備方法。
背景技術(shù)：
地球上的石油資源是有限的，總有一天會(huì)枯竭的。傳統(tǒng)的聚酯纖維 已經(jīng)不能滿足人們的需求，所以必須開(kāi)發(fā)出不依靠石油系得天然纖維。 近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高以及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)天然可 生物降解纖維的研究越來(lái)越重視，世界各國(guó)竟相研究和開(kāi)發(fā)新的綠色環(huán) 保纖維，其中于九十年代末剛剛實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開(kāi)發(fā)的聚乳酸纖維(PLA纖 維)最引人注目。聚乳酸纖維可以從谷物中取得，通過(guò)玉米淀粉發(fā)酵， 得到乳酸，再通過(guò)聚合得到聚交丙二酯，最后開(kāi)環(huán)得到聚乳酸。并且聚 乳酸具有天然可降解型，其制品廢棄后在土壤中經(jīng)微生物作用可分解為 二氧化碳和水，而且燃燒時(shí)不會(huì)散發(fā)毒氣，不會(huì)造成污染。但是，正是由于聚乳酸纖維的天然性，不可避免的存在一些缺點(diǎn)。 聚乳酸纖維具有優(yōu)越的可降解性，導(dǎo)致其抗水解性能較差，在織物的染 色過(guò)程中，經(jīng)加壓高溫處理，其織物的強(qiáng)度會(huì)下降，影響了聚乳酸纖維 的廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明的目的在于提供一種抗水解性能優(yōu)越的聚乳酸抗水解纖維 及制備方法。并且添加聚炭化二亞胺后，不會(huì)產(chǎn)生高溫分解，無(wú)剌擻性有毒氣體產(chǎn)生。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種聚乳酸抗水解纖維，其特征是由聚乳酸和聚炭化二亞胺抗水 解劑混合制成，且聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上o抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì)。 抗水解劑聚炭化二亞胺在聚乳酸纖維中所占的重量比為0.5%-10%?？顾鈩┚厶炕啺窞橐后w和固體。 羧基含量為l-10eq/t。經(jīng)高溫高壓熱水處理后，強(qiáng)度保持率為60~95%。 一種聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征是包括下列步驟(1) 將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm;(2) 將干燥后的聚乳酸切片95-80%重量與5-20%重量的聚炭化二 亞胺化合物混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出，制得母粒切片；(3) 將母粒切片干燥至水分含量為100 400ppm;(4) 將經(jīng)步驟(3)干燥后的母粒切片和經(jīng)步驟(1)干燥后的聚 乳酸切片進(jìn)行混合，使聚炭化二亞胺的重量比占聚乳酸成分的1%-10%, 通過(guò)單成分紡絲機(jī)熔融紡絲，得預(yù)牽伸絲；(5) 對(duì)預(yù)牽伸絲進(jìn)行延伸，得延伸絲。步驟(2)中擠出溫度為nO 240。C，螺桿轉(zhuǎn)速為250 400rp邁； 步驟(4)中紡絲溫度為2Q0 24(TC，巻繞速度為2800 5000m/min;步驟(5)中延伸倍率為1.5 2。一種聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征是包括下列步驟(1) 將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm;(2) 將干燥后的聚乳酸切片90 99.5%重量與0.5 10%重量的聚炭 化二亞胺化合物混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出、造粒；(3) 將得到的切片干燥至水分含量為100 400ppm;(4) 將經(jīng)步驟(3)干燥后的切片進(jìn)行熔融紡絲，得預(yù)牽伸絲；(5) 對(duì)預(yù)牽伸絲進(jìn)行延伸，得延伸絲。步驟(2)中擠出溫度為170~240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為250 400rpm; 步驟(4)中紡絲溫度為200~240°C，巻繞速度為2800 5000ra/min;步 驟(5)中延伸倍率為1.5~2。本發(fā)明聚乳酸抗水解纖維，在聚乳酸成分中添加了高效抗水解劑聚 炭化二亞胺，抗水解基團(tuán)成分為NON?？顾鈩┚厶炕啺分胁?含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì)，高溫時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高溫分解，不會(huì)散發(fā)刺激 性氣體，N=C=N基團(tuán)并非直接接連在苯環(huán)基團(tuán)上，提高了反應(yīng)性能。 抗水解劑聚炭化二亞胺在聚乳酸纖維中所占的重量比為1%-10%，可以 使聚乳酸纖維的羧基含量達(dá)到l-10eq/t。本發(fā)明的抗水解聚乳酸纖維由于具有很高的抗水解性，可以提髙聚 乳酸纖維在高溫、加壓下染色的性能，并且本身聚乳酸就具有生物可降 解性，可提高聚乳酸纖維的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的抗水解聚乳酸纖維經(jīng)120 "C的熱水處理30分鐘，其強(qiáng)度保持率為60~95%。加入本發(fā)明的水解劑， 以及有毒刺激性氣體。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm(例100 ppm、 300ppm、 400 ppm、 500ppm、干燥后的聚乳酸切片95%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(固體或液 體)(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N-C-N連接在碳碳單鍵上， 且抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))5%重量混合均勻，用雙螺 桿擠出機(jī)熔融共混、擠出造粒，擠出溫度為20(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為250rpm， 制得母粒切片。然后對(duì)母粒切片進(jìn)行干燥，使母粒切片水分達(dá)到 150ppm，干燥后的聚乳酸切片60%重量和40%重量的母粒切片經(jīng)熔融 紡絲制備，紡絲溫度為21(TC，巻繞速度為2800m/min，最后進(jìn)行延伸， 延伸倍率為1.5，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為2eq/ton，經(jīng)120'C熱水 處理30分鐘強(qiáng)度保持率為75%以上。實(shí)施例2:將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm(例100 ppm、 300ppm、 400ppm、 500ppm)j將干燥后的聚乳酸切片90%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化 二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且抗水解劑 中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))10%重量混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī) 熔融共混、擠出造粒，擠出溫度為190°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm，制得母 粒切片。然后對(duì)母粒切片進(jìn)行干燥，使母粒切片水分達(dá)到150ppm，干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量的母粒切片經(jīng)熔融紡絲制備，紡 絲溫度為220'C，巻繞速度為3500m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為 1.7，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為7eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理30分鐘 強(qiáng)度保持率為75%。實(shí)施例3:干燥后的聚乳酸切片94%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))6%重量混合均勻用雙螺桿擠 出機(jī)熔融共混、擠出造粒，擠出溫度為200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm制 得母粒切片。然后對(duì)母粒切片進(jìn)行干燥，使母粒切片水分達(dá)到150ppm， 干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量的母粒切片經(jīng)熔融紡絲制備， 紡絲溫度為220。C，巻繞速度為3000m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率 為1.5，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為7eq/ton，經(jīng)120'C熱水處理30分 鐘強(qiáng)度保持率為80%。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例4:干燥后的聚乳酸切片84%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))16%重量混合均勻用雙螺桿 擠出機(jī)熔融共混、擠出造粒，擠出溫度為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為350rpm 制得母粒切片。然后對(duì)母粒切片進(jìn)行干燥，使母粒切片水分達(dá)到100 400ppm (例100、 400ppm)，干燥后的聚乳酸切片50%重量和50%重量 的母粒切片經(jīng)熔融紡絲制備，紡絲溫度為230°C，巻繞速度為 4500m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為2.0，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含 量為4eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理30分鐘強(qiáng)度保持率為80%。其余同實(shí)施例l。實(shí)施例5:將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 50(^pm(例100 ppm、 300ppm、 400ppm、 500ppmh干燥后的聚乳酸切片97%重量與分子量在10000 30000 (例 10000、 20000、 30000)的聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水 解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且抗水解劑中不含有異 氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))3%重量混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)烙融共混、擠 出、造粒，擠出溫度為210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為250rpm。然后對(duì)得到的切片 進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到150ppm，經(jīng)熔融紡絲制備，紡絲溫度為210 'C，巻繞速度為2800m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為1.5，得產(chǎn)品。 其纖維的羧基含量為2eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理30分鐘強(qiáng)度保持率為 75%以上。實(shí)施例6:將干燥后的聚乳酸切片94%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化 二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且抗水解劑 中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))6%重量混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)熔 融共混、擠出、造粒，擠出溫度為190°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。然后對(duì) 得到的切片進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到150ppm，經(jīng)熔融紡絲制備，紡 絲溫度為235。C，巻繞速度為3500m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為 1.7，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為7eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理30分鐘 強(qiáng)度保持率為75%。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例7:干燥后的聚乳酸切片90%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))10%重量混合均勻用雙螺桿 擠出機(jī)熔融共混、擠出、造粒，擠出溫度為200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。 然后對(duì)得到的切片進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到150ppm，經(jīng)熔融紡絲制 備，紡絲溫度為22(TC，巻繞速度為3000m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸 倍率為1.5，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為7eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理 30分鐘強(qiáng)度保持率為80%。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例8:干燥后的聚乳酸切片99%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N-C-N連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))1%重量混合均勻用雙螺桿擠 出機(jī)熔融共混、擠出、造粒，擠出溫度為20(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。 然后對(duì)得到的切片進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到150ppm，經(jīng)熔融紡絲制 備，紡絲溫度為23(TC，巻繞速度為3000m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸 倍率為2.0，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為4eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理 30分鐘強(qiáng)度保持率為80%。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例9:干燥后的聚乳酸切片95%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑(聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=C=N連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))3%重量、用雙螺桿擠出機(jī)熔 融共混、擠出、造粒，擠出溫度為24(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為400rp邁。然后對(duì) 得到的切片進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到100 400ppm，經(jīng)熔融紡絲制備， 紡絲溫度為240。C，巻繞速度為5000m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為2.0，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為15 20eq/ton，經(jīng)12(TC熱水處理 30分鐘強(qiáng)度保持率約為95%。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例9:干燥后的聚乳酸切片95%重量與聚炭化二亞胺抗水解劑 (聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N=ON連接在碳碳單鍵上，且 抗水解劑中不含有異氰酸酯基團(tuán)殘留物質(zhì))3%重量、用雙蠊桿擠出機(jī)熔 融共混、擠出、造粒，擠出溫度為17(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。然后對(duì) 得到的切片進(jìn)行干燥，使切片水分達(dá)到300ppm，經(jīng)熔融紡絲制備，紡 絲溫度為24(TC，巻繞速度為5000m/min，最后進(jìn)行延伸，延伸倍率為 2.0，得產(chǎn)品。其纖維的羧基含量為15 20eq/ton，經(jīng)120'C熱水處理30 分鐘強(qiáng)度保持率約為95%。其余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1. 一種聚乳酸抗水解纖維，其特征是由聚乳酸和聚炭化二亞胺抗水解劑混合制成，且聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N＝C＝N連接在碳碳單鍵上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸抗水解纖維，其特征是抗水解劑聚炭化二亞胺在聚乳酸纖維中所占的重量比為0.5%-10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纖維，其特征是抗水解劑聚炭化二亞胺為液體和固體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纖維，其特征是羧基含量為l-10eq/t。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乳酸抗水解纖維，其特征是經(jīng)高溫高壓熱水處理后，強(qiáng)度保持率為60~95%。
6、 一種聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征是包括下列步驟.-(1) 將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm;(2) 將干燥后的聚乳酸切片95-80%重量與5-20%重量的聚炭化二 亞胺化合物混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出，制得母粒切片；(3) 將母粒切片干燥至水分含量為100 400ppm;(4) 將經(jīng)步驟(3)干燥后的母粒切片和經(jīng)步驟(1)干燥后的聚 乳酸切片進(jìn)行混合，使聚炭化二亞胺的重量比占聚乳酸成分的1%-10%, 通過(guò)單成分紡絲機(jī)熔融紡絲，得預(yù)牽伸絲；(5) 對(duì)預(yù)牽伸絲進(jìn)行延伸，得延伸絲。
7、 一種聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征是包括下列步驟:(1) 將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥，至水分含量為100ppm 500ppm;(2) 將干燥后的聚乳酸切片90 99.5%重量與0.5 10%重量的聚炭 化二亞胺化合物混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出、造粒；(3) 將得到的切片干燥至水分含量為100 400ppm;(4) 將經(jīng)步驟(3)干燥后的切片進(jìn)行熔融紡絲，得預(yù)牽伸絲；(5) 對(duì)預(yù)牽伸絲進(jìn)行延伸，得延伸絲。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征 是步驟(2)中擠出溫度為170 240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為250 400rpm; 步驟(4)中紡絲溫度為200~240°C，巻繞速度為2800 5000m/min;步 驟(5)中延伸倍率為1.5 2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚乳酸抗水解纖維的制備方法，其特征 是步驟(2)中擠出溫度為170~240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為250 400rpm; 步驟(4)中紡絲溫度為200-240°C，巻繞速度為2800~500()m/min;步 驟(5)中延伸倍率為1.5~2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚乳酸抗水解纖維，由聚乳酸和聚炭化二亞胺抗水解劑混合制成，且聚炭化二亞胺抗水解劑的抗水解基團(tuán)N＝C＝N連接在碳碳單鍵上。制備方法包括將聚乳酸切片經(jīng)真空干燥、將干燥后的聚乳酸切片與聚炭化二亞胺化合物混合，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混、擠出制得母粒切片、將聚乳酸和母粒切片混合進(jìn)一步進(jìn)行熔融紡絲，得預(yù)牽伸絲、對(duì)預(yù)牽伸絲進(jìn)行延伸，得延伸絲。本發(fā)明的抗水解聚乳酸纖維由于具有很高的抗水解性，可以提高聚乳酸纖維在高溫、加壓下染色的性能，并且本身聚乳酸就具有生物可降解性，可提高聚乳酸纖維的廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)D01D5/08GK101240464SQ20071001972
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者佐藤正幸, 戴家欣, 施澤順 申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司