[发明专利]聚羟基丁酸戊酸共聚酯纤维及干法纺丝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚羟基丁酸戊酸共聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

1925年，文献Lemoigne M.，The Identification of Poly(3-hydroxybutyrate)[J].Ann.Inst.Pasteur，1925，39：144.报道，Lemoigne首次在细菌Alcaligenes eutrophus中发现了聚羟基丁酸酯，简称PHB。之后，人们又发现了其共聚物聚羟基丁酸戊酸共聚酯，英文名poly(β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate)，(简称PHBV)的存在。之后人们陆续发现在各种细菌中也存在此类物质，这种物质在有些细胞中的比例可以高达90％以上。PHBV具有许多优点，使其在可生物降解高分子领域受到特别的关注。首先，PHBV的来源十分广泛，革氏阳性细菌、革氏阴性细菌、好氧菌还是光合细菌都已发现能在细胞内合成PHBV。用于培养细菌的原料多为碳水化合物，比如葡萄糖等，细菌同样能将其他有机物，例如甲醇等，发生反应，成为聚合的原料用于PHBV的合成。并且可以通过改变碳源来改变PHBV中的组分，以此来改变PHBV的性质。分离手段较为简单，为大工业生产提供了条件。第二，PHBV类材料性能与通用塑料相当，并且有比较好的生物相容性和生物降解性，是目前较有希望代替通用塑料的新材料。第三，PHBV具有生物可降解性、生物相容性、压电性等许多优良性能，可以在众多领域具有广泛的应用。

二十世纪八十年代，英国ICI公司通过生物合成聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)，并实现工业化生产，这是第一种通过生物合成的商业化聚合物。由于PHB材料的耐热性较差且具有很强的脆性，于是在合成的同时引入第二组分羟基戊酸酯，得到了PHBV。ICI在推出PHB之后又推出了PHBV，命名为“Biopol”，它具有相对好的热稳定性和柔性。

PHBV纤维由于具有生物可降解性，并且完全与人体无排异反应，因此可广泛用于生物医药领域，并且可以作为可降解纤维制成各种环保织物。PHBV具有良好的亲油性，可以将其制成吸油毡，吸收由于泄露而漂浮在海面的原油；也可以取代聚丙烯和醋酸纤维素用作香烟过滤嘴等。

陆续有人通过熔融加工的方法将PHB和PHBV研制成各种材料。但是PHB和PHBV的耐热性比较差，在熔融时即发生降解，并且熔融挤出后的材料随着存放时间的增加，逐渐由弹性体转变为塑性体，最后转变成脆性体。而在熔融纺丝过程中，除了上述问题外，还存在初生纤维之间相互粘连无法退绕、聚合物分解剧烈影响强度、初生纤维快速变脆，无法通过简单的方法实现卷绕——牵伸两步法进行加工等问题。目前在这个方面研究较为活跃的是日本科学家Tanaka等人，他们用非常复杂的工艺和设备实现了PHBV熔融纺丝，并获得较好的强度(Toshihisa Tanaka et al，macromolecules，2006，39：2940-2946)，但是仍然无法解决熔融过程中材料的降解。

发明内容

本发明的目的在于提出一种聚羟基丁酸戊酸共聚酯纤维及干法纺丝方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的干法纺丝方法，包括如下步骤：

将聚羟基丁酸戊酸共聚酯、溶剂和添加剂在30-140℃下混合溶解，获得纺丝原液，其中：按照重量计，聚羟基丁酸戊酸共聚酯100份，溶剂200-900份，添加剂0-20份，然后采用干法纺丝方法进行纺丝，获得聚羟基丁酸戊酸共聚酯纤维；

所述聚羟基丁酸戊酸共聚酯为重均分子量为10万～300万，分子量分布指数为2～5，杂质重量含量为5％以下，且HV摩尔含量为0-95％；

所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙醇、1-氯丁烷、二氯乙烷、三氯乙烯、1，1，2，2-四氯甲烷、二氯乙酸、冰乙酸或者1，2-二氯乙烯等中的一种以上；

所述添加剂包括增塑剂或成核剂等中的一种以上；

所述增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、三乙酸甘油酯或三油酸甘油酯中的一种以上；

所述成核剂选自直径为100nm～10μm的氮化硼、二氧化硅或二氧化钛粉末；

所述干法纺丝方法为本领域公知的方法，如董纪震，合成纤维生产工艺学(下)[M].1981年版.北京：中国纺织出版社，1981年.344-603.中类似聚丙烯腈和聚乙烯醇干法纺丝的方法，简述如下：