[发明专利]全生物降解高弹性纤维材料、高弹性纤维及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种全生物降解高弹性纤维材料，特别涉及一种主要原料是聚羟基烷酸酯的纤维材料，由该材料制备的纤维及其应用。

背景技术

随着社会的发展，世界各国对环境越来越重视，而合成纤维中的聚酯、聚酰胺、聚丙烯晴等纤维在自然环境中都不能降解，造成环境污染，而治理环境污染的投资较大，这已成为现代社会的一大隐患和现实威胁。发达国家为了改变这一现状，正在向溶液法纺丝及可生物降解的新型纤维发展，这一趋势被成为现代工业化生产的“绿色纤维”和21世纪革命性纤维。

近年来，随着人们环保意识的提高，人们对可完全生物降解高分子材料的研究越来越重视。可完全生物降解高分子材料可以完全生物降解，对环境和人没有危害，在自然环境中，这些聚合物可以被微生物，如细菌、真菌等降解，并最终转化为水和二氧化碳。正由于上所述大多数合成纤维在自然环境中存在非常稳定，废弃后不易降解，对环境会产生严重的污染，因此，研究可完全生物降解材料在纤维中的应用显得越来越重要。目前可完全生物降解材料比较典型的有聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHAs)等。

聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates，PHAs)是一类由微生物合成的高分子聚酯，分子量一般在几万到几百万之间，广泛存在于自然界的多种微生物体内，PHAs由可再生的能源合成，并且可以完全生物降解。由于聚合单体以及聚合度的不同，PHAs可实现从坚硬到柔软到弹性变化，其熔点可以在40℃-180℃范围内变化，目前已经可以生产出分子量在1,000-1,000,000之间的PHAs，这些产品的断裂伸长率从5％-1000％不等，结晶度在10％到80％之间。由于PHAs同时具有生物兼容性、生物可降解性、压电性、气体阻隔性等高附加值性能，具有良好的使用与加工性能，可进行拉丝、模压、热注塑加工成型，用途十分广泛，可以在环保包装材料、微电材料、医用材料、农业产品以及日常用品等广泛应用。

聚乳酸(PLA)是以谷物中提取的淀粉为原料，经过发酵聚合而成，可完全生物降解，可通过熔融纺丝制成纤维。目前，对PLA纤维的研究较多，PLA纤维通常被认为是一种性能优良的可生物降解纤维，在农业、渔业、工业和服装行业上都有所应用，但由于柔软性及舒适性方面还不太理想，在一些对性能要求比较高的领域的应用受到一定限制。

目前已有一些相关专利公开了将聚羟基烷酸酯和聚乳酸作为原料制备纤维材料，如公开号为CN1501992A的专利和公开号为CN101538750A的专利均公开了将聚羟基烷酸酯和聚乳酸混合制备纤维材料，但这些纤维材料只能在对质量要求不高以及环境温和的条件下使用。主要是由于聚乳酸纤维在较高温度下会变软，较低温度下(如小于-20℃)则会变脆，质量非常不稳定，在温度较高或较低的地方不太适合使用，特别是PLA纤维没有记忆效应，如果将该纤维用于制造布料，布料弹性很差，非常容易皱，极大了限制这种纤维的应用，例如上述纤维材料一般就不能用于地毯或毛毯或防皱免熨西服等对记忆功能要求较高的领域的使用。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供了一种可完全生物降解的、新颖的、具有较好记忆功能的高弹性纤维材料以及由该高弹性纤维材料制备的纤维。

本发明的方案如下所述：本发明公开的全生物降解高弹性纤维材料，主要包含聚羟基烷酸酯，特别地，所述聚羟基烷酸酯是聚3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯(P3HB4HB)，所述P3HB4HB分子量分布指数为1.0-2.0，其中4HB(4-羟基丁酸)摩尔含量为3％-40％或60％-99％。

优选地，所述P3HB4HB分子量分布指数为1.5-1.8，其中4HB摩尔含量为7％-15％或70％-99％。

上述全生物降解高弹性纤维材料，还包含成核剂其他助剂，以重量计，所述P3HB4HB为100份，所述成核剂为1-20份，所述其他助剂0-10份。

进一步地，所述成核剂是山梨醇、滑石粉、硬脂酸盐、云母粉、聚乙二醇或聚乙烯醇的一种或多种混合物。

所述成核剂是复合成核剂，所述复合成核剂由聚乙二醇和滑石粉、硬脂酸盐组成或聚乙烯醇和滑石粉、硬脂酸盐组成或聚乙二醇和云母粉、滑石粉组成或聚乙烯醇和云母粉、滑石粉组成。

所述其他助剂是稳定剂和润滑剂，所述的稳定剂是马来酸盐类、硫醇锡类、硬脂酸盐中的一种或几种混合物，所述润滑剂是白油、石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种混合物。