[发明专利]一种可生物降解非织造材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种以可生物降解聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为原料采用熔喷成网技术获得的一种可降解非织造材料的制造方法。

背景技术

随着人类环保和石油危机意识的不断提高，大量使用的用即弃产品的环保性和可持续性逐渐得到人们的重视。近年来，国内外对生物可降解材料的研究和开发非常活跃，可降解聚酯由于其生物降解性和经济性，已成为国内外研究的热点，聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)就是其中之一。目前已有学者对PBST做了大量的研究，韩国仁荷大学以丁二酸、1，4-丁二醇、对苯二甲酸二甲酯为单体，共聚合成PBST共聚酯；清华大学由脂肪族二元酸、二元醇的酯化产物与对苯二甲酸二甲酯、二元醇的酯交换产物共缩聚而成PBST共聚酯。他们研究了PBST共聚酯的分子结构、热力学性能和降解性能等。其分子量相对较低，主要用作塑料制品，而不适宜用来纺制纤维。而东华大学采用酯交换路线，一次性投料制备了高分子量生物降解PBST共聚酯，并将其熔融纺丝，制备的PBST纤维具有优良的机械性能及生物降解性能。

熔喷法非织造布工艺是上世纪50年代由美国海军实验室开发出来的，由Exxon公司实现工业化，之后迅速发展。其工艺原理是将挤出的聚合物熔体通过高速的热空气流或其他手段(例如离心力、静电力等)形成极细的短纤维，并凝聚到多孔滚筒或帘网上，通过自身粘合或热压粘合加固而制成非织造布。其产品广泛应用于过滤、保暖、医疗卫生等各个方面。在用即弃产品中，熔喷非织造材料占有相当大的比例，因此可生物降解的熔喷非织造布已成为研究重点。目前研究较多的是聚乳酸(PLA)非制造布，但PLA热稳定性差，熔融加工时分子易降解，且成本较贵。而PBST既具有较好的生物降解性，又具有较高的热稳定性，便于加工。

发明内容

本发明的目的在于利用熔喷成网技术，提供一种聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)可生物降解非织造材料的制造方法，以满足目前人们对于可降解材料的需求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种可生物降解非织造材料的制造方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：将聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯切片干燥，干燥的起始温度为60℃，之后以10℃/min的速率将温度升至100℃，恒温干燥20～24h，以确保切片含水率低于30ppm；

第二步：将聚合物切片在螺杆挤压机中加热熔融，从模头的喷丝孔挤出，其中，挤出速度为3.1～6.7rpm，螺杆挤压机中一区、二区、三区、四区、五区、六区的温度分别为170～190℃、230～270℃、260～290℃、260～290℃、265～290℃、265～290℃，模头温度为260～290℃；

第三步：当熔体从模头的喷丝孔挤出时，利用喷丝孔两侧高压空气流喷吹，将熔体拉伸成超细纤维，其中，喷丝孔两侧高压空气流的压强为0.1～0.35MPa，温度为280～330℃；

第四步：用接收滚筒接收超细纤维，利用超细纤维的自粘合作用形成可生物降解的PBST熔喷非织造材料，其中，熔喷模头与接收滚筒之间的接收距离为200～400mm。

与现有技术及产品相比，本发明的优点如下：

本发明解决了如何采用聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为原料制造可生物降解非织造材料的问题，本发明的方法设备简单、工艺流程短，所制造的非织造材料除了具有热力学性能好、纤维直径较细、透气性好和手感柔软等优点外，还具有优良的生物降解能力。其产品可用于过滤材料、卫生材料、包装材料等领域，是一种具有很好发展前途的、高附加值的产品。

具体实施方式

本发明所选用的聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)作为一种新型的脂肪族/芳香族共聚酯，具有较好的成纤性能，利用熔融纺丝制得的纤维和熔喷成网技术制得的非织造材料均具有优良的机械性能及生物降解性能。以下通过实施例对本发明进行具体说明，将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1

按上述制造本发明聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)可生物降解非织造材料的方法，主要包括切片干燥、熔融挤出、气流牵伸和纤网加固四个加工步骤。各加工步骤采用如下工艺条件：

第一步：将聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯切片干燥，干燥的起始温度为60℃，之后以10℃/min的速率将温度升至100℃，恒温干燥20h，以确保切片含水率低于30ppm；