[发明专利]一种基于生物质聚酯的弹性纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及弹性纤维的制备方法，具体涉及一种基于生物质聚酯的弹性纤维的制备方法，属于高技术或差别化纤维生产技术领域。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种生物质聚酯，是许多原核微生物在不平衡生长条件下(如碳源过量，而氮、磷、镁或氧等其他营养条件不足等)合成的一种细胞内聚酯。它的发展始于20世纪30年代，到目前为止共有90多种产品，主要分为以下四代：3-羟基丁酸酯的均聚物(PHB)，3-羟基丁酸酯3-羟基戊酸酯的无规共聚物(PHBV)，聚3-羟基丁酸酯3-羟基己酸酯[P(HB-co-HHx)]，聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯[P(3HB-co-4HB)]。由于PHA具有良好的生物相容性和完全可降解性，因此其不仅可用于制造环保的薄膜、塑料容器、塑料涂层和一些化工产品，如PHA增塑剂、树状和嵌段高分子材料、热溶胶、压敏胶、水溶胶等，还可以应用于医学上，作为组织支架结构、手术缝合线等。P(3HB-co-4HB)具有比前几代PHAs更加出色的物化性能和应用范围，由于4HB含量的可控性和P4HB本身优异的物性，使P(3HB-co-4HB)具有更好的加工性能和热稳定性，较低的熔融温度和结晶度，此外P(3HB-co-4HB)具有与其他可降解材料更好的相容性等。尽管如此，P(3HB-co-4HB)也还存在加工窗口较窄、后结晶现象严重等问题，这在很大程度上限制了其深层次的发展与应用，在纤维领域的应用更遇到加工技术瓶颈。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于生物质聚酯的弹性纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将生物质聚酯和弹性聚合物分别在真空条件下干燥后，混合均匀，在氮气保护下送入纺前料斗，经螺杆挤出机熔融后，从喷丝孔中定量挤出，经风冷后卷绕制得初生纤维；

所述生物质聚酯为聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[以下简称P(3HB-co-4HB)]；

所述弹性聚合物为聚乙烯-醋酸乙烯酯(以下简称EVA)；

(2)将步骤(1)所制得的初生纤维经上油后，于室温下平衡24h；然后在热空气中进行拉伸处理，拉伸后的纤维在室温下平衡，并适当回缩后得到基于生物质聚酯的弹性纤维。

本发明中，步骤(1)中EVA与P(3HB-co-4HB)按重量比1.5∶100～10∶100混合。

优选的方案中，所述P(3HB-co-4HB)中，3HB与4HB的摩尔比为85∶15，所述P(3HB-co-4HB)的数均分子量为70万。

优选的方案中，所述EVA的熔融流动指数为15g/10min，乙酸酯基(VAC)含量为14-19wt.％。

进一步优选的方案中，步骤(1)中熔融温度为125-165℃；纺丝温度为125-165℃。

进一步优选的方案中，步骤(1)的干燥体系绝对压力为60-200Pa，干燥时间为8-30h，干燥温度为70-95℃。

进一步优选的方案中，步骤(1)的卷绕速度为挤出速度的2～8倍。

进一步优选的方案中，步骤(2)所述拉伸处理为纤维在70℃-90℃下进行干热拉伸，总拉伸倍数为10-15倍。

与其它弹性纤维及制备方法相比，本发明有以下优点：

(1)本发明弹性纤维是一种基于生物质聚酯的弹性纤维，其基质P(3HB-co-4HB)具有良好的生物相容性和可生物降解性，是一种绿色可持续发展的环保纤维。

(2)本发明弹性纤维制备方法采用采用的是熔融纺丝技术，不使用有机溶剂，不会造成环境污染。

(3)本发明弹性纤维通过EVA的加入拓宽了P(3HB-co-4HB)的加工窗口温度，改善了其成纤性能。

(4)本发明弹性纤维的断裂伸长率、断裂功、弹性回复率等性能指标明显优于单组份的P(3HB-co-4HB)纤维。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明实施例中所使用的材料，如无特殊说明均可由商业途径获得。

纤维力学性能和回弹性测试都是在电子单纤强力仪(莱州电子仪器有限公司)上进行的，测试条件均为：温度为20℃，湿度为65％，拉伸速度为20mm/min，夹头隔距为10mm每组试样重复做30次取平均值。

对比例