[发明专利]交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维的制备方法及产物

说明书

本发明涉及一种交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维的制备方法，包括如下步骤：1)将高分子量右旋聚乳酸进行电子束辐照交联，制得交联右旋聚乳酸；2)将交联右旋聚乳酸和低分子量左旋聚乳酸经过熔融混合，挤出造粒，得到共混物；所述共混物中交联右旋聚乳酸的质量分数为5～50％，所述低分子量左旋聚乳酸的质量分数为50～95％；3)将共混物进行熔融纺丝，即得交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维。本发明还涉及上述制备方法制备得到的产物。该制备方法过程简单，生产工艺可控。所制备的聚乳酸共混纤维具有丰富的shish‑kebab超晶格结构，其结晶度为40～60％，干热空气收缩率为3.0～5.0％，沸水收缩率为0.3～1.2％。

技术领域

本发明涉及聚乳酸纤维的制备领域，具体涉及一种交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维的制备方法及产物。

背景技术

聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)是由淀粉、纤维素、多糖等各种可再生的天然资源经过水解、发酵制得乳酸，经聚合得到的新型聚酯材料，是一种可完全降解的环境友好型树脂。

聚乳酸具有优异的生物相容性、良好的机械性能和物理性能，使得其在包装、生物医疗、汽车电子等领域有着广泛的应用，并且在化纤和非织造领域也有着潜在的应用价值。

但现阶段，由于聚乳酸的结晶缓慢，即使是在纺丝过程中强拉伸流场作用力下，依然难以获得高结晶度(55-60％)的PLA纤维。而低结晶度(20-30％)导致的较差的热稳定性严重影响其使用性能。

解决聚乳酸纤维使用限制的关键问题在于改善其热稳定性。通常解决其热稳定性的方式可以通过提高其结晶度，如中国发明专利(CN 106366594 A)公开一种含聚乳酸立体复合物的高韧性聚乳酸共混物的制备方法，该方法以高光学纯度的右旋聚乳酸为成核剂和左旋聚乳酸在室温下混合，得到含聚乳酸立体复合物的高韧性聚乳酸共混物。该方法是通过提高结晶度来改善其耐热性，相比于通过结晶度来改善其耐热性，结晶形态的改变对耐热性的改善更为有效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维的制备方法及产物，该方法能够提高共混纤维中shish-kebab超晶格结构的含量，并可大幅度降低共混纤维的干热空气收缩率和沸水收缩率，获得能够广泛应用的高耐热共混纤维。

本发明所提供的技术方案为：

一种交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将高分子量右旋聚乳酸进行电子束辐照交联，制得交联右旋聚乳酸；

2)将交联右旋聚乳酸和低分子量左旋聚乳酸经过熔融混合，挤出造粒，得到共混物；所述共混物中交联右旋聚乳酸的质量分数为5～50％，所述低分子量左旋聚乳酸的质量分数为50～95％；

3)将共混物进行熔融纺丝，即得交联右旋聚乳酸/左旋聚乳酸共混纤维。

上述技术方案中，通过交联右旋聚乳酸(以下简称CPDLA)和低分子量左旋聚乳酸(以下简称LPLLA)共混，并经熔融纺丝得到共混纤维。一方面，共混物中CPDLA经过交联形成了化学交联网络结构，不同于物理缠结网络在外场作用下的易于滑移及解缠结的特性，化学交联网络结构具有永久性及稳定性。如图1所示在纺丝过程中，外场作用下CPDLA的化学交联网络裹挟LPLLA分子链变形、取向生成shish，而且有利于促进已经生成的shish的稳定存在，稳定的shish进一步引发周围无扰状态的LPLLA短链结晶生成kebab，最终形成了shish-kebab超晶格结构。

另一方面，CPDLA与LPLLA为两种不同的对映立构体，CPDLA与LPLLA对映体螺旋分子链之间存在特殊的CH₃与O＝C氢键相互作用，而且这种氢键相互作用可以驱使立构复合晶体的生成。