[发明专利]一种聚乳酸复合纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乳酸复合纤维及其制备方法，该复合纤维具有皮芯结构，皮芯结构的芯层材料为聚丙烯，皮层材料为聚乳酸/聚己内酯共混物；制备方法为：将干燥后的聚乳酸、聚己内酯切片与马来酸酐、引发剂放入螺杆挤出机中熔融共混，挤出得到皮层材料熔体，将聚丙烯放入另一螺杆挤出机中熔融，挤出得到芯层材料熔体，然后各自计量后进入复合纺丝箱，通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，牵伸。与现有技术相比，本发明的聚乳酸复合纤维增加了聚乳酸纤维的柔韧性与拉伸强度，并在一定程度上增加了聚乳酸纤维的疏水性，使其具有更广泛的用途。

技术领域

本发明高分子材料技术领域，涉及一种聚乳酸复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)纤维主要以天然可再生资源为原料，减小了对不可再生资源如石油的依赖性，同时兼具优异的力学性能和可降解性。随着人们对环境的日益重视和PLA合成的规模化和成本下降，及其应用领域的不断扩展，PLA纤维必将成为重要的纤维品种之一，有望在很多领域代替丙纶、涤纶和锦纶等传统化纤材料。

从上世纪六、七十年代开始，多种纺丝方法包括湿法、干法、干湿法和熔纺被陆续用于制备PLA纤维。其中，熔纺具有不使用溶剂、污染小和生产效率高等优点，为工业生产所普遍采用。但是，用常规熔纺工艺生产的PLA纤维往往力学性能较差，较容易断裂，并且这种不稳定性在高温情况下更容易发生。

公开号为CN1400343A的中国发明专利报道了一种在较高温度(90℃)下的强度在0.8cN/dtex以上的聚乳酸纤维，其中的L异构体或D异构体的聚乳酸分子链单独地形成3¹螺旋结构，因此具有比传统聚乳酸纤维优越得多的高温力学特性。但这种聚乳酸纤维的制备需要达到较复杂的热牵伸条件，设备和工艺成本较高。

公开号为CN102634866A的中国发明专利报道了一种自增强聚乳酸纤维，将PLLA与PDLA共混并进行纺丝，其中L异构体的占比远大于D异构体的占比，意图在不增加成本的前提下利用PLA异构体的立构复合作用来增强纤维的力学性能以及高温稳定性。但是这种聚乳酸纤维因为其发生立构复合的结构在总的结构中占比不高，其力学性能增加的幅度不够大，效果不明显。

众所周知，PLA的左旋(PLLA)和右旋(PDLA)光学异构体可通过共混结晶形成立构复合晶，具有比普通PLLA高40～70℃的熔点，因此很多研究者设想通过形成立构复合晶来提高PLA纤维的强度和力学性能。

Takasaki等(J.Macromol.Sci.,2003,42:403-420)用熔纺方法制备了PLLA和PDLA等量混合纤维，虽然在1000～7500m/min的纺丝速度范围内均形成了立构复合晶，但PLA纤维的强度较低(2.5cN/dtex)，而且当纺丝速度低于4000m/min时，在100℃的收缩率均大于10％，说明生产的PLA纤维的高温尺寸稳定性仍较差。

同时，公知技术中形成立构复合晶都需要PLLA和PDLA的含量相同或接近，即PDLA的含量占原料的50％左右，而PDLA的成本远高于PLLA，所以造成原料成本大幅上升，是很不经济的。因此，有必要开发新的PLA纤维及其制备方法以满足大规模应用对其提出的在力学性能方面的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚乳酸复合纤维及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚乳酸复合纤维，其具有皮芯结构，皮芯结构的芯层材料为聚丙烯，皮层材料为聚乳酸/聚己内酯共混物，芯层材料与皮层材料的质量比为5-20:80-95。

优选地，制备皮层材料的原料包括以下重量份含量的组分：

优选地，

所述的聚乳酸为PLLA型聚乳酸，重均分子量为110000-130000；