[发明专利]一种生物基可降解聚合物纳米纤维与无纺布

说明书

本发明提供一种生物基可降解聚合物纳米纤维，属于生物基可降解纤维领域，精制乳酸加入催化剂、改性剂进行聚合反应得到改性聚乳酸，将所述改性聚乳酸、驻极母粒、高分子驻极体和助剂混合均匀，制得混合料，将所述混合料喂入螺杆挤出机熔融挤出为熔体，通过喷丝孔喷吹成聚乳酸纤维，所述改性剂为接枝改性的碳纳米管；本发明以依次经氨基纤维素改性、聚乳酸接枝的碳纳米管为改性剂，有效加快聚乳酸的结晶速率，提高聚乳酸的熔融加工性能和耐热性。

技术领域

本发明涉及生物基可降解纤维领域，具体涉及一种生物基可降解聚合物纳米纤维与无纺布。

背景技术

目前，国内产品以聚丙烯(PP)无纺布为主，产品结构单一，缺乏竞争力。开发新一代生物基可降解无纺布，不仅完全满足防护用品对安全性和易用性的要求，还赋予产品新的绿色环保特性，符合领域最新发展潮流。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。

生物基可降解聚乳酸(PLA)树脂来源的多样化和聚合规模的扩大使其成本已接近通用石油基树脂(PP、PET等)水平，将来也不会在价格上受油价影响；PLA纺丝工艺类似于PP、PET，可利用现有PP、PET纺丝线生产PLA纤维和无纺布，大大节省设备投资和加工成本；PLA无纺布使用废弃后在堆肥条件下数月内即可完全生物降解，不仅不对环境造成负担，还参与自然循环。

但由于聚乳酸是一种半结晶的高聚物，结晶率低，硬度较大，加工热稳定性差，加工温度窗口窄等，将其应用于无纺布领域受到一定限制，因而对其进行改性正成为研究的热点。开发聚乳酸功能性无纺布，将促进无纺布行业和相关产业的发展，提升相关行业的自主创新能力，市场前景十分看好。

发明内容

针对聚乳酸结晶率低、韧性差等问题，本发明提供一种生物基可降解聚合物纳米纤维与无纺布。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种生物基可降解聚合物纳米纤维，制备方法包括以下步骤：

S1、将工业乳酸旋蒸精制，得到精制乳酸，加入催化剂、改性剂进行聚合反应，反应结束后得到改性聚乳酸；

S2、所述改性聚乳酸通过熔喷法制备为纤维：将所述改性聚乳酸、驻极母粒、高分子驻极体和助剂混合均匀，制得混合料，将所述混合料喂入螺杆挤出机熔融挤出为熔体，通过喷丝孔喷吹成聚乳酸纤维；

所述改性剂为接枝改性的碳纳米管，所述接枝改性的碳纳米管的制备方法包括以下步骤：

a1、碳纳米管加入硝酸溶液后在80℃水浴条件下回流12h，硝酸溶液质量分数为50％，硝酸溶液与碳纳米管的质量比例为8:1，回流处理完毕后依次以浓HNO₃与浓H₂SO₄的混和酸、NaOH溶液、H₂O₂溶液处理，用蒸馏水清洗至中性后干燥，得到第一改性碳纳米管；

a2、称取10g的干燥短绒棉纤维，加入至200ml的二甲酰胺溶液中，搅拌并升温至100℃，保温搅拌反应2h，撤去热源，加入20g的无水氯化锂，继续搅拌至冷却，加入30ml的三乙胺溶液，搅拌均匀后，在冰水浴条件下逐滴滴加20ml对氯化甲苯砜的二甲酰胺溶液，滴加完毕后继续搅拌反应24h，静置沉淀后滤出沉淀，分别以去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后溶解在80ml的二甲亚砜中，加入15ml的乙二胺溶液，100℃搅拌反应4h，冷却至室温后加入丙酮析出沉淀，沉淀分别以丙酮和无水乙醇洗涤，干燥后得到氨基改性纤维素，以质量分数1％的醋酸溶液配制为3g/L的溶液，得到氨基改性纤维素溶液；其中，所述对氯化甲苯砜的二甲酰胺溶液中对氯化甲苯砜的质量分数为10％；