[发明专利]一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于熔喷非织造材料领域，涉及超细纤维的制备，特别是指一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用。包含以下步骤：（1）聚乙二醇/纳米纤维素共混溶液的准备工序；（2）聚乳酸/聚乙二醇/纳米纤维素共混原料的制备工序；（3）聚乳酸共混颗粒与生物基弹性体的熔融共混成型工序；（4）聚乳酸弹性超细纤维网的熔喷成型工序；（5）聚乳酸弹性超细纤维非织造材料的多级热牵伸工序；最终获得一种兼具有强度、弹性和生物可降解特性的聚乳酸弹性超细纤维非织造材料；本方法具有绿色环保、方法可靠和生产成本低的特点，具有大规模化应用的优势。

技术领域

本发明属于熔喷非织造材料领域，涉及超细纤维的制备，特别是指一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用。

背景技术

非织造材料作为一种通过物理或化学方法制成的具有工程结构完整性的纤维集合体，是一种源于纺织成型技术的功能性纤维材料，目前已经广泛应用于医疗卫生、过滤分离和土木建筑等各个领域。熔喷法非织造成型技术作为非织造材料成型方法的一种，具有比表面积大、孔隙致密和质地柔软的特点，且其所制备的超细纤维非织造材料，相比于其他超细纤维制备技术具有成本低、绿色环保且可以大规模生产的优势，是目前应用最为广泛的非织造成型技术之一。对于现有熔喷非织造材料成型技术所用原料大多为聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等石油基原料，此类原料不仅浪费资源而且难以降解对环境污染严重，难以符合人们可持续发展的需求，随着可生物降解材料的不断兴起，开发具有可生物降解特性的熔喷非织造材料逐渐成为研究热点。

聚乳酸熔喷法非织造材料是以聚乳酸为主要原料通过熔喷法非织造技术所制备的一种纳微米超细纤维非织造材料。它不仅具有传统熔喷非织造材料的优良特性，同时还具有聚乳酸的生物相容性好、生物可降解特性，近些年来已逐渐成为熔喷非织造领域的研究热点。但在实际应用过程中，PLA熔喷非织造材料存在柔韧性差、脆性大和长时间存放力学性能低的不足，这使得聚乳酸熔喷非织造材料难以大规模生产应用且不宜长时间储存。因此，对聚乳酸熔喷非织造材料的力学性能增强是聚乳酸熔喷非织造材料高质应用的前提。专利CN201610315607.8通过对聚乳酸熔喷或纺粘纤网进多次热轧和双向拉伸以提高材料的耐热性、强度和韧性；专利CN201410195963.1通过采用聚酰胺弹性体改性聚乳酸熔喷非织造材料以改善其脆性；专利CN201710636215.6通过添加聚乙二醇改善聚乳酸熔喷非织造材料的脆性以改善其应用。上述方法虽可以有效改善聚乳酸熔喷非织造材料力学性能的不足，但往往会破坏聚乳酸的生物可降解特性，且会存在生产工艺复杂，生产成本高的不足。因此如何制造出一种绿色、高强、柔软舒适并兼具有良好的生物可降解和生物相容性的聚乳酸超细纤维非织造材料已经成为行业急需解决的共性问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用，所获得的超细纤维非织造材料不仅具有轻薄、柔软和舒适的特点，还兼具有一定弹性，同时还具有完全生物可降解特性以及制备工艺具有绿色环保的特色。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料，以聚乳酸、聚乙二醇、纳米纤维素和生物基弹性体为原料，制得的非织造材料具有完全生物降解的特性，非织造材料样品的结晶度为4%～32%，纵向强力为50～80N，纵向弹性回复率为56%～75%，横向强力为10～60N，横向弹性回复率为33%～42%。

进一步，所述非织造材料中纤维沿着牵伸方向高度取向排列，纤维取向角度为0°～20°；纤维直径均匀性得以提升，纤维平均直径为0.8～4μm。

上述的聚乳酸弹性超细纤维非织造材料的制备方法，步骤如下：

（1）聚乙二醇/纳米纤维素共混溶液的准备：以聚乙二醇和纳米纤维素溶液为原料，通过共混成型方法按比例制备聚乙二醇/纳米纤维素共混溶液；