[发明专利]一种生物可降解熔纺氨纶切片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物可降解熔纺氨纶切片及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。按重量百分数计，原料包括生物基聚酯多元醇30％‑90％，扩链剂0％‑30％，二异氰酸酯10‑50％，催化剂0.001％‑0.008％；所述生物基聚酯多元醇原料包括生物基癸二酸和生物基异山梨醇；所述扩链剂包括异山梨醇扩链剂和小分子二胺扩链剂。本发明制备的基于生物基癸二酸和异山梨醇的生物可降解熔纺氨纶切片用于生产熔纺氨纶纤维，生产的熔纺氨纶纤维具备优异的弹性恢复率和断裂伸长率，能够达到标准FZ/T 54010‑2014氨纶长丝的要求，另外生产的熔纺氨纶纤维耐热性好，维卡软化温度可以达到180℃以上。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种生物可降解熔纺氨纶切片及其制备方法和应用。

背景技术

氨纶因其优异的回弹性和贴肤舒适性被广泛应用于专业运动服、健身服、内衣、丝袜、紧身衣、牛仔服等领域。目前氨纶的制备工艺包含两种，一种是干法，另一种是熔融纺丝法。熔融纺丝法于近年兴起，是利用高聚物熔融的流体进行纤维成形的一种生产工艺，具有工艺流程简单、设备投资低、生产效率高、生产成本低、生产过程无需溶剂、并易于实现细旦化的特点。相比于干法纺丝，熔纺氨纶制备过程中不添加二甲基甲酰胺或者二甲基乙酰胺等有毒有机溶剂，是一种环境友好的氨纶生产技术，因此熔纺氨纶又被誉为‘绿色氨纶’。

熔纺氨纶的核心原料是纤维级的热塑性聚氨酯切片，即熔纺氨纶切片。目前，熔纺氨纶切片的合成原材料都是来自不可再生的传统石油、天然气等不可再生资源，用这些原材料制备的切片及纺成的纤维在自然条件下需要上百年的时间才能降解，同样会造成严重的环境污染问题。随着石化资源的不断消耗及废弃化纤面料造成的环境污染问题不断加剧，使用可再生、可循环的生物基原材料合成生物可降解的熔纺氨纶切片已势在必行。

中国专利CN105801800公开了一种基于异山梨醇和聚乳酸的高力学性能可降解聚氨酯材料及其合成方法。中国专利CN 105294970A公开了一种以聚乳酸和小分子二醇合成聚酯多元醇，并进一步合成热塑性聚氨酯弹性体的方法。中国专利CN 109438653A公开了以生物基聚酯多元醇(丁二酸、癸二酸及聚乳酸与小分子二元醇)、生物基二醇扩链剂、生物基二异氰酸酯部分代替石油基原料合成热塑性聚氨酯弹性体，通过优化生物基组分与石油基组分比例使其耐水解性和结晶速率得到显著改善。美国专利US2014107311公开了以生物基1,3-丙二醇代替石油基多元醇合成一种生物基聚氨酯弹性体的方法，而且合成的聚氨酯弹性体具有较低的白化趋势。然而，以上专利所涉及的方法主要是用于制备普通级别的热塑性聚氨酯弹性体，按其方法制备的聚氨酯切片不具备熔纺氨纶可纺性，且生物可降解率及降解速度均较低。

因此，有必要开发一种具备优异的耐热性、力学性能、生物可降解性能及熔融纺丝稳定性的生物可降解熔纺氨纶切片，具有重要的科研意义和应用价值。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种生物可降解熔纺氨纶切片及其制备方法和应用，以二元酸(癸二酸或者癸二酸与生物基乙二酸或生物基丁二酸复配)和异山梨醇反应合成的生物基聚酯多元醇为原料，采用异山梨醇扩链剂和二胺扩链剂进行混合扩链，使制备得到的生物基熔纺氨纶切片具有优异耐热性、力学性能、生物可降解性能及熔融纺丝稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种生物可降解熔纺氨纶切片，按重量百分数计，原料包括生物基聚酯多元醇30％-90％，扩链剂0％-30％，二异氰酸酯10-50％，催化剂0.001％-0.008％；进一步优选的，原料包括生物基聚酯多元醇40％-80％，扩链剂3％-20％，二异氰酸酯14-40％，催化剂0.002％-0.005％；

所述生物基聚酯多元醇原料包括生物基癸二酸和生物基异山梨醇；

所述扩链剂包括异山梨醇扩链剂和小分子二胺扩链剂。

进一步地，所述生物基聚酯多元醇原料还包括生物基二元酸A；