[发明专利]一种含PHBV的可降解纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种含PHBV的可降解纤维及其制备方法。

背景技术

化学纤维已成为人们日常生活、工农业生产中必不可少且用量巨大的化工产品。传统化学纤维的废弃物通常不易降解，为生态环境带来负担。为解决上述问题，人们迫切需要对可降解纤维进行开发和利用。

在可降解高分子家族中，聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）以其良好的生物降解性、生物相容性和力学性能已引起越来越广泛的关注。PHBV能在土壤或堆肥条件下分解为二氧化碳、水和生物质。以PHBV为原料制备可降解纤维有利于提供一种符合环保与可持续发展要求的化学纤维品种，同时拓展其应用领域，因而具有十分重要的市场价值。

方壮熙等（高分子学报, 2004, 4: 500）采用电纺丝法制备了PHBV超细纤维，在纺丝前需要配制PHBV/氯仿溶液，制得PHBV纤维的平均直径为0.83～1.73微米。

齐中华等（合成技术及应用, 2008, 23: 16）采用电纺丝法制备了PHBV/Ecoflex超细共混纤维毡，在纺丝前需要配制PHBV/Ecoflex/二氯甲烷溶液，制得PHBV/Ecoflex共混纤维的平均直径为0.09～1.85微米。

朱树琦等（合成纤维, 2009, 7: 13）采用干法纺丝制备了PHBV纤维，在纺丝前需要配制PHBV/三氯甲烷溶液，在20m/min的纺丝速度下得到初生纤维，再在70^oC下拉伸2～5倍，并在120^oC下定伸长热定形，得到PHBV纤维的断裂强度约为1.8cN/dtex，断裂伸长率为40%以上。

唐剑等（全国高分子学术论文报告会, C24, 2003, 杭州）采用熔融纺丝法制备了PHBV/CO₂聚合物共混纤维，PHBV与CO₂聚合物的质量比为60/40，当PHBV中羟基戊酸酯含量（HV）为7.5%时纤维的成纤性较好。

王细建等（合成纤维工业, 2008, 31: 46）采用熔融纺丝法制备了PHBV/PCL共混纤维，纺丝温度为175^oC，纺丝速度为50～80m/min。

和晶等（合成纤维, 2008, 1: 10）采用熔融纺丝法制备了PHBV/TiO₂纤维，TiO₂充当成核剂，通过在喷丝板下放置热水浴，以保证纤维具有较好的可纺性和力学性能，制得纤维的强度为1.052cN/dtex，伸长率为157%。

显然，人们已意识到PHBV作为可降解纤维材料的意义和重要性。但是，PHBV的某些化学物理性质，如在较高温度下易降解、结晶速度慢、脆性大等，严重制约了PHBV纤维制备技术的发展以及PHBV作为纤维材料的应用。如前所述，采用电纺丝和干法纺丝法制备PHBV纤维，固然在一定程度上避免了PHBV的热降解，但需要在纺丝前配制PHBV溶液，使用挥发、有毒溶剂，且纺丝速度低，导致较低的生产效率和较高的成本。采用熔融纺丝法制备PHBV纤维，则面临PHBV热降解、结晶速度慢、脆性大等问题，可通过与其它高分子（如CO₂聚合物、PCL）共混或加入成核剂（如TiO₂）加以改善。但CO₂聚合物为非结晶性高分子，不利于纤维力学强度的提高；PCL熔点约为60^oC，与PHBV熔点（150～160^oC）相差较大，在PHBV纺丝温度（170～175^oC）下PCL发生降解，同样不利于制备较高强度的纤维；添加成核剂（TiO₂）能改善PHBV的结晶性，但仍需要在喷丝板下放置热水浴，限制了纺丝速度的提高，同时成核剂也容易造成纺丝组件堵塞，不利于长期连续生产。因此，通过目前公知方法所制得的含PHBV的纤维的力学强度一般都不超过1.8cN/dtex，亟待开发新型含PHBV的可降解纤维并改进纤维生产技术以改善纤维性能，降低生产成本，满足使用要求。

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述技术现状，提供一种含聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）的可降解纤维。

本发明的可降解纤维为PHBV与含聚乳酸二元混合物的混合物，质量份数为100份的可降解纤维中各组分的质量份数为：

PHBV                     1～89份

含聚乳酸二元混合物      11～99份。

优选方案为：