[发明专利]一种聚乳酸纤维亲水化改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高聚乳酸纤维亲水性的改性方法，属于化学方法类。

背景技术

聚乳酸(PLA)纤维是20世纪90年代末实现工业化生产的一种新型环保纤维，具有来源丰富、可生物降解、物理机械性能和加工性能优良等特点。但作为一种脂肪族聚酯纤维，性能依然存在不少缺陷，特别是聚乳酸(PLA)纤维亲水性差，使得聚乳酸(PLA)纤维织物的吸湿导湿性差，严重影响其在服装、家用纺织品、医疗用品以及卫生用品等方面的应用。

目前对聚乳酸纤维亲水化改性的方法主要有异形截面纤维的制备、聚乳酸和其它亲水性的聚合物的双组份纤维的制备、聚乳酸纤维表面化学改性。其中异形截面的聚乳酸纤维由于表面具有凹槽或断面异形化，这不仅增加了表面积，使纤维表面吸湿能力增加，而且也使纤维间毛细空隙保持的水分增加，但是这种靠形状不同而使纤维的亲水或者吸湿性提高的幅度不大，毕竟纤维成分里没有亲水性的物质。双组份纤维是将聚乳酸和其它亲水性的聚合物混合，用双螺杆进行复合共纺或者熔融共混，研制具有皮芯复合形式的异形截面的新型纤维，其吸水性大大提高，但是这种方法涉及两种聚合物相容性、两相界面作用力以及纺丝设备的改造问题，整个纺丝过程非常复杂。聚乳酸纤维表面化学改性包括各种生物酶、低温等离子体对聚乳酸纤维表面进行处理，这两种表面改性的方法机理一样，均是聚乳酸纤维表面发生降解，生成大量的亲水性的羟基、氨基或自由基等；生物酶、低温等离子体对聚乳酸纤维表面进行处理工艺较为简单，能明显改善纤维的亲水性和润湿性，但是由于使纤维表面的聚乳酸发生降解，纤维表面产生很明显的刻蚀现象，使得改性之后的纤维的力学强度大大下降，力学性能的下降将直接影响纤维的纺纱和织造等后续工艺。例如《合成纤维工业》杂志2009年第1期中“聚乳酸纤维的脂肪酶表面改性处理”一文中介绍了脂肪酶Lipex100L和L3126对聚乳酸(PLA)纤维进行表面处理，结果显示，脂肪酶Lipex100L和L3126均能对聚乳酸(PLA)纤维产生水解作用，并对聚乳酸(PLA)纤维表面产生了刻蚀作用。《针织工业》杂志2000年第6期中“低温等离子体技术在纺织品中的应用”一文中介绍了等离子技术对纺织材料(织物、纱线、纤维)的作用方式、原理及应用，指出利用含特定粒子气体的等离子体，在纺织材料表面自由基位置引入新官能团，如引入-NH₂或含氧官能团-OH、-OOH等，这些官能团均是亲水性官能团，能提高材料的亲水性；文章中也指出等离子技术对材料表面有刻蚀作用。《化学工业与工程》杂志2004年第1期中“聚乳酸微球表面的氨等离子体表面改性”一文中采用氨气氛下低温等离子体技术对聚乳酸微球疏水性表面进行处理，在微球表面引入-NH₂或-NH基团，使聚乳酸微球表面具有较高亲水性，表面接触角明显降低。《毛纺科技》杂志2008年第12期中“真空等离子体处理对聚乳酸纤维表面性能的影响”一文中采用真空等离子体技术处理聚乳酸纤维，通过扫描电镜观察处理后聚乳酸纤维的表面形态，发现处理后由于等离子体对纤维表面的刻蚀作用，使纤维表面产生不同程度的凸起或裂纹，这无疑会降低纤维的强度。

以上三种聚乳酸纤维改性方法中，异形截面纤维和双组份纤维的制备属于物理改性方法，而聚乳酸纤维表面化学改性过程中既有物理过程(纤维表面刻蚀，发生形变)，又有化学过程(在纤维的表面产生自由基、亲水基团等)。

发明内容

针对聚乳酸纤维表面亲水化改性存在的问题，本发明的目的是提供一种既能提高聚乳酸纤维亲水性、又能保持聚乳酸纤维高强度的表面亲水化改性的方法，为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种聚乳酸纤维亲水化改性的方法，所述的聚乳酸纤维亲水化改性的方法按以下步骤进行：

A、将聚乳酸纤维浸泡在温度为37℃，浓度为0.01mol/L～0.05mol/L的降解液中进行降解3-7天，得到表面含有羟基的聚乳酸纤维。

所述降解液为HCl或NaOH水溶液中的一种。

B、将经A步骤得到的表面含有羟基的聚乳酸纤维浸泡在浴比为1∶50～1∶80乙酸反应介质中，在25℃、氮气保护下，对乙酸反应介质中依次加入吡啶和a-溴代丙酰溴，充分搅拌，反应时间24小时，得到纤维表面含有溴基团的改性聚乳酸纤维。

其中吡啶与聚乳酸纤维的摩尔比为1∶1，a-溴代丙酰溴与聚乳酸纤维摩尔比3∶1～5∶1。